鋼波紋管在施工中的應(yīng)用

田　瑛

(太原市市政工程總公司，山西 太原　030002)

1　工程背景

近年來市政建設(shè)速度加快，許多工程不得不安排冬季施工。雖然隨著工程技術(shù)的提高，冬季施工工程的質(zhì)量比以前有了很大程度的提高，可畢竟在人力、財力上的消耗增大了許多，這在嚴(yán)控工程財審的現(xiàn)狀來說對施工單位是極其不利的。同時由于工序的限制，有些結(jié)構(gòu)性工程是不宜趕工期的。在這種情況下，新型材料的應(yīng)用就成了工程設(shè)計、施工方節(jié)省資金、趕超工期、保證工程質(zhì)量的“救命稻草”。近期我單位承建的“陽興大道兩側(cè)提升綠化景觀工程十三標(biāo)段”就運用了鋼波紋管來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼筋混凝土管做管涵。

2　工程實例

2.1　工程概況

陽興大道兩側(cè)提升綠化景觀工程十三標(biāo)段的主要土建工作是：對陽興大道與原太高速并行段(長約1.8 km)內(nèi)的六處涵洞進(jìn)行接通，并完善相應(yīng)的排水工作。本項目設(shè)置了6道管涵，包括：8 m管涵2道、6 m管涵1道、5 m管涵2道、3 m管涵1道，排水工程采用1 m的管涵。

本次施工包含的六處涵洞接通工程，均采用鋼波紋管涵，管內(nèi)鋪砌砂礫墊層及混凝土鋪裝層；排水采用鋼波紋管或排水溝收集到跌水井再排入涵洞，涵內(nèi)設(shè)混凝土導(dǎo)流渠排水。新舊涵洞與管身結(jié)合部處均采用一字墻連接。

2.2　施工選材

施工中，排水波紋管采用整體式鋼波紋管，連接涵洞采用拼裝式鋼波紋管。波紋管成型后內(nèi)外噴涂乳化瀝青兩遍；管涵內(nèi)混凝土鋪裝層、一字墻基礎(chǔ)、墻身、導(dǎo)流渠均采用C30混凝土澆筑。

3　施工特點

本工程計劃日期為2018年01月11日～2019年01月26日，雖然工期的總?cè)諝v天數(shù)為380日歷天，可工程初期及末期均為冬季，工程所屬地陽曲縣年平均氣溫為8 ℃～9 ℃，氣候較冷，有效工期較短。且本工程在陽興大道與原太高速之間施工，現(xiàn)場雜草樹木叢生，平整場地的難度較大。

工程所含六道涵洞地理位置間距較大，共用施工場地既不經(jīng)濟又不方便。在此情況下設(shè)計單位將本工程的涵洞設(shè)計為鋼波紋管材質(zhì)，有利于快速完成涵洞施工，最大限度的節(jié)省了材料加工堆放場地、免于設(shè)置砂漿拌和場地，減少了混凝土的用量。

另外本工程的涵洞跨徑分別為3 m,5 m,6 m,8 m，采用成品混凝土管運輸裝卸困難且成本極高；現(xiàn)場澆筑則耗時長且對場地設(shè)備要求較高，其費用對于18 m DN8 000 mm,25 m DN6 000 mm,50 m DN5 000 mm的工程量來說造價占比過大。采用鋼波紋管時，3 m,5 m,6 m,8 m的鋼波紋管均在工廠內(nèi)加工成1 m的管片，在施工現(xiàn)場采用高強螺栓連接拼裝，大大提高了管材的運輸效率、加快了施工進(jìn)度、節(jié)約了運輸成本、節(jié)省了施工成本。

4　施工方法

4.1　墊層施工

為使基礎(chǔ)與鋼波紋管管體表面充分緊密接觸，墊層與波紋管接觸部分應(yīng)鋪設(shè)透水性好、粒度分布良好的砂礫，材料最大粒徑不得超過波長的1/2并不大于50 mm，不能含有凍土、高塑性土和腐殖質(zhì)土等。

本工程管座采用10 cm～15 cm粗砂墊層，其最大粒徑為12 mm，壓實系數(shù)不低于0.96。當(dāng)管涵基礎(chǔ)地基承載力達(dá)不到設(shè)計要求時，需按設(shè)計或規(guī)范規(guī)定采取換填或夯實措施后再進(jìn)行管涵施工。

