江苏省华建建设股份有限公司 江苏省扬州市 225000
摘要：我国湿陷性地质分布较广，遇水软化，其承载力较差。受地域限制，在湿陷性地质上施工管涵是不可避免的，通常大型道路管涵（直径大于3m）采用刚性材质，或采用预置混凝土管节拼装，或采用现浇钢筋混凝土结构，使用初期经常出现路基不均匀沉降导致管涵脱节，沉降缝破坏性撕裂，导致路面塌陷，给道路维护带来严重困扰。而湿陷性地质大型装配式金属波纹管涵施工技术是将薄钢板压制成波纹后，卷制成波纹板，通过高强螺栓拼装形成的一种柔性钢结构。由于轴向波纹和径向同时分布因荷载引起的应力应变，可以最大程度的分散应力集中，更好的发挥钢结构的优势。
关键词：湿陷性 装配式 拼装 扭矩 防腐 回填
1.工程概况
1.1凤凰大道西延线工程为新建城市道路，道路全长2080米，本项目共新建2道钢波纹板圆管涵洞，总涵长228m。钢波纹板圆管涵内径：4.0m～5.0m，属于大型管涵结构；填土高：15.88m～21.947m。设计洪水频率：P=1/50，涵洞水力性质：无压力式，设计使用年限为50年，结构安全等级为三级。
该项目涵洞处于湿陷性软土地层，我司经研究采用装配式金属波纹管施工技术施工。
2.施工难点
2.1由于涵洞处于路基内，由于排水需要处于中空贯通环境，在道路动荷载和涵洞底基础承载力徐变作用下，管体处于应力集中点，极易产生不均匀沉降，造成管体破坏。通过管体的水流渗漏到路基中，进一步影响路基的稳定性，反射至路面造成面层的裂缝和不均匀沉降，严重者直接导致路面垮塌，排水拥堵，这是目前国内管涵施工常见的病害，并且越来越突出。
2.2目前公路、市政道路超过3米的大型管涵设计通常采用钢筋混凝土结构，虽然混凝土结构稳定性、耐久度、抗变形能力较强，但造价高工期长，现场需要设置专门的钢筋加工区，模板堆放加工区等场地要求较高，投入的人力较多，越来越不满足市政、公路工期紧迫的要求。
3.工艺特点
3.1钢波纹涵管是替代圆混凝土管涵、盖板涵、拱涵和小桥的先进施工技术。该技术具有预拼装速度快、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特点，尤其适用于高寒冻土地区，膨胀土、湿陷性黄土和软土地带，具有明显的经济效益。
3.2从材料与结构功能角度分析，采用柔性和高强度的钢波纹管涵洞，不仅具有适应地基与基础变形的能力，可以解决因地基基础不均匀沉降导致的涵洞破坏问题，而且钢波纹管涵洞由于轴向波纹的存在使其具有优良的受力特征，轴向与径向同时分布因荷载引起的应力应变，可以更大程度分散荷载的应力集中。
3.3节省常规建材，如水泥、石子、砂、木材的使用，利于环保。
4.施工工艺流程
软基开挖→基础回填砂砾层→装配钢波纹板节拼装→截面变形量测量→ 内外防腐处理→两侧及顶部回填→结束
5.施工技术实施
5.1软基开挖、换填砂砾层
5.1.1清表完成后，使用挖掘机挖除淤泥，自卸汽车运输至建设单位指定的弃土场堆放，施工时需分段进行，先进行约5m长度换填施工，尽量控制挖掘机翻挖次数，避免降低机械效率和增加转运工程量。
5.1.2机械推铺后，使用20T的压路机碾压，先静压一遍再进行强振压实，强振遍数不少于5遍。
5.1.3压实度检测合格，再进行上一层砂砾石推铺回填，压路机碾压施工。
5.1.4第一块5m长度换填施工完成后，第二块区域重复第一块5米区域，以此类推。
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5.2 装配钢波纹板节拼装
5.2.1 检查涵管底部基础平整度、水平、标高；核对土建基准，放样放出涵洞位置、中心轴线、中点，并用相应的标记标出，做好控制点，设置1%的预拱度。
5.2.2拼装底板：以中心轴线，中点为基准，第一张波纹板定位，以此为起点向两侧延伸，直至二端。圆周向搭接长度为50mm，第二张板叠在（搭接部分）第一张板上面，对正连接孔。螺栓由内向外插入孔位，对面套上垫圈旋上螺母，用套筒扳手预紧螺母。
