钢波纹管涵施工及质量控制技术

1、钢波纹管涵施工及质量控制技术：TakingSansui-LipinghighwaysteelcorrugatedpipeculvertconstructioninGuizhouProvinceasbackground，thispaperintroducesthedesigntheory，characteristics，applicationandconstructionprocessofthesteelcorrugatedpipeculvert，andsummarizesthekeytechnologyofsteelcorrugatedpipeculvertconstructionandqua

2、litycontrolpoints，whichplaysaguidingroleintheconstructionandqualitycontrolofthesteelcorrugatedpipeculvert.0引言钢波纹管涵是将薄钢板、铝或塑料等材料压成波纹后，卷制成管节，是采用波纹状管或由波纹状板通过连接、拼装而成的一种柔性结构。它对软弱基底变形的适应能力较强，可以有效解决地基基础不均匀沉降所造成的涵洞破损的问题。最近几年，钢波纹管涵洞在不良地基工程中得到广泛应用。1 工程概况三黎高速公路设计荷载等级为公路-1级。路线经过地区条件复杂，属亚热带和湿润季风气候。此项目标段位于贵州省黔东南州

3、三穗县、天柱县境内，地势总体为北高南低，属中低山台地峡谷、低山驼脊谷地侵蚀构造地貌、溶丘洼地溶蚀构造地貌类型。由于施工地形复杂，因地制宜设计有拱涵、钢筋混凝土盖板涵、钢筋混凝土箱涵、钢筋混凝土圆管涵及钢波纹管涵。不同构造形式涵洞的优、缺点见表1。表1不同构造形式涵洞优缺点2 钢波纹管涵设计理论及应用情况钢波纹管属于一种典型的空间结构1，其本身结构就能补偿横向位移，能够使钢材充分发挥抗拉及抗变形的特性，可有效控制沉降趋势，并且安装后既柔韧又结拱成形，在其周围回填土后形成一个拱形结构和一个可持续均衡地下压力的弹性层。具有抗震性能的金属波纹管涵洞可以广泛应用在各类复杂地形结构中，它有很多其它涵洞所不

4、具备的特性2:跨径较大时，工程造价低于同类跨径的桥、涵洞；大部分构造采用拼装施工，能够缩短工期；从设计到生产，全部实现标准化运作，而且构造简单，生产周期短；环境的变化几乎不影响生产和施工，并且采用工厂化生产模式，不仅质量有保障，成本也低廉；无需大型设备参与拼装，降低了机械成本；泥砂、碎石或片石用量得到控制，经济又环保；能有效改善湿陷性黄土、软土、膨胀土等特殊地基结构地基基础不均匀沉降的现象，确保路面行车平稳舒适，避免工后养护增加成本；解决北方寒冷冰冻地区以及沿海软土地区等破坏涵洞混凝土结构的问题；其出色的抗拉、抗剪及抗疲劳性能能有效控制地基不均匀沉降，防止路堤和软土地基结构物交界部位错台3，常

5、用在软土、冻土地区或边远地区的道桥工程中。可见，钢波纹管涵洞的应用前景非常广阔3 施工工艺钢波纹管涵采用开槽埋设的方法进行施工，基础采用水泥稳定砂粒填筑。钢波纹管片采用纵、环向相结合的工艺拼装管节，然后通过高强螺栓连接所有管节，再用硅酮耐侯胶将接缝封堵严实。拼装好管节后，将沥青涂刷在管体外侧进行防腐处理。钢波纹管涵运用的是钢波纹管较大的抗变形、抗沉降、横向补偿位移，较强适应地基与基础变形的能力，通过分散上部荷载的集中应力来抵御上部荷载，同时达到排水要求。3.1 施工工艺流程施工工艺流程见图1。3.2 挖基如设计上无特殊要求，基础垫层厚度一般都控制在0.2八2ml开槽基底最小宽度应达到2x1.0