由于鋼波紋管屬于柔性材料，地基發(fā)生較大的沉降時會破壞設(shè)計涵底坡度，對高填方等易產(chǎn)生沉降的路段除加強基礎(chǔ)夯實外還應(yīng)設(shè)置一定的預(yù)拱度。

4.2　材料進(jìn)場

鋼波紋管及管片、連接件出廠時均進(jìn)行了熱鍍鋅防腐處理，為了保護(hù)其表面鍍鋅層，卸料時應(yīng)用吊車卸料或鋪滾木滾動卸料，避免推拉剮蹭了防腐層。收料人員需對進(jìn)場的管節(jié)、管片及連接件進(jìn)行檢測，確保其結(jié)構(gòu)尺寸及防腐層厚度達(dá)到設(shè)計要求。施工前在鍍鋅涂層表面噴涂兩道瀝青層加強防腐，瀝青涂層的總厚度應(yīng)不小于1 mm。

4.3　鋼波紋管的連接

本工程使用了整體式和拼裝式兩種鋼波紋管管材，其施工方法的側(cè)重點各有不同。

4.3.1拼裝式管涵施工

1)先在管涵中心軸線的地面上定一中心點，根據(jù)管涵直徑及中心位置在平面拼裝第一節(jié)涵洞截面。拼裝時相鄰兩張管片采用疊接，搭接長度應(yīng)符合廠家要求。對正兩管片的連接孔后用螺栓連接，螺栓應(yīng)由內(nèi)向外插入螺孔，預(yù)緊螺母。

2)在預(yù)定位置搭設(shè)腳手架，將拼裝好的第一節(jié)涵洞截面吊成直立狀態(tài)，與搭設(shè)好的腳手架可靠固定。測定并調(diào)整截面形狀，采用定位裝置固定好，調(diào)整預(yù)緊螺栓。

3)調(diào)整第一節(jié)涵洞截面位置、方向符合管涵設(shè)計要求后，以該截面為起點向兩側(cè)拼裝，直至涵管進(jìn)出口兩端，拼裝時應(yīng)嚴(yán)格控制涵底縱坡及預(yù)拱度。

4)管涵拼裝時應(yīng)先安裝底片，然后由下向上順次對稱拼裝，并始終采用上板覆蓋下板搭接，拼裝到圓周向環(huán)形圈合龍時，檢測、調(diào)整管涵橢圓度至符合設(shè)計要求。相鄰兩環(huán)管件圓周向連接縫應(yīng)錯開，錯縫間距應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

5)根據(jù)管片厚度及管涵直徑，每成型一定長度后要再次測定管節(jié)圓度及位置是否符合相關(guān)要求，若有偏差應(yīng)及時調(diào)整至達(dá)標(biāo)后方可繼續(xù)施工。

6)涵管整體拼裝完后，再次檢查管節(jié)位置是否符合設(shè)計要求，如有偏差用千斤頂進(jìn)行局部頂推糾正。管位擺放無誤后應(yīng)將縱向和環(huán)向接縫的所有螺栓再次擰緊，緊固后的螺栓用紅漆做明顯標(biāo)示，以防遺漏。

7)管涵搭接處螺栓擰緊至符合要求后，在管身內(nèi)側(cè)所有鋼板拼縫處和螺栓孔處采用專用密封膠密封，以防波形鋼板板縫和螺栓孔處滲水。

8)回填前隨機抽取管涵縱向和環(huán)向接縫上螺栓數(shù)量的2%進(jìn)行抽檢試驗，如有任一螺栓扭力矩值達(dá)不到規(guī)范要求，則應(yīng)抽檢縱向和環(huán)向接縫所有螺栓數(shù)量的5%再次進(jìn)行抽檢試驗，如果抽檢試驗均滿足要求，則認(rèn)為安裝是合格的。否則應(yīng)重新復(fù)扭，以確保所有螺栓的扭力矩值滿足要求。

9)管涵拼裝完成后再次檢查防腐層，對管壁內(nèi)外因施工破壞了防腐層的部位進(jìn)行補噴瀝青加強處理，確保涵洞使用性能和服務(wù)壽命滿足設(shè)計要求。

4.3.2排水管施工

1)將管節(jié)依次擺放在檢驗合格的基礎(chǔ)中心線上，擺放時每節(jié)管件間留有3 cm～5 cm的間距，撬動管節(jié)使相鄰兩管靠近并使其法蘭上的螺栓孔對正，當(dāng)兩法蘭間距在2 cm左右時，將全部螺孔內(nèi)插入螺栓，擰上螺母但不擰緊。