5.2.3波纹管拼装环形圈由下向上顺次拼装。10T吊车进行吊位进行组装，搭接部分上板复盖下板，圆周向连接采用阶梯形，即上面二块板的连接叠缝与下面二块板的叠缝错位，连接孔对正后，用螺栓由内向外插入孔位，用套筒扳手预紧螺母。
5.2.4每米长度拼装成型后，要测定一次截面形状，达到标准再继续拼装，达不到标准应及时调整。圆周向拼装到环形圈合拢时，测定截面形状，采用定位拉杆固定，调整预紧螺栓，拼装顶部第一块波纹板。
5.2.5涵管拼装全部完成，用定扭汽动扳手，按预紧力扭矩270-410N.m紧固所有螺栓，依次序，不得遗漏，紧固后底螺栓用红漆标示。所有螺栓（包括纵向和环向接缝）应在回填之前拧紧，保证波纹的重叠部分紧密地嵌套在一起。
5.3 截面变形测量
5.3.1 钢波纹管涵在刚刚组装完毕之后；回填过程中；刚刚施工完毕后都要测量截面的形状。
5.3.2 组装完毕后在开始回填前的截面大小不超过设计的±1%，如超出，应重新校正组装。
5.4内外防腐处理
5.4.1钢波纹板涵管拼装完毕后，在管外壁均匀涂刷两遍沥青，管内壁1/2管径以下范围内均匀涂刷两遍沥青。沥青可为热沥青或乳化沥青或其他防腐涂料。一般沥青涂层的厚度要达到0.3-1mm。
5.4.2钢波纹板涵管外圈搭接处用预紧力扭矩符合要求后，可用专用密封材料密封，以防纹板连接处渗水。
5.5两侧及顶部回填
5.5.1钢波纹管涵在回填之前，在波纹涵管的侧面每20～30cm高度作出填高标示，以便确定每层的压实程度及状态。
5.5.2钢波纹管涵的楔形部密实很重要，回填料采用粗砂其含水量比正常大3%左右，单孔及多孔的楔形部可采用截面15×15cm的木夯捣实，单次冲击力要达到9Kg；或可以用“粗砂”水密法振捣器密实；或用流态粉煤灰及轻型混凝土浇注到楔形部。
5.5.3两侧对称填筑压实可用12～20T的压路机压实，靠近管体30cm范围采用用小型夯实机械夯实，多孔间的两侧回填可采用小型夯实机械夯实，但一定要达到96%密实要求。靠进管体周围0.5米范围内，不允许有大于50mm的石块等硬物。
5.5.4管涵高度≥4m时采用液压式夯实机补压3遍，管涵高度<4m时采用液压式补夯机补压2遍。
5.5.5与回填料相接触的堆土或挖土的斜坡面应处理成锯齿或阶梯状并压实，松软部分在回填前应处理。
6.结语
湿陷性地质大型装配式金属波纹管涵施工技术在提高涵洞施工便利性、耐久性、高强度、耐腐蚀性、抗渗性等方面起到了主导作用，充分结合了装配拼装式和波纹管片性能改良两种工艺的优势，取长补短，达到保证涵体稳定，柔性与刚性材料完美结合的效果。我公司通过在凤凰大道西延线工程的成功应用，整个施工操作简便，与传统施工作业人数相比仅仅为后者的1/3，工期由传统混凝土结构35天缩短至15天，有效提高了人员和机械设备的效率，缩短了机械台班费用，同时使用寿命由原来20年延长到50年，给后期维护费用大大减少，从道路管涵全寿命周期看效益明显，为今后同类工程的施工提供了宝贵经验。
参考文献
[1]《城镇道路工程施工与质量验收规范》（CJJ 1-2008）
[2]《公路桥涵地基及基础设计规范》（JTG63-2007）
[3]《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTG/TB07-01-2006）
[4]《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50—2011）
[5]《公路涵洞通道用波纹管钢管（板）》（JT/T 791-2010）
论文作者:郭冬冬
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年17期
论文发表时间:2019/11/21
标签：波纹论文; 涵洞论文; 涵管论文; 截面论文; 波纹管论文; 螺栓论文; 沥青论文; 《建筑学研究前沿》2019年17期论文;