钢波纹管涵洞加固施工技术要点控制

2009年　第9期 (总第187期) 黑龙江交通科技 HE ILONGJ IANG J IAO TONG KEJ I No. 9, 2009 ( Sum No. 187) 钢波纹管涵加固施工技术要点控制 赵　磊 (衡水市交通局公路管理处) 摘　要:本文介绍了钢波纹管涵加固技术在国内外的研究应用情况以及发展前景。详细介绍了钢波纹管涵加固 的技术优点、施工工艺流程和施工埋设管涵过程中的技术控制要点。 关键词:钢波纹管、涵洞、技术要点 中图分类号:U445文献标识码: C文章编号: 1008 - 3383 (2009) 09 - 0105 - 02 收稿日期: 2009 - 03 - 08 钢波纹管涵加固是指埋在公路路下的涵洞用金属波纹管, 它是将波形钢板卷制成的钢质圆管或用波形钢片组成的圆 形钢结构管。在公路施工中,应用金属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,均采用了金属波纹 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, 并且迅速得到推广应用。

1　技术优点 (1)工程实际造价比同类跨径的桥、涵洞低。 (2)施工工期短,土建与型材安装可分开实施,然后进 行整体拼装。 (3)使路面没有伸缩缝,提高行车舒适性。 (4)生产不受环境影响,进行工厂集中化生产,有利降 低成本,控制质量。 (5)现场安装方便不需要使用大型设备。 (6)解决北方霜冻寒冷地区对桥梁和管涵砼结构的破 坏问题。 (7)减少或根本舍弃了常规建材,比如水泥、黄砂、石 子、木材的使用,环保意义深远。 (8)结构受力情况合理,荷载分布均匀,并有一点的抗 变形能力。 (9)采用标准化设计、生产,设计简单,生产周期短。 (10)有利于改善软土地基结构物与路堤交界处的“错 台”现象,提高行车的舒适度与安全性,减少运营维护费用。 2　工艺流程 2. 1　直接填筑法 直接填筑法的工艺流程为: 施工前准备———施工放 样———设置围堰———排水清淤———平整场地———基础分层 回填———检测压实度、含水量———水准测量———平整场 地———施工放样———拼装管节———检测密水情况及管底纵 坡———检测并补救防腐涂层———涵管就位———两侧分层回 填———检测压实度、含水量等———管顶分层回填———检测压 实度、含水量等———进出口处理 2. 2　反开槽回填法 反开槽回填法的工艺流程为:施工前准备———施工放 样———开挖涵管及施工场地———平整场地———基础分层回 填———检测压实度、含水量———水准测量———平整场地——— 施工放样———拼装管节———检测密水情况及管底纵坡——— 检测并补救防腐涂层———涵管就位———两侧分层回填——— 检测压实度、含水量等———管顶分层回填———检测压实度、 含水量等———进出口处理

3　质量控制 3. 1　时间要求 施工宜选择在暖季,气温宜高于零度,一般在我国北方 宜控制在四月底以后至十一月初,寒冷地区宜控制在五月底 以后至十月初,局部极寒冷地区施工季节宜控制在六至七 月。 3. 2　防腐要求 由于涵洞用金属波纹管结构和功能材料均为金属,在购 置的管节和连接螺栓等均需要作防腐处理,此外由于现场施 工难免出现局部部位的防腐涂层出现缺陷和遭到破坏,需要 根据具体情况采取一定的补救措施,如增涂涂层。 3. 3　材料要求 (1)基础材料要求 由于涵洞用金属波纹管为金属结构,其适应变形能力较 强,在许多工程措施中常常将其应用在某些地址不良地段, 但对其基础材料要求相当不高,一般不需采用混凝土基础, 采取沙砾换填即可。基础应在涵管纵向预留0. 3% ～0. 6% 的预拱度。在软土地区、多年冻土地区、膨胀土地区等处采 用混凝土基础涵洞用金属波纹管的服务性能低于沙砾基础。 在寒冷地区,基础材料宜采用有一定级配的天然沙砾, 最大粒径不超过50 mm, 0. 074 mm以下粉粒含量不得超过 3% ,以满足施工的压实要求、填料最小强度要求、最大粒径 要求和地基基础的抗冻要求。换填深度根据当地冻深确定。 考虑到地下水及其影响,在南方非冻地区也采用沙砾基 础。 一般,在某些地区沙砾材料稀少或沙砾级配较差时,也 可换填碎石、砾石或河砂及碎石土,但应满足压实要求、填料 最小强度要求、最大粒径要求和抗冻要求。 (2)基础开挖 无设计要求时,基础垫层厚度在0. 2～2. 0 m之间,开槽 基底最小宽度为2 ×1 m +Φ,为便于涵管两侧回填土机械碾 压,开槽宽度可选为2 ×3 m +Φ。 ·105· 总第187期黑龙江交通科技第9期 表1　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 优质土地基可直接将地基作基础2 ×1 m +Φ 一般性 管径Φ < 0. 9 m 20 2 ×1 m +Φ 管径Φ = 0. 9 - 2 m 30 2 ×1 m +Φ 管径Φ > 2 m 0. 2Φ 2 ×1 m +Φ 岩石地基 20～40 cm,但当填土高度大于5 m时,填土高度每增加1 m,其厚度 增加4 cm 2 ×1 m +Φ 软土地基0. 3 - 0. 5Φ或50 cm以上。2 ×1 m +Φ 失陷性黄土 底部3∶7灰土垫层,厚度30～50 cm,基础顶部50～100 cm砂砾垫 层。 2 ×1 m +Φ 　　基础开挖应按要求进行,当基底土为淤泥等不良土层 时,应换填处理,应避免超挖,如超挖,应将松动部分清除,其 处理方案应报监理、设计单位批准。 挖至标高的土质基坑不得长期暴露,扰动或浸泡,并应 及时检查基坑尺寸、高程、基底承载力。复核要求后,应立即 进行基础施工。 (3)两侧及顶部回填材料要求 在寒冷地区,两侧及顶部一定范围内回填材料要求同基 础材料要求。顶部一定范围以外可采用路基填筑材料。 非寒冷地区,两侧及顶部回填材料可采用路基填筑材 料。 回填材料可回填砂砾或于路基填料相同的材料。 管涵两侧应对称施工,分层回填,每层厚度为20 cm。

