鋼波紋管涵施工關(guān)鍵技術(shù)研究

肖 志 華

(中交第二航務(wù)工程局有限公司第六工程分公司，湖北 武漢 430074)

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鋼波紋管涵施工關(guān)鍵技術(shù)研究

肖 志 華

(中交第二航務(wù)工程局有限公司第六工程分公司，湖北 武漢 430074)

結(jié)合某公路合同段工程實(shí)例，介紹了鋼波紋管涵的優(yōu)點(diǎn)及施工工藝，從基礎(chǔ)開(kāi)挖、涵背填筑施工、反開(kāi)挖施工、管涵回填等方面，闡述了鋼波紋管涵的施工技術(shù)方法，并探討了其注意事項(xiàng)，對(duì)今后類(lèi)似工程施工有一定的參考價(jià)值。

鋼波紋管涵，施工工藝，涵背，墊層

1 工程概況

本標(biāo)段是G569線北山至仙米寺公路工程第一合同段，起訖里程為K60+200～K170+000,主線全長(zhǎng)109.8 km，位于甘肅省河西走廊東部、石羊河流域中下游，是平原區(qū)，地形平坦，地勢(shì)南高北低，自西南向東北傾斜。此地土壤為風(fēng)積砂和粘土，且滲水嚴(yán)重，存在施工難度大，施工工期緊等困難。鋼波紋管涵在工廠集中生產(chǎn)，施工現(xiàn)場(chǎng)只需進(jìn)行地基處理后，即可進(jìn)場(chǎng)拼裝，所需施工場(chǎng)地小，施工周期短。

該合同段共有1.5 m直徑鋼波紋管涵101道，1.0 m直徑鋼波紋管涵28道，基礎(chǔ)采用砂礫進(jìn)行換填，采用混凝土端墻固定，洞口采用八字式素混凝土，涵管周?chē)捎蒙暗[土回填。

2 鋼波紋管涵優(yōu)點(diǎn)及工藝

2.1 鋼波紋管涵優(yōu)點(diǎn)

采用鋼波紋管涵施工，與一般鋼筋混凝土管涵相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)管涵通常采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化加工、施工工藝簡(jiǎn)單，能明顯縮短工期并降低施工成本；2)鋼波紋管涵重量較輕，采用小型汽車(chē)吊即可進(jìn)行吊裝作業(yè)，安裝更為方便；3)鋼波紋管涵四周均涂刷了防腐涂料，故其耐腐蝕性及耐久性能更好；4)采用圓形設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)受力較矩形結(jié)構(gòu)更為合理，荷載分布均勻，抗變形能力強(qiáng)，耐久性更強(qiáng)，減少通車(chē)后養(yǎng)護(hù)成本等。

2.2 施工工藝

傳統(tǒng)的鋼波紋管涵施工工序?yàn)橄冗M(jìn)行鋼波紋管涵準(zhǔn)確定位安裝，再在管涵兩側(cè)進(jìn)行逐層回填砂礫土，采用小型夯實(shí)機(jī)進(jìn)行夯實(shí)，最后再進(jìn)行管涵兩端八字墻及相關(guān)附屬工程施工。傳統(tǒng)的施工方法導(dǎo)致涵背兩側(cè)不密實(shí)，尤其是緊貼管涵部分，容易產(chǎn)生涵背空洞等質(zhì)量病害。通過(guò)改變施工工藝，先進(jìn)行整體基礎(chǔ)換填，與相鄰路基同步進(jìn)行填筑施工，填筑至鋼波紋管涵中部位置高程時(shí)采用挖斗經(jīng)過(guò)改裝后的挖掘機(jī)進(jìn)行反開(kāi)挖施工，開(kāi)挖完成后進(jìn)行鋼波紋管涵安裝，最后進(jìn)行涵背兩側(cè)回填、兩側(cè)八字墻及相關(guān)附屬工程施工。工藝流程如圖1所示。

3 施工方法

3.1 基礎(chǔ)開(kāi)挖

基坑開(kāi)挖應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，基底處理后應(yīng)當(dāng)及時(shí)換填1.0 m砂礫土，并分層碾壓，壓實(shí)度不小于96%。應(yīng)避免超挖，如超挖，應(yīng)將松動(dòng)部分清除，采用碎石進(jìn)行回填夯實(shí)，回填至設(shè)計(jì)標(biāo)高且壓實(shí)度滿足要求后再進(jìn)行整體換填施工。土質(zhì)基坑基底不得長(zhǎng)期暴露或擾動(dòng)，在基坑四周設(shè)置排水溝槽及集水井，在有雨水時(shí)及時(shí)進(jìn)行抽排，以防止雨水浸泡基坑。實(shí)行動(dòng)態(tài)測(cè)量監(jiān)控以便準(zhǔn)確控制基坑開(kāi)挖的尺寸及高程，基坑開(kāi)挖完成后及時(shí)進(jìn)行原位試驗(yàn)獲取基底承載力數(shù)據(jù)，承載力符合要求并經(jīng)驗(yàn)收后，應(yīng)立即進(jìn)行下一道工序施工。