6、m+?I（管涵直径），当开槽较深，管涵两侧回填土为便于机械碾压，开槽基底宽度可选为2X3.0m+?I（管涵直径）。换填处理淤泥质基底。换填时严防超挖。一旦发现超挖问题，须彻底清掉松动部分，经现场实际情况分析后采取相应的措施进行处理。挖至标高的土质基坑应及时填埋，切忌长时间浸泡或暴露。挖好后，参照设计要求核查基坑的高程、尺寸以及基底承载力，确保各项指标全部合格后再进行基础施工。3.3 预拱度设置依照抛物线为路堤下波纹管涵设置预拱度。其大小可结合涵底填土及纵坡标高，结合地基沉降量预测结果来确定预拱度。它一般是管长的0.2%1%（本项目线路的两道波纹管预拱度，50=1/2XLX1.5%m,且80I区

7、内的土方使其下土体承担荷载，即土体自重减去槽壁摩阻力，由此可将Marston-Spangler理论模型带入分析公式，通过换算使I区内的土荷载转换成均布荷载，则可通过式（2）对q值求解：于是，可通过f=Vcos6tan?准计算作用于滑裂面上的摩阻力。将田区/VI区上沿滑裂面的力投影到竖直方向，由此通过公式（4）计算出管道两侧的土体作用在管道上的土荷载：W=（Vsin6-f）sin6（4）综合上述分析可以得到总的竖向土压力公式：q2继续采用铁路规范中的取值。根据铁路桥涵设计基本规范6调整圆形涵洞外围轮廓上土压力的分布情况。根据公式（7）和公式（8）计算出图3中竖向压力q1和水平压力q2的数值，继而

8、通过式（9）得出任意截面径向压力q?准。图3圆管涵土压力分布图换填料采用粒径小于3cm级配良好的砂砾，水泥采用缓凝普通硅酸盐，初、终凝结时间在3h6h之间，掺重量比为5%勺水泥形成混合料，要求7天无侧限抗压强度为2.53MPa采用机械进行充分均匀拌合，拌合时间不允许过长，一般控制在45min之内。为了检验混合料的均匀度，拌合后应尽快通过滴定试验确定混合料的水泥含量，检验结果不合格的严禁填筑。用自卸式汽车将拌制合格的混合料运至现场，装载机与人力配合进行摊铺，摊铺厚度应控制在30cm内。摊铺后，按照大于95%的压实度指标分层碾压。需要注意一点，从拌制混合料，到摊铺再到碾压工序，完成整套流程所用时间

9、不得超过水泥终凝时间。水泥稳定砂粒垫层在涵管纵向预留0.20.5%的预拱度。分层填筑时，要严格控制每一层的预拱度。分层碾压，垫层压实度必须超过95%。碾压后及时洒水养护，严防人员踩踏或机械作业。水泥稳定砂砾基层施工温度不低于5并确保水泥稳定砂砾基层的强度形成期内不受冰冻作用的影响。当气温小于5时，用草帘、毛毡覆盖垫层进行保温养护，按养护指标控制洒水辆，避免垫层缺水干裂或忽干忽湿，同时严防其在初凝前遭受冻害。切忌在雨雪天气或在低于0的气温条件下作业。3.5 钢波纹管涵拼装3.5.1 施工前准备备齐拼装工具和螺栓、橡胶石棉垫等管涵配件，检查各配件的型号、规格是否符合管涵的拼装要求。吊运和拼装涵管时

10、，指派专人现场指挥。3.5.2 拼装操作方法准备工作：查验管涵底部基础平整度、水平、标高、涵洞位置、中心轴线及中点位置。拼装顺序：依照现场施工条件排放涵管。若涵洞两侧进出水口恰好是与路基同坡度的斜口形式，则优先拼装中间管节，在基础长度方向为进出水口的管节预留位置，但进出水口管节一定要在中间部分全部拼好以后再进行拼装。拼装时使管轴与基础涵轴线平行，依次把管节放置就位，使其两管节法兰上的螺栓孔对正，将螺栓穿入螺栓孔后拧紧螺丝，带上平扣。为了加快施工进度，可同步拼装每道涵洞的中间管节。拼装连接：直径4m的钢波纹管每圈有6片钢波纹管片组成。在拼装的过程中，汇集处任何一点的管片最多3块，板块接头必须错开

