浅谈钢波纹管涵施工技术

周小华 张伟

摘 要:钢波纹涵管具有管节薄,重量轻,便于运输存放,施工工艺简单,现场安装方便,解决了北方寒冷地区对桥梁和管涵的结构破坏问题,虽然在国内起用时间不长,但因其具有组装快速,工期短、坚固耐用等优点,在高速公路的使用中越来越广泛,本文结合自己实际施工过程中的一些施工方法,对钢波纹管涵施工技术进行阐述。

关键词:钢波纹管涵施工

中图分类号:TG162 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)05(c)-0112-02

承秦高速公路秦皇岛段一合同位于河北省青龙县,由于位于高寒冻地区,寒冷天气对混凝土有一定影响,使得高寒冻地区的砼拱涵、砼圆管涵的耐久性达不到设计年限,设计单位采用孔径1.5m、3m、5m的钢性波纹管管涵代替砼涵洞来保证涵洞的使用年限。

1 概述

钢波纹管涵是将2.0-8.0mm薄钢板板面压成波纹后,制成管节,可以增加其刚度和管轴压力的抵抗强度,用此修建成的涵洞称为钢波纹管涵。

钢波纹管涵是一种柔性结构,具有一定的抗震能力、而且能适应较大的沉降与变形,它建成后与周围土体形成一种组合结构,共同受力,适用于山岭重丘区、软土区、湿陷性黄土区、煤矿采空区、高寒冻土区、高、浅填土区、沼泽地带等地区。

2 钢波纹管涵的优点

钢波纹涵管具有管节薄(壁厚只有几毫米),重量轻(人工即可搬运),便于运输存放,施工工艺简单,现场安装方便(不需要使用吊车配合,人工即能安装),安装速度快(一天能安装4～5m,如果从中间往两侧安装则每天能达到10m)等优点。特别在地形复杂的地方,只需用挖掘机或装载机将每片涵管倒运至施工现场即能开始施工,能大大节约施工工期。

3 钢波纹管涵的施工方法

3.1 工艺流程

施工准备→测量放样→基坑开挖→基础处理→管节拼装→涵背回填→成品验收

3.2 施工方法

(1)施工准备

①备齐安装工具、起吊设备、套筒扳手、定制呆板、定扭电动扳手、定扭扳手。

②备足爬梯、跳板。

③将电源接至施工现场。

(2)测量放样

施工前由测量人员根据涵洞长度、宽度及现场原地面高程计算出开挖边线的位置及四角坐标,然后利用仪器放样出管涵轴线及开挖边线位置并埋设好木桩,并在开挖线上洒上白石灰作出标记。

(3)基坑开挖

①当设计图纸有明确要求时,按照图纸要求进行开挖;当图纸上没有给出具体要求时时,基础垫层厚和开槽宽度参见下表,为了便于机械碾压,建议采用基础标准宽度。

地质条件

基础最小厚度(cm)

基础最小宽度

基础标准宽度

优质土地基

可直接将地基作基础

2×1.5+? m

2×3.0+? m

一般性

管径?＜0.9m

20

2×1.5+? m

2×3.0+? m

0.9m≤管径?≤2.0m

30

2×1.5+? m

2×3.0+? m

管径?＞2.0m

0.2?

2×1.5+? m

2×3.0+? m

岩石地基

20-40cm,但当填土高度大于5m时,填土高度每增加1.0m,其厚度增加4cm

2×1.5+? m

2×3.0+? m

软土地基

0.3-0.5?或50cm以上

2×1.5+? m

2×3.0+? m

②基坑开挖按路基开挖标准进行开挖,开挖基坑宽度要保证两侧各有1.2m的工作空间以方便涵管拼装及回填施工。

③挖至设计高程的基坑应及时检查基坑尺寸、高程、基底承载力。符合要求后,应立即进行基础施工,不得长期暴露,扰动或浸泡。

④预留拱度

波纹管涵在完成施工后,往往过一段时间会产生一定的下沉,而且往往是管道中部下沉量大于两端。因此,在进行涵管施工时要设置预留拱度。预拱度的大小根据地基土可能出现的下沉量及涵底纵坡、填土高度等因素综合考虑,一般采用管长的0.2%～1%,以确保涵管中间位置不出现凹现或滑坡。

(4)基底处理

基坑挖至设计高程后,若基底承载力达不到设计要求,需报监理及设计单位进行变更,采取换填等方式保证基底承载力。

当挖至设计高程且基底承载力满足设计要求时,应报请相关人员进行验收,及时下基封闭回填,以免地下水或地表水影响基底承载力。

(5)管节拼装

①安装前工作:确定涵管的位置、中心轴线、中点并作好标记,用钢管搭设好拼装时使用的简易支架。

②拼装底板:先将第一张波纹板以中心轴线、中点为基准进行定位,然后以此为起点向两侧沿涵长方向延伸,直至涵洞进出水口位置。同一截面两块波纹板在圆周向搭接长度为5cm,第二张板的搭接部分叠在第一张板上面,将螺栓孔对齐,然后将螺丝部位涂上润滑剂的螺栓套上垫圈并由内向外插入孔位,在另一侧套上垫圈后用套筒扳手旋上螺母。

