鋼波紋板技術(shù)在鐵路涵洞整修中的應(yīng)用

閆飛

摘 ? 要：現(xiàn)今運(yùn)營的鐵路涵洞都為混凝土材料，由于這種脆性材料使用時間過長后易出現(xiàn)開裂、掉塊、露筋、滲水等病害，即使進(jìn)行相應(yīng)整修，病害也經(jīng)常反復(fù)出現(xiàn)。朔黃鐵路近幾年采用鋼波紋板包裹注漿技術(shù)，在涵洞病害整治方面取得了很好的效果，不僅工期縮短，整修后的涵洞具有美觀、結(jié)實、根治通病等特點(diǎn)。隨著材料的科學(xué)的快速發(fā)展，波紋板技術(shù)已從裝飾裝修行業(yè)，快速推廣到其他建設(shè)領(lǐng)域，并且逐步取代了很多傳統(tǒng)的承重材料，本文主要以鋼波紋板技術(shù)在涵洞整修施工過程中的施工工藝總結(jié)，達(dá)到推廣新材料、新工藝和分享施工經(jīng)驗的目的。

關(guān)鍵詞：鋼波紋板;整修;承重;新材料

1 ?前言

在國家重點(diǎn)鐵路貨運(yùn)線中，對于涵洞病害的加固整修先后采用了內(nèi)套框構(gòu)法、體外預(yù)應(yīng)力加固法、粘貼鋼板法等方法，雖然加固效果比較顯著，但也出現(xiàn)了各種弊端，比如減少涵洞凈空、間接滲水和承載強(qiáng)度不夠等。鋼波紋板加固技術(shù)的快速發(fā)展，整合上述施工方法的優(yōu)點(diǎn)，同時有效的避免了整治工作的“后遺癥”。

鋼波紋板是由合金鋼板在車間軋制而成，單向成波形，在施工現(xiàn)場通過拼裝定型，具有非常強(qiáng)的適應(yīng)縱向變形能力。鋼波紋板加固整治技術(shù)也是利用增大截面尺寸來提高抗彎剛度的，但由于鋼波紋板本身具有很強(qiáng)的剛度，實施過程中可以最大限度的保留原涵洞的凈空尺寸，實際施工中波紋板離涵洞內(nèi)墻表面5cm即可保證整修效果。

2 ?鋼波紋板技術(shù)適用的涵洞病害

鋼波紋板技術(shù)在涵洞整修中主要應(yīng)用于涵身主體的病害整治，相關(guān)病害類型有：蓋板涵的蓋板或框架涵的頂板掉塊、腐蝕、露筋;側(cè)墻的裂縫、混凝土剝落、露筋;蓋板涵的沉降縫脫落滲水;加固漿砌片石墻身等。鋼波紋板涵洞整修技術(shù)的應(yīng)用，對于通行涵洞病害的整治及通道內(nèi)主體防護(hù)具有非常典型的意義，整修后的涵洞不僅承載能力可靠，而且波紋板材料具有整體嚴(yán)密防水、耐腐蝕、抗沖撞等優(yōu)點(diǎn)。

3 ?鋼波紋板涵洞整修案例選擇

本文以朔黃鐵路運(yùn)煤專線在河北省滄州市內(nèi)幾座通行涵洞的整修為實例，介紹鋼波紋板技術(shù)在鐵路涵洞整修施工中的應(yīng)用，總結(jié)本項技術(shù)的施工工藝和實施要點(diǎn)。案例涵洞為跨度5m～6m的通行涵洞，凈高4m以上，普遍存在內(nèi)表面混凝土剝落、露筋、沉降縫脫落等病害情況。前期考慮線路運(yùn)量不斷加大，涵洞將持續(xù)承受最大30t軸重重車等運(yùn)營因素，通過方案比選采用鋼波紋板加固技術(shù)進(jìn)行整修。設(shè)計階段利用三維激光掃描，對涵洞斷面尺寸進(jìn)行掃描，根據(jù)掃描結(jié)果對采用的波紋板進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，并通過模型受力模擬分析最終確定鋼波紋板結(jié)構(gòu)截面尺寸和板材規(guī)格。本案例設(shè)計采用200×55波形波紋板，Q345鋼材，鋼板厚8mm，抗拉設(shè)計值為310MPa，外鍍鋅84um以上，根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸在廠家進(jìn)行波紋板分段定型軋制，施工現(xiàn)場拼裝使用，波紋板的搭接采用二排M20高強(qiáng)螺栓連接，螺栓間距10cm，在荷載最大的倒角處，螺栓滿足承載力要求。

