公路施工：散拼大直径钢波纹管施工工法

1 散拼大直径钢波纹管施工工法 散拼大直径钢波纹管施工工法 中交一公局第三工程有限公司 李 文 王华东 李永强 赵中连 王起龙 1 前言前言 钢波纹管涵是替代圆管涵、盖板涵、拱涵和小桥的优质公路建材，该产品具有工期短、 重量轻、安装方便、耐久性好、工程造价低、抗变形能力强、减少通车后养护成本等优点， 尤其在高寒冻土地区，软土路基地带和深填土地带具有明显的经济效益。 本工法依托于焦桐高速等项目，开展了散拼大直径钢波纹管施工技术研究，该工程 总结的“基础预拱度设置技术”为未来钢波纹管涵基础设计，防止后期路基不均匀沉降提供 了重要技术支撑；“楔形部位回填技术”可防止钢波纹管拼装过程中出现偏移轴线的现象， 同时确保钢波纹管楔形部位回填土的密实度， “管体四周回填技术”的应用既保证了管体四 周回填材料的密实度， 又减小沉降， 减小了管体变形， 通过 “管体四周回填压实度控制技术” 既节约了施工成本又保证了施工质量。 我项目总结的一项实用型专利 散拼大直径钢波纹管 施工方法 已被国家知识产权局受理。 所引用的新技术通过了中国公路建设行业协会的技术 鉴定，总体达到了国内领先水平。 本工法推广应用以来，所承建的工程经省质监站验收鉴定，工程质量优良，各项指标满 足规范要求，经济和社会效益显著。 2 工法特点工法特点 变形适应性强。钢波纹管的抗拉强度高，能够适应地基发生的变形，不发生开裂、管节 脱离、漏水病害等，能够有效保证路基的稳定，与钢筋混凝土涵洞相比，它还适用于多年冻 土、软土、膨胀土、湿陷性黄土等不良地质。 便于质量控制，施工便捷。钢波纹管采用工厂化预制，便于产品质量控制，避免了材料 差异、施工差异以及人为操作等因素引起的质量不稳定。并且产品规格整齐划一，便于设计 和应用以及替换维修；还能够实现集约化的批量生产，有利于降低成本。由于节段重量轻， 现场安装施工不需要大型吊装和混凝土的拌合设备， 并且钢结构的安装也不受温度、 养生龄 期等环境、时间的限制，能够有效缩短工期，并且适用于工程抢修。 节省基础及地基处理的费用。钢波纹管具备较强的变形适应能力，并且自重小，与同跨 第 1 页 共 21 页 2 径的钢筋混凝土结构相比，从设计上可以简化基础工程的费用。例如板涵、拱涵，为了保证 主体结构承受的地基变形在允许范围内， 都需要进行严格的地基处理， 然后修建强大的刚性 基础或桩基础，工程造价高，施工周期长。而用钢波纹管涵，对地基进行简易处理，采用柔 性的砂砾垫层做基础则可满足涵洞的使用要求，工期及费用可以大大缩减。 材料用量省， 结构对环境扰动小， 有利环保。 钢波纹管的建筑材料主要为钢材， 对水泥、 砂石料等地材的用量小； 另外对地基处理的要求低， 在基础修建和地基处理方面大大节约了 各种材料的使用，节约资源，有利于环境保护。 3 3 适用范围 适用范围 3.1、公路与铁路涵洞、通道、小桥、隧道、涵遂大修、临时便道、渗水井 3.2、市政及建筑共同沟、光电缆保护、排水沟、垂直桩外壳 3.3、水利涵洞、通道、小桥、饮水管道、排水管道 3.4、煤矿矿产输送管道、人员及采矿机械通道、竖井 3.5、军事军事便道、防空通道、疏散通道 4 4 工艺原理 工艺原理 4.1、4.1、工作原理 钢波纹涵管是将 2.0-8.0mm 薄钢板板面压成波纹后， 制成管节或板片， 可以增加其刚度 和管轴压力的抵抗强度，用此修建成的涵洞称为波纹管涵或板通道。 图图 4.1 加工流程示意图加工流程示意图 4.2、4.2、受力原理 利用平的扑克牌和叠成波纹形的扑克牌， 可以看出外力引起的下坠及抵抗力， 实验证明 波形形成的扑克更加坚固。（如图） 第 2 页 共 21 页 3 图图 4.2 扑克模型 扑克模型 5 5 施工工艺流程及操作要点 施工工艺流程及操作要点 5.1 工艺流程 钢波纹管涵施工可采用路堤法或反开槽回填法。 路堤法的工艺流程为 施工放样→平整场地→基础分层回填→水准测量→设置 预拱度→板片拼装→密封胶处理→涂刷沥青→两侧分层回填→管顶分层回填 →八字墙施工。 反开槽回填法的施工流程为 施工放样→开挖平整沟槽→水准测量→槽底基础分 层压实回填→管体安装放样→设置预拱度→板片拼装→密封胶处理→涂刷沥青 →两侧分层回填→管顶分层回填→八字墙施工。 5.2 反开槽回填法施工工艺 5.2.1 测量放样 管涵施工前，首先应准确定出管涵中心及纵横轴线。并做好护桩，基坑边坡坡度按 1 1 进行放坡。 5.2.2 5.2.2 挖基 采用人工配合机械开挖的办法，基坑边坡坡度按 11 进行放坡，对开挖深度较深，有 水的地方，应以稳定边坡为主，依土质情况适当放坡，弃土应注意弃堆坡脚离开挖基坑上口 边缘至少 1.0m 以上，以免引起坑壁坍塌伤人，同时应注意圬工材料的进出口道路，避免被 弃土堵塞，基坑上游可能被雨水冲刷处不宜堆弃土。 （1）、有设计要求时，按照设计要求开挖地基；没有设计要求时，基础垫层厚和开槽 宽度参见下表，为了便于机械碾压，建议采用基础标准宽度。 表 5.1 基础最小宽度、厚度 表 5.1 基础最小宽度、厚度 地质条件 基础最小厚度（cm） 基础最小宽度（m）基础标准宽度（m） 优质土地基 可直接将地基作基础 2.01.5 2.03.0 第 3 页 共 21 页 4 一般性地基 管径 2.0m 0.2 2.01.5 2.03.0 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 1.0m，其厚度增加 4 cm 2.01.5 2.03.0 软土地基 0.3-0.5 或 50 cm 以上 2.01.5 2.03.0 （2）、 基坑开挖应按要求进行，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。 （3）、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。符合要求后，应立即进行基础施工。 5.2.3 5.2.3 基础施工 （1）、各种土质地基的处理方法 a、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 10cm 以 上的石块等硬物。 b、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，若将涵管地基槽原状土经严 格夯实（其夯实度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。 c、岩石地基 除设计要求有规定之外， 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，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散。岩石风化层地基不能作为基础。 d、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，然后，在其上填一层大于 20cm 厚 的优质砂砾垫层，并夯实紧密。 e、预留拱度 波纹钢管涵洞基础施工时应在基础上纵向预留 0.3～1的预拱度。埋设于一般土质地 基上的波纹钢管，经过一段时间后