③拼装环形圈:同一截面的波纹板拼装顺序为由下向上。沿涵长方向波纹板搭接宽度为12cm,搭接部分上板复盖下板,圆周向板的连接采用阶梯形,即一块板的一侧在另一块板的下方、而另一侧在另一块板的上方,然后套上螺母并用套筒扳手拧紧。两侧的波纹板进行对称安装。

④圆周向拼装满三波纹板时,进行一次截面形状检测,达到标准再继续拼装,达不到标准需立即调整。圆周向拼装到环形圈合拢时,再次对截面形状进行检查,合格后采用定位拉杆固定,然后调整预紧螺栓,拼装顶部最后一块波纹板。

⑤钢波纹管涵全部拼装完成后,用事先准备好的定扭电动扳手,按预紧力扭矩340N·m±70N·m紧固所有螺栓。所有螺栓(包括纵向和环向接缝)应在回填之前拧紧,保证波纹的重叠部分紧密地嵌套在一起。

⑥为确保螺栓全部拧紧,在回填之前随机抽取纵向接缝上2%的螺栓进行检查。如果有任一试验值超出了给定的扭矩范围,则应抽检纵向和环向接缝所有螺栓5%。如果上述试验90%以上满足要求,则认为安装是合格的,否则应重新复核设计,以确定得到的扭矩值是否满足要求。

⑦波纹钢板管涵外圈搭接处用预紧力扭矩符合要求后,采用专用密封胶或环氧树脂砂浆封填,防止连接部位处渗水。

⑧涵管出厂时,涵管及配套附件已经过镀锌处理。其镀锌厚度大于等于63μm,在没有盐碱水或有害工业废水浸泡以及涵管内经常流水的情况下,其镀膜即可防止锈蚀。否则,可在管节内外水位以下管壁内外全部喷涂含有石棉纤维的厚沥青一道,或涂涮两遍沥青和石油的拌和物,以加强防腐蚀作用。从外观看管壁内外均匀的涂成了黑管即可。但是必须要等到沥青晾干后方可安装。一般沥青涂层的厚度要达到0.4～0.5mm。此外,还可采用加厚管壁的办法,一般管壁每年蚀耗厚度为0.01～0.03mm,可按计划使用年数和此数值估计增加厚度。

(6)涵背回填

①管体楔形部回填

管底两侧楔形部位处的填筑可采用5种方案:

I、采用粗沙“水密法”振荡器密实。

II、采用级配良好天然砂砾,人工用截面为15cm×15cm的木棒或直径4.8cm的钢管在管身外向内侧进行夯实,单次冲击力需保证不小于9kg,木棒或钢管紧贴管身由外向内进行捣实,楔形部位每个凹槽部位都必须夯实到位。

III、采用液态粉煤灰回填。

IV、采用轻型混凝土回填。

V、采用最大粒径不超过3cm的级配碎石回填,然后用小型夯实机械斜向夯实,确保管底的回填质量。

②管体两侧回填及顶部回填

I、为保证填筑时松铺厚度控制在20cm左右,在填筑前用红色油漆在管节两侧按每20cm高度进行标注,填筑时按标注线控制。波纹管涵两侧的回填采用级配良好的天然砂砾或级配碎石,在管身最大直径两侧50cm范围内不允许有超过5cm的硬物。

II、管身最大直径两侧50cm外使用12-20T压路机碾压,50cm范围内使用小夯机夯实,以避免压路机等大型机械设备撞击涵管导致涵管变形。

III、填筑时按画好的标记进行分层放料并分层压实、分层检测,每层压实后的厚度不超过20cm,压实度满足图纸要求后方能进行下一层填筑,否则应该继续碾压至合格为止。

IV、填筑必须在涵管两侧同步对称进行以避免涵管两侧受力不均衡而出现平面偏位,两侧的回填土高差不得大于30cm。

V、管顶填土厚度小于50cm时,不得使用大于6T的压路机械碾压,也不允许施工机械通行。达到每种管径的最小覆土厚度后(跨径＜3m时,最小填土厚度不小于50cm;跨径≥3m时,最小填土厚度为80-150cm)采用振动式压路机碾压,可允许施工机械通行。

VI、管体两侧及顶部20m范围内(沿路线方向)不允许进行路基强夯施工。

波纹管涵楔形部及两侧的回填土对涵管起着比较关键的作用,如果回填不密实或有楔形部中空,将出现局部有较大变形,存在安全隐患,严重的将造成质量事故,所以波纹管涵两侧及楔形部的回填土在施工中需当成重点进行严格控制。

4 结语

随着目前高速公路建设逐渐向山区发展,钢波纹管涵已在多条高速公路中使用并取得了很好的效果,在以后的公路建设中将得到更广泛的使用。

参考文献

[1] 公路钢波纹管涵洞设计与施工技术李祝龙人民交通出版社.