3.2 墊層和基礎(chǔ)

進(jìn)行換填施工后的基礎(chǔ)必須有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和均勻性。基礎(chǔ)換填一般可采用1.0 m～1.5 m厚的砂礫土或0.5 m～1.0 m厚摻3.5%的水泥穩(wěn)定砂礫。在完成基礎(chǔ)換填后，應(yīng)采用級(jí)配良好的粗顆粒土在換填好的基礎(chǔ)上面設(shè)置一層厚10 cm的均勻墊層。對(duì)預(yù)計(jì)地基有一定沉降的情況，考慮到水流的要求和結(jié)構(gòu)的整體性，基礎(chǔ)應(yīng)該設(shè)置1%左右的縱向預(yù)拱。

3.3 涵背填筑施工

基礎(chǔ)施工完成后，與相鄰路基同步進(jìn)行填筑施工。填筑標(biāo)高按鋼波紋管涵設(shè)計(jì)中部標(biāo)高進(jìn)行控制。

3.4 反開(kāi)挖施工

測(cè)量放樣，準(zhǔn)確的定位出鋼波紋管涵的位置，采用挖斗經(jīng)過(guò)改裝后的挖掘機(jī)進(jìn)行反開(kāi)挖施工。開(kāi)挖作業(yè)時(shí)，通過(guò)挖斗上的定位卡槽進(jìn)行標(biāo)高控制。

3.5 鋼波紋管涵安裝

鋼波紋管涵到場(chǎng)后應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。波紋鋼管安裝以中心軸線為基準(zhǔn)向兩側(cè)延伸。軸向搭接寬度為12 cm，采用法蘭螺栓進(jìn)行連接。管涵拼裝完成后，用定扭電動(dòng)扳手，緊固所有螺栓，緊固后用紅漆標(biāo)記，不得遺漏。在回填前需對(duì)所有螺栓進(jìn)行隨機(jī)抽檢，抽檢滿足規(guī)范要求后方可認(rèn)為安裝合格。合格后，在兩節(jié)鋼波紋管涵法蘭螺栓連接處用環(huán)氧樹(shù)脂砂漿或者專(zhuān)用密封膠進(jìn)行封堵，以防止波紋管涵連接處漏水造成路基病害。

3.6 管涵回填

鋼波紋管涵涵背回填材料必須符合級(jí)配要求。回填料應(yīng)傾倒在結(jié)構(gòu)兩側(cè)1.5 m以外。結(jié)構(gòu)兩側(cè)回填應(yīng)對(duì)稱(chēng)進(jìn)行，分層回填，每層需鋪設(shè)厚度不超過(guò)15 cm，從兩端向結(jié)構(gòu)的中心進(jìn)行回填，管涵兩側(cè)2 m范圍內(nèi)采用小型夯實(shí)設(shè)備進(jìn)行夯實(shí)，壓實(shí)度不小于96%，為確保壓實(shí)質(zhì)量，每回填90 cm厚度，采用液壓夯進(jìn)行夯實(shí)。采用液壓夯時(shí)，在涵背兩側(cè)采用白灰線畫(huà)出夯實(shí)作業(yè)的矩形方格，以確保夯實(shí)均勻并可防止漏夯現(xiàn)象。鋼波紋管涵頂部回填厚度小于50 cm時(shí)應(yīng)采用手扶振搗壓路機(jī)或小于6 t的靜碾壓路機(jī)壓實(shí)，禁止使用大型壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)，同時(shí)禁止機(jī)械設(shè)備從上面通行。在進(jìn)行回填作業(yè)時(shí)要及時(shí)對(duì)管涵進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握管涵的截面形狀是否發(fā)生變化。如截面變形量超過(guò)規(guī)范要求范圍時(shí)，應(yīng)立即終止施工并查明原因，采取措施將變形量控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。管涵涵背兩側(cè)2 m范圍內(nèi)及涵頂回填作業(yè)時(shí)，應(yīng)同時(shí)按水平分層、對(duì)稱(chēng)地按照設(shè)計(jì)圖紙要求的壓實(shí)度填筑、夯實(shí)。

4 關(guān)鍵技術(shù)控制

4.1 挖斗設(shè)計(jì)及挖機(jī)改裝

挖斗設(shè)計(jì)采用與管涵同等直徑的半圓形結(jié)構(gòu)，使用壁厚為3 cm的鋼板，挖斗前端使用楔形斗齒，便于挖斗磨損后更換。在半圓形端部設(shè)置限位卡槽，以方便開(kāi)挖作業(yè)時(shí)高程控制。在挖斗上部設(shè)置與挖機(jī)原位拼裝匹配的插銷(xiāo)口。

