淺談鋼波紋管涵施工技術

周小華 張偉

摘 要:鋼波紋涵管具有管節薄,重量輕,便于運輸存放,施工工藝簡單,現場安裝方便,解決了北方寒冷地區對橋梁和管涵的結構破壞問題,雖然在國內起用時間不長,但因其具有組裝快速,工期短、堅固耐用等優點,在高速公路的使用中越來越廣泛,本文結合自己實際施工過程中的一些施工方法,對鋼波紋管涵施工技術進行闡述。

關鍵詞:鋼波紋管涵施工

中圖分類號:TG162 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(c)-0112-02

承秦高速公路秦皇島段一合同位于河北省青龍縣,由于位于高寒凍地區,寒冷天氣對混凝土有一定影響,使得高寒凍地區的砼拱涵、砼圓管涵的耐久性達不到設計年限,設計單位采用孔徑1.5m、3m、5m的鋼性波紋管管涵代替砼涵洞來保證涵洞的使用年限。

1 概述

鋼波紋管涵是將2.0-8.0mm薄鋼板板面壓成波紋后,制成管節,可以增加其剛度和管軸壓力的抵抗強度,用此修建成的涵洞稱為鋼波紋管涵。

鋼波紋管涵是一種柔性結構,具有一定的抗震能力、而且能適應較大的沉降與變形,它建成后與周圍土體形成一種組合結構,共同受力,適用于山嶺重丘區、軟土區、濕陷性黃土區、煤礦采空區、高寒凍土區、高、淺填土區、沼澤地帶等地區。

2 鋼波紋管涵的優點

鋼波紋涵管具有管節薄(壁厚只有幾毫米),重量輕(人工即可搬運),便于運輸存放,施工工藝簡單,現場安裝方便(不需要使用吊車配合,人工即能安裝),安裝速度快(一天能安裝4～5m,如果從中間往兩側安裝則每天能達到10m)等優點。特別在地形復雜的地方,只需用挖掘機或裝載機將每片涵管倒運至施工現場即能開始施工,能大大節約施工工期。

3 鋼波紋管涵的施工方法

3.1 工藝流程

施工準備→測量放樣→基坑開挖→基礎處理→管節拼裝→涵背回填→成品驗收

3.2 施工方法

(1)施工準備

①備齊安裝工具、起吊設備、套筒扳手、定制呆板、定扭電動扳手、定扭扳手。

②備足爬梯、跳板。

③將電源接至施工現場。

(2)測量放樣

施工前由測量人員根據涵洞長度、寬度及現場原地面高程計算出開挖邊線的位置及四角坐標,然后利用儀器放樣出管涵軸線及開挖邊線位置并埋設好木樁,并在開挖線上灑上白石灰作出標記。

(3)基坑開挖

①當設計圖紙有明確要求時,按照圖紙要求進行開挖;當圖紙上沒有給出具體要求時時,基礎墊層厚和開槽寬度參見下表,為了便于機械碾壓,建議采用基礎標準寬度。

地質條件

基礎最小厚度(cm)

基礎最小寬度

基礎標準寬度

優質土地基

可直接將地基作基礎

2×1.5+? m

2×3.0+? m

一般性

管徑?＜0.9m

20

2×1.5+? m

2×3.0+? m

0.9m≤管徑?≤2.0m

30

2×1.5+? m

2×3.0+? m

管徑?＞2.0m

0.2?

2×1.5+? m

2×3.0+? m

巖石地基

20-40cm,但當填土高度大于5m時,填土高度每增加1.0m,其厚度增加4cm

2×1.5+? m

2×3.0+? m

軟土地基

0.3-0.5?或50cm以上

2×1.5+? m

2×3.0+? m

②基坑開挖按路基開挖標準進行開挖,開挖基坑寬度要保證兩側各有1.2m的工作空間以方便涵管拼裝及回填施工。

③挖至設計高程的基坑應及時檢查基坑尺寸、高程、基底承載力。符合要求后,應立即進行基礎施工,不得長期暴露,擾動或浸泡。

④預留拱度

波紋管涵在完成施工后,往往過一段時間會產生一定的下沉,而且往往是管道中部下沉量大于兩端。因此,在進行涵管施工時要設置預留拱度。預拱度的大小根據地基土可能出現的下沉量及涵底縱坡、填土高度等因素綜合考慮,一般采用管長的0.2%～1%,以確保涵管中間位置不出現凹現或滑坡。

(4)基底處理

基坑挖至設計高程后,若基底承載力達不到設計要求,需報監理及設計單位進行變更,采取換填等方式保證基底承載力。

當挖至設計高程且基底承載力滿足設計要求時,應報請相關人員進行驗收,及時下基封閉回填,以免地下水或地表水影響基底承載力。

(5)管節拼裝

①安裝前工作:確定涵管的位置、中心軸線、中點并作好標記,用鋼管搭設好拼裝時使用的簡易支架。

②拼裝底板:先將第一張波紋板以中心軸線、中點為基準進行定位,然后以此為起點向兩側沿涵長方向延伸,直至涵洞進出水口位置。同一截面兩塊波紋板在圓周向搭接長度為5cm,第二張板的搭接部分疊在第一張板上面,將螺栓孔對齊,然后將螺絲部位涂上潤滑劑的螺栓套上墊圈并由內向外插入孔位,在另一側套上墊圈后用套筒扳手旋上螺母。