表2　路基填料最小强度要求、最大粒径要求 项目分类 路面底 面及以 下深度/m 填料最小强度(CBR) /% 高速公路、一级公路其他等级公路 填料最大 粒径/ cm 填方路基 上路床0～30 8 6 10 下路床30～80 5 4 10 上路堤80～150 4 3 15 下路堤150以下3 2 15 零填及路堑路床0～30 8 6 10 3. 4　基础压实及承载力要求 基础应采用振动压实机械进行分层碾压,碾压时宜根据 回填材料的含水量击实曲线洒水碾压,压实度不小于规范要 求;重要工程或路基填土高度大于10 m时,需要针对具体情 况对基础承载力作具体要求。具体施工技术要求说明见 《公路路基设计规范》和《公路路基施工技术规范》。 涵管两侧近处用机械夯实,管底下方楔形部粗砂用“水 密法”振荡器振实。或采用15 cm ×15 cm的木棒夯实,木棒 的单次冲击力要达到9㎏以上。 涵管两侧回填应采用振动夯实机夯实。 涵管上方当回填厚度超过30 cm后,采用压路机静压; 填土厚度超过60 cm后,采用压路机振压。 涵管两侧及顶部其压实度与同一标高路基压实度要求 相同。 表3　路基压实度要求 项目分类 路面底层以 下深度/m 压实度 高速公路、一级公路其他等级公路 填方 路基 上路床0～30 ≥95 ≥93 下路床30～80 ≥95 ≥93 上路堤80～150 ≥93 ≥90 下路堤150以下≥90 ≥90 零填及路堑路床0～30 ≥95 ≥93 3. 5　其他要求 (1)金属波纹管涵洞应用于公路养护工程时,待涵身及 洞口主体部件运至施工现场后,施工单位才能开始拆除旧涵 洞工作,在拆除旧涵洞的同时,抓紧基础材料的备料工作,备 料完成,并经检验合格后方可进行基坑开挖工作。涵洞用金 属波纹管应用于新建公路工程时,在定购涵管的同时可抓紧 基础材料的备料和基坑的开挖工作。 (2)涵洞两侧经过低洼积水地带时,需要先设置围堰、 抽排积水,必要时还需要清除换填部分淤泥。

(3)进出口可采用由厂家制造的金属波纹管,有直管和 与路基边坡同坡率的斜止开口两种形式;也可根据所在地区 的具体情况采用浆砌片石或干砌片石砌筑。一般在寒冷地 区,采用金属波纹管节或干砌片石。在与其河床接头处进出 口地面及边坡一定范围内应设置双层浆砌片石或干砌片石 铺砌,以防止冲刷,并作必要的防渗处理;为防止路基土堵塞 涵洞洞口,在洞口与路堤交汇处做一定高度和厚度的浆砌片 石或干砌片石墙,也可采用铅丝笼防护。 (4)有冲刷的涵洞进出口应根据需要设置相应的调治 结构物,同时洞口应按地形条件作必要的处理,防止洞口受 冲刷,影响涵洞的泄水能力。 实践证明,金属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。用金属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,且用金属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,有利于解决北方地区寒冷霜冻对混 凝土管涵结构的破坏问题。

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