摘要:在公路工程施工中,钢筋砼结构涵洞是一种较为常见的结构形式。但随着科技的发展,目前广泛推行钢波纹管代替钢筋砼圆管涵及通道施工技术。因此,文章对公路钢波纹管涵洞的施工进行研究很有意义。
关键词:公路钢波纹管涵洞;连接与拼装;施工控制技术 引言
现今,钢波纹管应用比较广泛,从小截面排水管到大截面通车通道,都在不断更新。就我之前接触到的公路使用过1.25~3米钢波纹圆管,1-7.48X6.67m钢波纹管拱形通道。钢波纹管在工厂生产,分节分块运到现场,如何在现场又快又好安装,是我们在此需解决问题。 1钢波纹管涵的应用优势分析
钢波纹管涵与普通钢筋砼涵相比具备以下优势,第一,采用钢波纹管涵施工法,不需要进行混凝土浇筑施工,而且在实际生产过程中不会对周边环境造成严重的噪音污染问题;第二,钢波纹管涵可以实行工厂标准化生产,生产质量比较高,现场安装难度低;第三,施工速度较快,且钢波纹管在软土地基、膨胀土地区等地区有着较强的适应能力,受不均匀沉降影响小等特点。
图1钢波纹管通道拼装
2钢波纹管涵洞连接和拼装技术
在公路工程施工中,应用钢波纹管涵洞进行施工时,安装、运输、吊装等环节会对圆管长度造成影响,其常见的连接方式主要为:螺旋式、平行式以及咬口式等。而公路钢波纹管涵洞还可以以截面形式分为以下几种,即整装型圆管以及拼装板型圆管、拼装管拱形以及拼装拱形等。在进行连接施工时,如果采用的是咬口式,应着重考虑防渗性能、管体整体强度等内容。最少螺旋波纹数量以及咬口间的最小距离如表1所示;而螺旋波纹钢圆管采用平行式、螺旋式管箍连接时,其管箍形式和宽度应符合相关规定,管箍钢板厚度应不小于螺旋波纹钢圆管壁厚。 表1螺旋波纹钢圆管咬口及管箍连接
2.1管涵拼装方法
一般直径大于2米波纹管为分片拼装;直径小于或等于2米的波纹管采用螺旋波纹钢管整管节拼装。
2.1.1 片状拼装
(1)安装前工作:检查波纹钢板管涵底部平整度、水平、标高;核对土建基准,确定涵管的位置、中心轴线、中点。
(2)拼装底板:以中心轴线,中点为基准,第一张波纹板定位,以此为起点向两侧延伸,直至两端。圆周向搭接长度为50mm,第二张板叠在(搭接部分)第一张板上面,对正连接孔。螺栓的螺纹部涂上润滑剂,螺栓由内向外插入孔位,对面套上垫圈旋上螺母,用套筒扳手预紧螺母。
(3)拼装环形圈:由下向上顺次拼装。轴向搭接宽度不小于120mm,搭接部分上板覆盖下板,圆周向连接采用阶梯形,即上面二块板的连接叠缝错位,连接孔对正后,用涂上润滑剂的螺栓,套上垫圈(遇谷用凸垫,遇峰用凹垫或平垫片,不得装反)由内向外插入孔位,用套筒扳手预紧螺母。(如图1所示)
(4)圆周向拼装满三波纹板时,要测定一次截面形状,达到标准继续拼装,否则,应及时调整。圆周向拼装到环形圈合拢时,测定截面形状,采用定位拉杆固定,调整预紧螺栓,拼装顶部第一波纹板。
(5)管涵拼装全部完成,用定扭电动扳手,按顶紧力扭矩200N.m~400N.m紧固所有螺
栓,依次序,不得遗漏,紧固后底螺栓用红漆标示。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)为了保证达到螺栓扭矩的要求值,在回填之前随机抽取结构上纵向接缝上2%的螺栓,用定扭扳手,定预紧力扭矩200N.m~400N.m,进行抽检试验。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的5%。如果上述试验90%以上满足要求,则认为安装合格。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,可用专用密封胶或环氧树脂砂浆封填,以防纹板连接处渗水。 2.1.1 整体式拼装
