钢波纹管涵施工工艺和要求

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钢波纹管涵施工工艺和要求
发布人:河北伟业波纹管 admin  发布日期:2011/7/18 11:01:22
 

 

波纹管涵具有卓越的路用性能,尤其是对地基要求低、施工简易、能快速安装、大大缩短工期是普通涵管无法相比的,在公路新改建工程、路基养护工程中将发挥积极的作用。柔性、高强度的钢波纹管涵洞,不仅具有优良的适应地基与基础变形的能力,用之可解决因地基基础不均匀沉降导致的涵洞破坏问题。而且具有自重轻、运输方便、施工简单且施工工期短、造价低、对地基扰动小、对基础要求较低等优点,还具较强的抗拉、抗剪和抗疲劳能力,故其具有较为广泛的应用前景。

一、钢波纹涵管在国内国外历史应用简况

1 国外应用 

1896年美国率先进行钢波纹管通道、钢波纹涵管的可行性研究;1923年美国铁路工程协会在伊利诺斯州的中央铁路应用钢波纹管通道进行实体测试;1929年加拿大首座钢波纹管用于一煤矿中;1931年澳大利亚首次建成8汽车通道一座;1990年日本高速公路设计规范制定了钢波纹管设计技术规范,随着钢波纹管在世界各地的安装使用,证明了此种结构在各种使用情况下的通用性,而且其寿命已超过了设计寿命。

2 国内应用 

1965 年云南公路局在滇缅公路的大修工程中曾挖掘出一段钢质波纹管的过水涵管,被证实是在二次大战期间美国进口安装的;八十年代山西朔州平朔线安家堡煤矿附近安装了双孔波纹板拱型通道。19989月在上海浦东高桥地区曾挖掘出一段直径为1的过水波纹管涵洞,被考证为1948年安装,用于军事便道。19971999年,青藏公路多年冻土地区3道(2道整体式、1道拼装式)大兴安岭加漠公路100余道。国道214线青康公路姜路岭清水河段, 20012002年推广到西宁久治公路大武至久治段、花石峡至达日公路、二指哈拉山至尕海等公路建设中,至2002年四个公路项目已累计使用418道。19981999年上海市在上海四号线、浦东国际机场中采用了钢质波纹板通道。2002年内蒙古、河北、青海、宁夏、新疆、西藏等省市区的公路建设中使用2000多道涵洞得到广泛应用。

二、钢波纹管涵施工技术

1 基础挖设方法

修建钢波纹管涵,一般要在天然地面或经严格夯实的填方土上。首先挖掘埋设管道的沟槽。挖槽的宽度不但应方便管侧面填土的夯填,而且还应满足设计上基础需要的宽度。多年的施工经验表明,在填土不高的路段上修建涵洞,宜采用先填路基,然后再开挖沟槽埋设涵管的方法较好。钢波纹管地基或基础要求均匀又坚固,同时,还应具有耐久性,一般波纹管涵基础应具有的最小厚度与宽度如下表所示。

波纹管地基或基础所需厚度与宽度:

地质条件

基础最小厚度(cm)

基础最小宽度(m

优质土地基

可直接将地基作基础

2.0×1.0m

一般性

管径ø0.9m

20

2.0×1.0m

管径ø=0.9-2.0m

30

2.0×1.0m

管径ø2.0m

0.2ø

2.0×1.0m

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

2.0×1.0m

软土地基

0.3-0.5ø50cm以上

2.0×1.0m

各种土质地基的处理方法

(1) 软土地基

当涵管处于软土地基上时,需对软土路基进行处理,然后,在其上填一层大于20cm厚的优质砂砾垫层,并夯实紧密。

(2)一般性土质地基

承载能力不太高的普通地基,需设一定厚度的基础。但是,若将涵管底基槽原状土经严格夯实(其夯实度到重型击实密实度的90%以上)以后,也可直接将波纹管置于地基上。

(3)优质土地基

未经筛分的砂,碎石,砂砾土以及砂质土都是比较理想的地基材料,但需清除10cm以上的石块等硬物。

(4)岩石地基

波纹管不能直接置于岩石或混凝土基床上,因过于刚性的支承,不但会降低管壁本身所具有的良好柔性,而且还会减小涵管的承载能力。所以对岩石地基应挖掉一部分软岩,换填一层优质土,并认真夯实。开挖软岩沟槽,不能使用烈性炸药和放深孔炮,以避免将过多的外层炸松散。岩石风化层地基不能作为基础,需换填上3D宽度的填土。

预留拱度

埋设于一般土质地基上的波纹管,经过一段时间后,常会产生一定的下沉,而且往往是管道中部大于两端。因此,铺设于路堤下的波纹管的管身要设置预留拱度。其大小根据地基土可能出现的下沉量,涵底纵坡和填土高度等因素综合考虑,通常可为管长的0.6%1%,最大不宜大于2%,以确保管道中部不出现凹陷或滑坡。

回填土

(1) 涵管两侧回填应采用砂砾或与路基填料相同的材料。

(2) 涵管两侧回填应对称施工,分层回填,每层厚度为20cm

(3) 涵管两侧近处用机械夯实,管底下方粗砂用“水密法”震荡器振实。

(4) 涵管两侧回填应采用振动夯实机逐层夯实。密实度不小于95%

(5) 涵管上方当回填土厚度超过30cm后,采用压路机静压,填土厚度超过60cm后,采用压路机振压,压实度不小于95%.

