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【工程技术】凯里市滨河路K8+775涵洞采用钢波纹管涵加固技术!

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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。

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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。

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。

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 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。

波纹管安装

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。

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

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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

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,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。


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