2)法蘭間需鑲密封墊，操作時兩法蘭之間應(yīng)有大約1 cm的縫隙，用螺絲刀把密封墊鑲在兩法蘭之間。若兩法蘭間距較大、密封墊鑲嵌困難時，可用綁扎絲把密封墊綁在螺栓上固定。密封墊固定好后對稱鎖緊螺絲至兩法蘭之間只有2 mm～5 mm的縫隙即可。

3)待排水管組裝完畢后，用千斤頂校正整道管涵的位置及坡度，使其中心位于設(shè)計的中心軸線上。再次逐個擰緊法蘭連接螺母。

4)檢驗并補做鋼波紋管防腐層。

4.4　洞口施工

管節(jié)進(jìn)出洞口的部位可在工廠直接加工成與路基邊坡坡率相同的斜口形式，施工中應(yīng)注意拼裝位置及角度的準(zhǔn)確性。若管涵與原狀銜接處角度與鋼波紋管管節(jié)端部坡率、平整度相差較大時，應(yīng)及時做好預(yù)處理工作。管涵整體拼好對正后按設(shè)計要求支模澆筑混凝土一字墻，并做必要的防滲處理。

4.5　回填

鋼波紋管涵尤其是大直徑管涵屬于柔性結(jié)構(gòu)，周圍土體對鋼波紋管結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的側(cè)壓力對其截面形狀影響很大，因而填土前宜在管內(nèi)每隔一定間距設(shè)置一道豎向臨時支撐，以防管涵在填土過程中發(fā)生形變，管內(nèi)的臨時支撐應(yīng)在填土不再下沉后方可拆除。

為保障管底的回填質(zhì)量，基礎(chǔ)與涵管角隅、側(cè)面及頂部填料回填要特別慎重，宜采用級配良好的天然砂礫填筑，每層松鋪厚度控制在15 cm～20 cm，由專人用木棒緊貼管身由外側(cè)向內(nèi)側(cè)夯實，確保每個凹槽都夯實到位，再用小型夯壓機將跟前夯實。夯填范圍為構(gòu)筑物兩側(cè)每側(cè)向外4 m，自基礎(chǔ)頂面標(biāo)高開始，以45°仰角向上夯填至涵洞頂標(biāo)高。

結(jié)構(gòu)物兩側(cè)回填強調(diào)對稱施工、分層填筑，不得采用大型機械推土一次壓實，也不得在一側(cè)夯壓，否則易引起涵管應(yīng)力集中、涵管變形和兩側(cè)沉陷跳車，高填方涵洞尤應(yīng)注意。涵管內(nèi)需要填筑路面結(jié)構(gòu)時，管涵內(nèi)外側(cè)回填應(yīng)同步進(jìn)行，最大限度的減小管涵產(chǎn)生形變的可能性。

當(dāng)管涵頂面覆土厚度小于0.8 m時采用輕型夯實，其余部分可用小型壓路機碾壓，其壓實度按重型擊實標(biāo)準(zhǔn)不小于96%。下層壓實度達(dá)到設(shè)計要求后才能回填上層回填材料，回填時結(jié)構(gòu)物兩側(cè)高差不能超過30 cm。

5　結(jié)語

鋼波紋管重量輕，大口徑管可在工廠集中預(yù)制、分片運輸、在現(xiàn)場快速拼裝，相對于鋼筋混凝土管來說，對本工程有效工期短、涵洞數(shù)量多、涵洞跨徑大、長度小等特點，在工期和施工費用方面優(yōu)勢顯著。

再者，鋼波紋管還具有柔性好、強度高、壽命長等優(yōu)點，這些優(yōu)點能否充分發(fā)揮，在很大程度上取決于施工質(zhì)量。恰當(dāng)?shù)氖┕こ绦颉⒄_的安裝手法是保障鋼波紋管結(jié)構(gòu)性能的重要條件；構(gòu)筑物的回填質(zhì)量直接決定了土體與構(gòu)筑物相互作用所形成受力體系的好壞。因此，在施工中應(yīng)重視每階段過程的每個細(xì)節(jié)，嚴(yán)格控制壓實厚度及壓實順序，從根本上保障施工質(zhì)量，最大限度的發(fā)揮鋼波紋管的各項優(yōu)勢。