③拼裝環形圈:同一截面的波紋板拼裝順序為由下向上。沿涵長方向波紋板搭接寬度為12cm,搭接部分上板復蓋下板,圓周向板的連接采用階梯形,即一塊板的一側在另一塊板的下方、而另一側在另一塊板的上方,然后套上螺母并用套筒扳手擰緊。兩側的波紋板進行對稱安裝。

④圓周向拼裝滿三波紋板時,進行一次截面形狀檢測,達到標準再繼續拼裝,達不到標準需立即調整。圓周向拼裝到環形圈合攏時,再次對截面形狀進行檢查,合格后采用定位拉桿固定,然后調整預緊螺栓,拼裝頂部最后一塊波紋板。

⑤鋼波紋管涵全部拼裝完成后,用事先準備好的定扭電動扳手,按預緊力扭矩340N·m±70N·m緊固所有螺栓。所有螺栓(包括縱向和環向接縫)應在回填之前擰緊,保證波紋的重疊部分緊密地嵌套在一起。

⑥為確保螺栓全部擰緊,在回填之前隨機抽取縱向接縫上2%的螺栓進行檢查。如果有任一試驗值超出了給定的扭矩范圍,則應抽檢縱向和環向接縫所有螺栓5%。如果上述試驗90%以上滿足要求,則認為安裝是合格的,否則應重新復核設計,以確定得到的扭矩值是否滿足要求。

⑦波紋鋼板管涵外圈搭接處用預緊力扭矩符合要求后,采用專用密封膠或環氧樹脂砂漿封填,防止連接部位處滲水。

⑧涵管出廠時,涵管及配套附件已經過鍍鋅處理。其鍍鋅厚度大于等于63μm,在沒有鹽堿水或有害工業廢水浸泡以及涵管內經常流水的情況下,其鍍膜即可防止銹蝕。否則,可在管節內外水位以下管壁內外全部噴涂含有石棉纖維的厚瀝青一道,或涂涮兩遍瀝青和石油的拌和物,以加強防腐蝕作用。從外觀看管壁內外均勻的涂成了黑管即可。但是必須要等到瀝青晾干后方可安裝。一般瀝青涂層的厚度要達到0.4～0.5mm。此外,還可采用加厚管壁的辦法,一般管壁每年蝕耗厚度為0.01～0.03mm,可按計劃使用年數和此數值估計增加厚度。

(6)涵背回填

①管體楔形部回填

管底兩側楔形部位處的填筑可采用5種方案:

I、采用粗沙“水密法”振蕩器密實。

II、采用級配良好天然砂礫,人工用截面為15cm×15cm的木棒或直徑4.8cm的鋼管在管身外向內側進行夯實,單次沖擊力需保證不小于9kg,木棒或鋼管緊貼管身由外向內進行搗實,楔形部位每個凹槽部位都必須夯實到位。

III、采用液態粉煤灰回填。

IV、采用輕型混凝土回填。

V、采用最大粒徑不超過3cm的級配碎石回填,然后用小型夯實機械斜向夯實,確保管底的回填質量。

②管體兩側回填及頂部回填

I、為保證填筑時松鋪厚度控制在20cm左右,在填筑前用紅色油漆在管節兩側按每20cm高度進行標注,填筑時按標注線控制。波紋管涵兩側的回填采用級配良好的天然砂礫或級配碎石,在管身最大直徑兩側50cm范圍內不允許有超過5cm的硬物。

II、管身最大直徑兩側50cm外使用12-20T壓路機碾壓,50cm范圍內使用小夯機夯實,以避免壓路機等大型機械設備撞擊涵管導致涵管變形。

III、填筑時按畫好的標記進行分層放料并分層壓實、分層檢測,每層壓實后的厚度不超過20cm,壓實度滿足圖紙要求后方能進行下一層填筑,否則應該繼續碾壓至合格為止。

IV、填筑必須在涵管兩側同步對稱進行以避免涵管兩側受力不均衡而出現平面偏位,兩側的回填土高差不得大于30cm。

V、管頂填土厚度小于50cm時,不得使用大于6T的壓路機械碾壓,也不允許施工機械通行。達到每種管徑的最小覆土厚度后(跨徑＜3m時,最小填土厚度不小于50cm;跨徑≥3m時,最小填土厚度為80-150cm)采用振動式壓路機碾壓,可允許施工機械通行。

VI、管體兩側及頂部20m范圍內(沿路線方向)不允許進行路基強夯施工。

波紋管涵楔形部及兩側的回填土對涵管起著比較關鍵的作用,如果回填不密實或有楔形部中空,將出現局部有較大變形,存在安全隱患,嚴重的將造成質量事故,所以波紋管涵兩側及楔形部的回填土在施工中需當成重點進行嚴格控制。

4 結語

隨著目前高速公路建設逐漸向山區發展,鋼波紋管涵已在多條高速公路中使用并取得了很好的效果,在以后的公路建設中將得到更廣泛的使用。

參考文獻

[1] 公路鋼波紋管涵洞設計與施工技術李祝龍人民交通出版社.