4.2 反開(kāi)挖施工

1)施工放樣。由于管涵中部高程以下部分臺(tái)背回填已同相鄰路基同步填筑施工，因此在進(jìn)行反開(kāi)挖施工時(shí)，需進(jìn)行二次放樣作業(yè)。測(cè)量人員根據(jù)設(shè)計(jì)文件測(cè)設(shè)出管涵的軸線位置及管涵輪廓線位置，采用白灰線進(jìn)行明顯標(biāo)識(shí)，并在附近埋設(shè)高程控制點(diǎn)，以便開(kāi)挖作業(yè)時(shí)進(jìn)行精確控制。2)人工配合反開(kāi)挖施工作業(yè)采用改裝后的挖斗進(jìn)行開(kāi)挖作業(yè)。采用改裝后挖斗配合挖機(jī)進(jìn)行反開(kāi)挖施工，利用預(yù)先在附近埋設(shè)好的高程控制點(diǎn)，開(kāi)挖過(guò)程中通過(guò)水準(zhǔn)儀進(jìn)行高程控制，為方便操作，利用改裝后的挖斗中的限位槽裝置，以管涵中部高程為基準(zhǔn)進(jìn)行開(kāi)挖，人工配合挖機(jī)緊跟作業(yè)，及時(shí)對(duì)開(kāi)挖好的基槽進(jìn)行修整。為確保管涵中部不出現(xiàn)凹陷，開(kāi)挖作業(yè)時(shí)設(shè)置1%左右的預(yù)拱度。

4.3 涵背回填

管涵涵背兩側(cè)回填采用級(jí)配良好的砂礫土，在管涵兩側(cè)2 m范圍內(nèi)使用小型夯實(shí)機(jī)械夯實(shí)，以避免重型壓路機(jī)等大型機(jī)械設(shè)備對(duì)管涵的沖擊。填筑應(yīng)分層填筑，分層壓實(shí)，每層壓實(shí)后的厚度為15 cm，壓實(shí)度要求達(dá)到96%方可進(jìn)行下一填筑層施工。在進(jìn)行回填作業(yè)時(shí)，每個(gè)填筑層均需按照設(shè)計(jì)圖紙要求設(shè)計(jì)2%～4%的橫坡進(jìn)行排水，以防止雨水浸入路基導(dǎo)致路基病害。管涵兩側(cè)回填作業(yè)前在管節(jié)兩側(cè)用紅色油漆每15 cm相對(duì)高程進(jìn)行明顯標(biāo)識(shí)，作為填筑作業(yè)時(shí)標(biāo)高控制及分層填筑層厚控制的依據(jù)。填筑作業(yè)必須為兩側(cè)對(duì)稱(chēng)填筑，兩側(cè)的回填土高度差不大于30 cm，以避免因偏壓對(duì)管涵進(jìn)行擠壓。采用液壓夯夯實(shí)作業(yè)時(shí)，同樣按照兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的原則進(jìn)行夯實(shí)作業(yè)。在完成管涵拼裝開(kāi)始進(jìn)行涵背回填作業(yè)前，必須將管涵口兩側(cè)排水溝進(jìn)行順接，以確保雨水正常排放。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)改變施工工藝，讓鋼波紋管涵涵背回填質(zhì)量得以保證，經(jīng)過(guò)改裝后的挖斗進(jìn)行反開(kāi)挖施工，減輕了涵背回填不密實(shí)等質(zhì)量通病的影響，尤其是管底兩側(cè)楔形部位的填筑質(zhì)量，而且施工具有質(zhì)量可靠、方便快捷、經(jīng)濟(jì)適用的特點(diǎn)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，對(duì)今后類(lèi)似工程施工有一定的參考價(jià)值。

[1] 李祝龍,姜 濤,謝曉如,等.高填方路基鋼波紋管涵洞土拱效應(yīng)分析[J].公路工程,2016,41(1):193-197.

[2] 楊 露,秦道天,郭新春,等.高填方路基鋼波紋管涵洞力學(xué)性能及經(jīng)濟(jì)效益分析[J].公路工程,2013(6):128-132.

[3] 李祝龍,孫秀凱,胡 濱,等.高填方路基鋼波紋管涵洞分層土壓力分析[J].中外公路,2014,34(1):40-44.

[4] 方天云.高填方段鋼波紋管涵垂直土壓力試驗(yàn)與計(jì)算研究[D].長(zhǎng)沙：湖南大學(xué),2014.

[5] 褚夫蛟,曾水生,方文富,等.高填方大直徑鋼波紋管涵洞力學(xué)特性[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2016,37(9):1338-1342.

[6] 范曉明,張春光.淺議鋼波紋管涵在高填方路基上的應(yīng)用[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào),2012(10):294-295.

Research on key technology of steel corrugated pipe culvert construction

Xiao Zhihua

(CCCCSecondHarborEngineeringCo.，Ltd, 6thEngineeringBranchCompany,Wuhan430074,China)

Combining with the contract section engineering of some road as the engineering case, introduces the advantages of the steel corrugated pipe culverts and its construction craft, illustrates its construction techniques from the foundation excavation, culvert grouting construction, counter-excavation construction, and culvert filling, and explores the precautions, so as to provide some reference for similar construction in future.

steel corrugated pipe culvert, construction craft, culvert back, cushion

1009-6825(2017)15-0136-02

2017-03-14

肖志華(1989- )，男，助理工程師

U415

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