4 ?鋼波紋板涵洞整修技術(shù)的施工工藝

4.1 ?既有涵洞監(jiān)測

涵洞整修前在重車線下對加固前的既有涵洞結(jié)構(gòu)受力情況以及變形情況進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測點(diǎn)布置在重車線下方蓋板（或頂板）跨中位置，監(jiān)測不少于5次列車的有效數(shù)據(jù)。收集監(jiān)測數(shù)據(jù)留存資料，待整修完成后，對比新結(jié)構(gòu)的監(jiān)測數(shù)據(jù)考察整修成果。

4.2 ?基坑開挖

將原涵洞內(nèi)鋪砌面沿邊墻開挖，深度到原框構(gòu)涵底面，如果既有路面至框構(gòu)涵底板頂面高度小于30cm，需鑿出部分基礎(chǔ)混凝土，保證新做波紋管涵基礎(chǔ)高度大于等于30cm，開挖寬帶40cm。

4.3 ?基礎(chǔ)制作

基坑開挖完成后，植入直徑不小于20mm的HRB400抗剪鋼筋，橫向間距25cm，縱向間距50cm，交錯布置。抗剪鋼筋植入原基礎(chǔ)深度30cm，外露不小于15cm，所有植筋錨固需滿足設(shè)計強(qiáng)度，用以保證新筑基礎(chǔ)與既有基礎(chǔ)連結(jié)可靠。同時在既有涵底板頂面植M20高強(qiáng)螺栓，間距20cm，用于連接角鋼。使用140×140×10mm的等邊角鋼作為鋼波紋板結(jié)構(gòu)的涵管承載，在角鋼一肢上按20cm間距打孔，開孔后將角鋼安裝到所植M20高強(qiáng)螺栓上，使角鋼固定。在角鋼另一肢上按20cm間距打孔，以便使波紋板與角鋼固定。角鋼上兩肢上的螺栓孔要交錯布置。通過調(diào)整預(yù)埋螺栓上的兩螺母，使角鋼達(dá)到預(yù)定標(biāo)高。鋼筋、預(yù)埋螺栓、角鋼全部安裝完成后支模澆筑鋼波紋板結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)混凝土。

4.4 ?涵洞內(nèi)部處理

在安裝波紋板前，需對原涵洞的內(nèi)側(cè)混凝土表面進(jìn)行鑿毛、清洗處理，清除既有混凝土表面的剝落、酥松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土。鑿除老化、脫落的沉降縫，將縫內(nèi)的雜物處理干凈，并用高壓水槍沖洗。待沉降縫干燥后，重新填充瀝青木板和瀝青浸制麻筋。安裝快速膨脹型橡膠止水條，然后嵌縫。對沉降縫整治完后，路堤涵洞在既有涵洞頂板底面的沉降縫位置處，沿沉降縫布設(shè)橫向排水半管并用卡扣固定，通過橫向排水半管將水導(dǎo)入側(cè)墻頂部的縱向排水整管，通過縱向排水管將水引至涵洞外;同時在排水半管與涵洞頂板底面中間鋪設(shè)土工布，排水管之間通過連接頭連接。路塹式涵洞需將橫向排水半管沿邊墻延長到基礎(chǔ)頂面，縱向排水管布設(shè)于基礎(chǔ)頂面。

