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【工程技术】钢波纹管涵在软土路基中的应用!

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工程概况

浏醴高速k51 + 760 钢筋砼拱型通道( 1 - 4 m×4 m)位于山坳农田内,原设计要求地基承载力[α]≥500 kPa,现场试挖基底触探试验得知该基础需超深7. 6 m,地基承载力才能满足设计要求。假如采用浆砌片石进行地基处理,估算浆砌片石量6 515 m3 ,估算金额为146万元,并且工期长。而将地基承载力要求高的钢筋砼拱型通道变更为地基承载力要求较低( [α] ≥220 kPa)的钢板波纹管拱型通道(厚6. 5 mm,直径6 m,能满足原设计过水和4 m ×3. 5 m行车要求)后,钢板波纹管拱涵从投入生产到安装完成只需2个月工期,相比钢筋砼拱型通道包括基础处理需6个月施工工期,可缩短4个月施工工期,同时节省工程造价40万元。

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钢波纹管涵的特点

1、造价低

采用金属波纹涵管结构的涵洞和钢筋混凝土盖板涵和浆砌片石结构的涵洞相比,直接费用可以降低10% ~30%。原因是采用金属波纹涵管结构,构造物本身重量较轻,允许涵管纵向沉降变形,对地基的要求较低,无需对地基进行复杂的处理。

2、工期短

采用金属波纹涵管,构造物结构简单,现场开挖和地基处理与管体制作分别实施,地基处理只是夯实和砂砾摊铺,管体到现场后实施填埋,工序简单,实施也比较简单。

3、行车舒适

由于采用混凝土结构或者其他结构,构造物与非构造物部分的连接处最易产生跳车现象,使人感觉不适。而采用金属波纹涵管结构,管身上部填土厚度是渐变的,避免了突变引起的跳车现象,还避免了因为跳车现象引起的构造物损坏。

4、集约化生产

管体的生产由专业化工厂实施,不受现场环境的影响,从而避免了无法施工的天气对工程进度的影响,工厂大规模集约化的生产有利于降低成本,更有利于质量控制。

5、现场安装方便

由于金属波纹涵管重量较小无需大型安装设备,对直径超过3 m的拼装式金属波纹涵管通过专业化的队伍安装,速度快,安装质量有可靠的保证。

6、环保

采用金属波纹涵管基本无需水泥、石材、木材等常规建材,对公路、铁路沿线的环境减少了破坏作用,环保意义深远。

7、受力合理

金属波纹涵管本身是一种弹性结构,不仅仅是允许纵向变形,其结构合理,荷载分布均匀,具有全面的抗变形能力。

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钢波纹管涵的施工工艺

施工工艺流程为挖基→施工放样→基础垫层填筑→管身安装→台背回填→洞口铺砌。

基础施工

1) 基坑开挖应以拟建的钢波纹管涵为3倍于钢波纹管涵的宽度为宜。如因工地过小不得以时至少应确保跨径以外1. 2 m以上的作业空间。这样既方便组装,又利于钢波纹管涵周围的回填及密实。

2) 地基要对整个钢波纹管涵保持均匀的承载力。要避免软弱基和岩基交叉的地基,如果实在不可避免软弱地基要用优质砂石及砾石压实成形,岩石地基挖掘后用砂砾重新换填,厚度为30 cm。

3) 基础的厚度为80 cm,采用透水性好,级配良好的砂质土、砂砾或碎石土成形,密实度达到设计要求。材料的最大粒径不得超过波长的1 /2或不大于50 mm。

4) 圆管安装经过一段时间后,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(图1) 。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. 3% ~1% ,最大不宜大于2% ,以确保管道中部不出现凹现或滑坡。

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各种土质地基的处理方法

1、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10 cm以上的石块等硬物。

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(其夯实度达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、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,换填上一层优质土,一般换填厚度不小于30 cm为宜,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被炸松散。岩石风化层地基不能作为基础,需换填上3D宽度的优质土。

 4、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,涵洞地基处理方法同该路段的路基处理方法,然后在其上填一层大于20 cm厚的优质砂砾垫层。

5、施工放样

对施工场地进行平整,安排布置各种材料堆放场地,组织所需机械设备。施工前组织测量人员根据设计文件放出管涵轴线,打好中边桩,在涵管中轴线和基础范围边缘撒上白色灰线,测出原地面高程。

6、基础垫层填筑

基础垫层材料采用碎石土或砂砾填筑,厚度7~15 cm,其最大粒径不得超过12 mm。


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