金属波纹管在凯里市滨河路K8+775涵洞 加固工程中的应用

1 工程概况 凯里市滨河路起于凯里市玻璃厂，止于下司镇。项 目位于凯里市西部，是连接凯里老城区与下司镇的联络 线。道路等级为城市Ⅱ级次干道，双向四车道，设计行 车速度30km/h，路基宽度25m。道路总体沿清水江河岸 布线，沿线山峦起伏，高山突兀；至东向西总体地势起 伏不大，以海拔570～750m的低山地形为主，水质无侵 蚀性。项目的实施大大加快了凯里与麻江同城化步伐， 提升了凯里的城市品位，为凯里市的城市发展提供了有 利条件，对凯里市打造山水田园城市和国际旅游城市具 有重要意义。 K8+775涵洞原设计为2.5m×2m的钢筋混凝土盖板 涵，涵顶填土高度为14m，涵长67m。2013年2月18日该 涵洞和涵洞两侧约100m长，填方量达14万m³的路基具备 动工条件。参建单位2013年2月20日接州、市两级政府通 知：凯里市滨河路被确定为2013年3月底全省项目建设年 现场观摩会观摩项目之一，要求包括K8+775涵洞在内的 路基在3月20日前具备车辆通行条件。接到通知后，项目 业主立即召集项目参建各方会商对策，鉴于工期紧迫， 与会人员一致同意将此涵洞变更为两孔跨径为2m的钢筋 混凝土圆管涵。 2 混凝土圆管涵病害的产生 方案确定后，施工单位立即组织实施， 2013年3月10 日完成钢筋混凝土圆管涵施工，3月19日完成该段路基回 填。2013年4月～6月工程所在地降了多场大雨和两场暴 雨。2013年6月上旬例行检查时，发现两孔圆管涵底部和 顶部都出现纵向裂纹，部分管节下沉，后裂纹不断扩大， 部分管节严重变形导致管体钢筋局部外露。施工单位进行 了一年的连续监测，结果显示：2013年6月～8月涵管变形 下沉速率较大，2013年9月～12月涵管变形下沉速率逐渐 减小，2014年1月～6月涵管没有进一步变形下沉。 3 病害产生的原因分析 笔者多次现场查勘和事后到管节生产厂家调查后， 经分析产生病害的原因有三个方面：①由于工期紧张，来 不及对涵洞管节进行专项设计，直接利用生产厂家现成的 管节，管节进场后没有对其强度进行检验。②调查发现生 产厂家预制管节时采用离心法施工。施工时设备转速过 高，且混凝土塌落度比较大，混凝土容易产生离析现象， 混凝土在离心力作用下粗骨料富集于涵管外壁，水泥浆富 集于涵管内壁，导致混凝土强度不均匀，抗剪能力降低。 ③涵洞基底地基承载力要求达到0.4MPa，开挖至基底设计 标高后，实测地基承载力为0.18～0.25MPa，原设计基底 以下3m位置地基承载力为0.22～0.33MPa。施工时采取基 底复合换填1m厚碎石垫层和2m厚M7.5浆砌片石。由于基 底地基承载力不一，涵洞基础出现不均匀沉降。4 病害处治方案的确定 2014年7月，施工单位邀请业主、设计、监理单位的 专家研究处理方案。经现场查看并分析后，认为该涵洞 仅部分涵管破坏，不影响结构安全，可采取加固措施进 行治理。大家一致同意在钢筋混凝土涵管内放置一道内 径为1.7m的金属波纹管涵，原涵管与波纹管之间用高压 泵送水泥砂浆填充。 5 波纹管安装 5.1 连接方式及管节材料 由于混凝土管道内空间狭小，不利于管身拼装， 所以采用整体管内法兰螺栓连接方式，工人可在管内连 接。管节采用Q235热轧钢板，板厚5mm，钢板表面经过 热镀锌处理，连接螺栓采用8.8级M20高强度螺栓。 5.2 安装前准备工作 ⑴备齐安装工具及所需配件：梅花扳手（16～18和 22～24）、活动扳手、小撬棍、撬杠、手锤、螺栓即橡 胶密封垫，2t卷扬机1台。 ⑵安装滑行轨道和卷扬机：采用外径48.3mm壁厚 3.5mm的两根钢管作为滑行轨道，轨道长度为涵洞长度 加进口端洞外5m工作长度。两条轨道在同一横断面上高 度一致，轨道牢固地锚固在混凝土管内壁上，同时要保 证钢波纹管与混凝土管之间的距离不得小于12cm。卷扬 机安装在涵洞出口处。 ⑶将单节1m的三节管连成一根管（如图1）。 5.3 安装波纹管 采用25t汽车吊将连接成3m长的管节吊放到涵洞进口 安装轨道上，用钢丝绳套住钢波纹管的两个螺栓孔，并挂 在卷扬机钢丝绳上。启动卷扬机，将第一节波纹管拖到涵 洞出口位置，解开钢丝绳，然后全部穿上螺栓，将橡胶密 封圈沿螺栓套上，并使管节中心和涵洞纵向中心线平行。 采用同样的方法把第二节波纹管放置就位，当两节管相邻 法兰间距3～5cm的缝时，解开钢丝绳，用小撬棍对准法 兰上的螺栓孔，使两节管上的螺栓孔对正，这时从第二节 管的另一端用撬杠撬动管节，同时纵向平移，将两节管对 正连接，开始紧固螺栓，并调整管节中心和涵洞纵向中心 线平行。此后依此方式逐节依次连接（如图2）。 5.4 管间填充泵送水泥砂浆 第一节钢波纹管安装就位后，在出口端设置堵头板 （如图3），每9m长波纹管的进口端与涵洞间的空隙用 浆砌水泥砖挡住，砌筑宽度为24cm，在顶部位预埋6根 内径10cm，长度50cm，环向间距15cm的压浆管和排气 管。待封堵砌体达到一定强度后，便开始压注水泥砂浆 （水泥∶砂=1∶1，水灰比为0.45，粒径小于2.36mm的 砂），从最高一根排气管流出浓浆后，立即停止压注浆 液，并封堵压浆管和排气管。24h后依此方式进行下一节 段钢波纹管施工。 6 处治效果与分析评价 K8+775涵洞加固总用时30d，从方案的制订到具体 实施，都紧紧围绕安全可靠、经济合理、快速高效的原 则，使工程质量和工期得到保证。加固完成后（如图 4），笔者开展了近一年的跟踪监测，监测结果显示：管 底平顺、路基和涵洞基底未发生变形。通过本文对该涵 洞加固治理的叙述，可为今后类似问题的处理提供一些 借鉴。

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