11、。为加快拼装速度，采用将6片管片横向连接成环和管片纵向连接成长管片的拼装方法。管节分段组装后，移动到涵位处再对接。管节上、下游块件要按上下位置对正端头，否则水会通过接缝从管内渗透到地基中破坏整套管涵系统。有的地区运输条件差，因而只能在涵洞长度方向现场拼装钢波纹钢板。镶石棉垫：管涵施工现场地质条件复杂，两法兰之间的距离可能达不到设计要求，必须借助凿子和手锤凿出一道宽约1cm的施工缝，然后在两法兰之间铺设石棉垫。如果这个间距大于设计值，无法铺设石棉垫，就应该借助扎丝将其固定在螺栓上，最后对称拧紧螺丝，在两法兰之间构造出25mm勺间距。用涂抹沥青的方法对涵管进行防腐处理，要求沥青层厚约1mm然后通过

12、硅酮耐侯胶封堵管内壁板连接缝，提高涵管的防水效果。为了使管涵中心对正中心线，拼装好的管涵一律用千斤顶校准。3.6 钢波纹管涵管侧及管顶回填用路基填料、沙砾回填管涵两侧。填筑时在距波纹管30cm范围内填料宜选择级配良好的天然砂砾、碎石、透水性的砂土，填料最大粒径不能超过5cm,塑性指数必须小于12,填料的CBR值应大于8；为避免管涵变形或被腐蚀，不允许用高塑性粘土、冻土块或有害物质回填，也不宜用粒径大于8cm的石料回填。分层并对称回填管涵两侧，层厚要控制在20cm内。先固定涵管再回填，以防回填时管涵错位、滚动。通常是沿管涵纵向每35m在管涵与基础形成的弧形三角区对称砌筑片石挡墙来固定管涵，墙体宽

13、1m高50cm.夯实。一是木夯夯实，木夯截面通常是15cmx15cn%二是机械夯实，就是用夯实机夯实。回填时，波纹管易受扰动而发生错位，且通常管顶下沉量都大于回填时管体的变形量，若不及时补救，就可能导致圆管被压扁。为避免这种不利状况，在管顶填土前，将“十”字形方木装设在管内进行临时支护，支撑间距一般在35m之间，以波纹管直径伸长安心5%勺标准设置支撑高度。填土基本停止下沉后再将拆除临时支撑。波纹管顶填土时应在管两侧保持对称且均匀的原则进行，填土必须分层夯填，每层厚度为15cm,压实度不小于96%建议用6T以下的压路机碾压不到50cm厚的填土层，压实后严禁机械在面层上作业。允许用压路机静压100

14、cm厚的回填层。用轧路机按照压实度）95%勺标准振压比150cm厚的填土层。4 施工质量、安全控制要点拼装要求所有螺栓的预紧力矩为340N?nt70N?m拼装后中径误差不得超过设计值的土1%夯实基础层，确认管片底与基础之间的密实性符合标准后再拼装管涵。在拼装波纹板的过程中，管片衔接部位不宜沾染杂物，以防拼接后留有缝隙降低管体防水效果。拼装波纹管时要求汇集处任何一点的板块数不多于3块，使管片接头尽量错开。拼装波纹管时，上、下游块件应按上下顺序对正端头，否则水会通过接缝从管内渗入地基破坏整条管道系统。用螺栓组装时，可采用松螺栓组法进行组装，严格按技术规范控制各螺母的扭力矩。用机动扳手时，拧板时间应持续2s-5s。镀锌保护层在拼装中被损坏的地方，须涂刷防锈剂以防锈蚀。为防止钢波纹管受温度产生次应力影响，螺栓施拧应选择合适的温度进行，一般控制施拧时环境温度在1322c内。另拼装完成后选择日最低气温对所有螺栓统一进行补拧一次，克服温差产生的影响。5 结束语钢波纹管涵作为公路、铁路交通工程中的