4.5 ?鋼波紋板安裝

波紋板根據(jù)涵洞尺寸每環(huán)分為三至五種板型，相鄰環(huán)間板材的搭接位置要相互錯開。波紋板運(yùn)至現(xiàn)場后分類堆放，根據(jù)現(xiàn)場情況，在涵洞的出口或入口搭設(shè)好腳手架及罩棚，開始拼裝。拼接第一圈板時，順序為順時針方向，拼裝完成后沿角鋼軌道向涵洞內(nèi)推入一段，露出涵軸方向的搭接部分。繼續(xù)按裝第二圈，此時拼裝順序為逆時針方向，拼裝完成后再向涵洞內(nèi)推入一段，留夠搭接長度后再進(jìn)行第三圈波紋板的拼裝，拼裝方向同第一圈，依次類推，直至全部波紋板安裝完成。全部推進(jìn)就位后將波紋板圍成的管涵與角鋼用螺栓固定。同時波紋板材的搭接要特別注意密封性檢查，在搭接部分板材上涂抹密封膠，然后進(jìn)行螺栓連接，螺栓連接牢靠后再次進(jìn)行密封處理。

4.6 ?管涵注漿

鋼波紋板管涵全部安裝完畢后將涵洞兩端堵死，使用微膨脹水泥漿進(jìn)行注漿，保證注漿質(zhì)量。本案例中在涵洞出入口兩端各設(shè)置一道20cm寬的240磚墻對縫隙進(jìn)行封堵，并在上部的兩個梗肋位置各預(yù)留一個50mm注漿管，注漿管長度5m。波紋板圍成的管涵頂部位置預(yù)留兩個排氣管，長度不小于5m。

4.7 ?鋼波紋板結(jié)構(gòu)二次防腐處理

對施工完成后的鋼波紋板結(jié)構(gòu)外露外表面全部涂刷氟碳漆兩遍，尤其是高強(qiáng)螺栓、搭接部分以及鍍鋅層破損處需重點(diǎn)涂刷。

4.8 ?波紋板結(jié)構(gòu)監(jiān)測

為保證加固整修效果，得到結(jié)構(gòu)真實受力狀態(tài)，施工完成后，布設(shè)鋼波紋板結(jié)構(gòu)應(yīng)力測點(diǎn)及豎向位移測點(diǎn)，并測試不少于5次列車有效數(shù)據(jù)，通過與施工前原涵洞監(jiān)測數(shù)據(jù)對比，檢查鋼波紋板結(jié)構(gòu)的工作受力狀態(tài)是否正常，同時可以檢驗鋼波紋板構(gòu)成的管涵結(jié)構(gòu)與既有涵洞是否有效結(jié)合、結(jié)構(gòu)內(nèi)是否有注漿空洞。

5 ?鋼波紋板涵洞整修技術(shù)施工效果

（1）運(yùn)用鋼波紋板技術(shù)進(jìn)行整修后的涵洞，外觀整潔密實，無漏水漏漿現(xiàn)象。（2）在重列通過時，通過技術(shù)手段測得的鋼波紋板結(jié)構(gòu)各部位的內(nèi)力值較小，即可得結(jié)論：鋼波紋板結(jié)構(gòu)的內(nèi)力儲備較大。同時重列通過時，監(jiān)測的頂板垂直變形量也較整修前發(fā)生了極大的減小，本案例中的蓋板涵此現(xiàn)象尤為明顯，分析原因為：注漿層分擔(dān)了部分列車荷載，加上鋼波紋板自身的抗彎剛度較大，抑制了頂板的垂直變形。（3）高強(qiáng)螺栓連接處經(jīng)現(xiàn)場檢測無失效現(xiàn)象，波紋板結(jié)構(gòu)的整體性得到保證。

6 ?總結(jié)

波紋板技術(shù)在鐵路涵洞整修施工中的應(yīng)用是成功的，各項技術(shù)指標(biāo)滿足設(shè)計要求，得到了使用者的好評。從施工過程可以看出，本項技術(shù)施工工藝簡單、工期大大縮短、節(jié)約成本，對于鐵路加固整修甚至搶修項目意義重大。單獨(dú)使用的鋼波紋板結(jié)構(gòu)承載能力巨大，注漿時無需外部支撐，且在后期使用中仍具有較大的能力儲備。如果鋼波紋板再配合鋼筋、型鋼等其他承力結(jié)構(gòu)，必要時輔以外部支撐，本項技術(shù)在其他更大、更復(fù)雜的工程項目中必將發(fā)揮出更大的推進(jìn)和創(chuàng)新作用。

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