三、钢波纹管的安装与操作

施工前准备

(1) 备齐安装工具:梅花扳手(2224)、活口扳手、小撬棍(ø16mm长度50cm左右的圆钢)、撬杠(ø50mm长度1.8m左右的钢管)、手锤、凿子、螺丝刀(一字形)、千斤顶。

(2) 备齐涵管安装所需配件:螺丝及橡胶石棉垫。

(3) 检测波纹管各管节的长度、直径是否与该处涵洞相符合。

(4) 设涵管安装指挥员一名,负责指挥起吊及施工人员现场操作。

安装操作方法

(1) 安装前工作:检查涵管底部基础平整度、水平、标高;核对土建基准,确定涵洞位置、中心轴线、中点。

(2) 连接安装波纹管:根据涵洞实际情况,排放涵管。如果涵洞两侧进出水口是与路基同坡度的斜口形式,安装时先安装中间管节,在基础长度方向留出进出水口的位置。中间管节全部安装完毕,校正就位后再安装两侧进出水口。安装时从一侧排放第一根管节,使其管子中心和基础纵向中心线平行,同样把第二根管放置就位,当两根管相邻法兰间相距35cm的缝隙时,用小撬棍对准法兰上的螺栓孔,使其两根管法兰上的螺栓孔对正,这时从第二节管的另一端用撬杠撬动管节,使其纵向平移,使两法兰间距在2cm左右,然后全部穿上螺栓,拧上螺丝,带平扣即可。此后依此方式逐节依次连接,每道涵洞中间管节无先后次序,可以随意连接。

(3) 镶石棉垫:由于现场地势等原因,有时相邻两法兰之间间距较小,这时用手锤、凿子把两法兰之间凿开大约1cm的缝隙,用螺丝刀把石棉垫镶在两法兰之间,有时管子顶部两法兰间距较大,石棉垫镶嵌困难,用绑丝把石棉垫绑在螺栓上固定,然后工人开始对称锁紧螺丝。直至从外观看两法兰之间只有23mm的缝隙即可。

(4) 管壁内外防渗处理:管壁内外涂乳化沥青或热沥青两道,从外观看管壁内外均匀的涂成了黑管即可。一般沥青涂层的厚度要达到1mm

(5) 用千斤顶校正整道涵管,使其中心在所规定的中心线上。

四、 波纹管涵的优点

(1) 现场安装方便,不需使用大型设备。

(2) 有利的解决北方地区霜冻对桥梁和管涵砼结构的破坏问题。

(3) 减少或根本舍弃了常规建材,如水泥、黄砂、石子、木材的使用,环保意义深远。

(4) 结构受力情况合理,荷载分布均匀,并有一定的抗变形能力。

(5) 采用标准化设计,生产、设计简单,生产周期短。

(6)适应地基变形能力强,对地基承载能力、平整度要求较低,工程实际造价比同类跨径的桥、涵洞相近或较低。

(7) 施工工期短是最明显的优势,土建工程与管节安装可分开实施,然后进行整体拼装,可大大提高道路行车的舒适度与安全性。

(8) 进行工厂集中化生产,生产不受环境影响,性能稳定、安装方便、有利环保、造价低有利的降低成本、控制质量。

(9) 有利于改善软土地基结构物与路堤交界处的“错台跳车”现象,提高行车的舒适度与安全性,减少工后营运、养护成本。

五、钢波纹管涵的发展前景

公路工程的涵洞一般采用钢筋混凝土制作。现采用钢波纹管涵代替钢筋混凝土进行涵洞施工在国内时一项新技术,钢波纹管涵以其性能稳定、安装方便、有利环保、造价低等优点迅速在公路施工中代替了钢筋混凝土施工的涵洞,发展前景非常广阔。

在公路施工中,应用钢波纹管涵代替钢筋混凝土进行涵洞施工的历史已经有100多年了。1896年,美国率先进行波纹管涵通道、涵管的可行性研究。其后,在美国、加拿大、澳大利亚等国的公路建设中,均采用了钢波纹管涵进行涵洞的施工。1990年,日本高速公路设计,规范制定了波纹管涵设计技术规范。随着波纹管涵在世界各地的安装使用,证明了此种结构在各种使用情况下的通用性。在我国改革开放后,深圳及大同煤矿开始从国外进口成品波纹管涵进行涵洞施工。之后,上海市公路管理处、上海市政工程设计研究院、上海同济大学对金属波纹管涵进行了动、静载试验,结果表明能满足设计使用要求,填补了国内的空白,且迅速得到推广应用。幕墙一贯反应用于我国各地公路设施建设当中。钢波纹管涵投入到了青海公路施工当中,三年的实践证明,钢波纹管涵在北方寒冷地区完全符合公路建设当中的涵洞施工要求。

实践证明,用钢波纹管涵代替钢筋混凝土进行涵洞施工,无论从施工周期、施工造价、环保意义等方面都有其不可比拟的优越性,且用钢波纹管涵进行涵洞施工,可大大提高道路行车的舒适度与安全性,避免道路中涵洞的“错台跳车”现形,有利于解决西北地区寒冷霜冻对砼管涵结构的破坏问题。

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