(1)检查波纹钢管的规格、长度和整体外观质量,不符合设计要求和管体损坏的不得使用。
(2)检查涵管底部基础平整度、密实度、标高和预拱度的设置,确定涵洞位置、中心轴线和中点。
(3)在保证中心轴线和中点重合的前提下,管节排放从一侧起逐节排放,管节连接时端部对齐、法兰端面平行,旋转和平移管体对齐法兰螺栓孔,端面间置入弹性密封件,用配供的螺栓螺母均匀收紧,保证连接强度和密封。(如图2所示)
图2轴向整圆拼接 3钢波纹管涵施工要点
为了有效保证挖基质量,除满足普通涵洞施工要求以外,另外还需注意以下几点: 3.1基槽开挖
为方便波纹钢管组装,沟槽的宽度应大于波纹管直径的2倍;开挖深度依据设计埋深再下挖30cm~80cm基础深度(视地质情况而定),采用优质土或砂砾换填压实;其目的是因过于刚性的支承,不但会降低管壁本身所具有的良好柔性,而且还会减少波纹钢管的承载能力。 3.2涵背回填
在施工环节中,必须要控制回填质量,这是因为钢波纹管涵的管壳效应产生于管体与回填材料的共同受力,能够减小管体与回填材料的协同变形。在进行回填时,以采用水稳定性好、内摩擦角大以及材质均匀的砂砾等材料为宜,不应采用砼回填。在填筑时,可以采取分层填筑、分层压实的方式进行,且压实厚度不大于20cm;此外,控制两边填筑速度,不能高差过大,以防止钢波纹管涵受侧向偏压力影响,发生侧移。管顶填土厚度小于50cm时,不得使用大于6t的压路机械碾压,不允许施工机械通行或在管顶堆砌重物。
管体底部两侧楔形部位很难回填密实,常用的回填方法:a、采用粗砂“水密法”振捣器密实;b、采用级配良好的天然砂砾,人工用木棒在管身外向内侧进行夯实,木棒为截面
15cm*15cm,单次冲击力要达到9kg/次,木棒作用点必须紧贴管身,每个凹槽部位都必须夯实到位。c、采用流态粉煤灰回填或水泥浆体浇筑。d、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。 3.3施工过程中的质量控制
第一,在涵管装卸环节中,需要采用吊具进行工作,值得注意的是,不能采用滚板和斜板卸管。在运输装卸过程中,应采取防碰撞措施,避免管节损坏和碰伤防腐蚀层。钢波纹管涵洞基础应结合施工地的土质、路基填土材料和高度设置预留拱度,其大小根据地基可能出现的下沉量、涵底纵坡和填土高度等因素综合考虑,通常可为管长的0.3%~1%,最大不宜大于2%。基础采用砂砾回填时,压实度应按重型压实标准进行压实;第二,在施工过程需要对涵管的接缝宽度进行控制,并将弹性的不透水材料填塞在接缝的内、外侧。当管节采用套环进行接缝时,需要根据接缝的形式选择合适的材料填塞所有的接缝,从而确保过程的稳固性以及耐久性,避免出现漏水问题;第三,当管壁厚度不同时,应使内壁齐平。第四,在进行沥青砂的填塞工作之前,为了增强粘性,施工人员需要将沥青涂层涂刷在管的外表面和套环内套面,并采取有效措施,防止沥青砂外漏。第五,在整个回填施工过程中,应注意管体截面形状的变化,其变形量不得大于2%,变形量超标的,应查找原因,改进回填作业方法或采取其他有效措施。 结语
应用钢波纹管涵洞进行施工时,由于存在轴向波纹,能够在更大程度上分散荷载的应力,
并且在工期、效益、环保等方面都有着较大的应用优势,所以在公路工程中得到了更加广泛的应用。但在施工的过程中,为了更好地保证工程的施工质量,必须把握施工要点,严格按规范进行施工。 参考文献:
[1]杨廷军.大孔径钢波纹管涵洞施工控制技术分析[J].交通世界,2016(34):66-67+128.
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