潮濕多雨山區(qū)鋼波紋管管涵施工工藝

潮濕多雨山區(qū)鋼波紋管管涵施工工藝袁明陽【摘要】文章結(jié)合工程實例，分析了鋼波紋管涵洞在廣西丘陵地區(qū)潮濕多雨環(huán)境下的施工應(yīng)用問題:根據(jù)實際地基承載力條件，通過建立有限元模型計算出管道在路基填筑過程中總的下沉量，在基礎(chǔ)開挖時預(yù)抬適當(dāng)?shù)墓岸?以保證鋼波紋管通道最終線型為保證鋼波紋管四周受力均勻，管道基礎(chǔ)用級配碎石換填，管節(jié)楔形區(qū)部分用粗砂使用水密法回填;為適用南方濕潤多雨天氣,管節(jié)拼縫和螺栓使用防水黏膠防水，管內(nèi)外鍍鋅和噴瀝青防腐;待管項覆蓋土厚度足夠，可以按設(shè)計圖紙對路基進行中擊夯補強，適用廣西山區(qū)高填路基施工;洞口翼墻施工時間應(yīng)根據(jù)管頂填土?xí)r,管道的實際變形情況，通過分析測量數(shù)據(jù)最終決定.【期刊名稱】《西部交通科技》【年(卷)，期】2019(000)001【總頁數(shù)】4頁(P58-61)【關(guān)鍵詞】鋼波紋管;涵洞;管道預(yù)拱度設(shè)置;管道涵背回填;管道防水設(shè)置;翼墻施工【作者】袁明陽【作者單位】廣西路橋工程集團有限公司，廣西南寧530001【正文語種】中文【中圖分類】U449.830引言目前國內(nèi)還沒有關(guān)于金屬波紋管涵洞通道施工工藝的全國性標準，只有安徽及山西等少數(shù)省份出臺了地方標準，鋼波紋管管涵的應(yīng)用在廣西屬于初步應(yīng)用階段，可作為參考的施工資料較少。本項目金屬波紋管通道的施工過程由設(shè)計院專家全程監(jiān)控并派人員現(xiàn)場指導(dǎo)施工，在參考了其他省份地方標準的基礎(chǔ)上，結(jié)合廣西賀州地區(qū)的自然地質(zhì)條件，得出了鋼波紋管管涵的整個施工流程工藝，并取得了很好的施工效果。1工程概況賀州至巴馬高速公路(鐘山至昭平段)K44+400通道設(shè)計為鋼波紋管通道，鋼波紋管通道全長82m，管身直徑為6m，管頂最大填土高度為16.65m，洞口為混凝土八字翼墻。波紋鋼板通道材質(zhì)為Q345，基本參數(shù)如表1所示。表1波紋管涵基本參數(shù)表(mm)跨徑波形規(guī)格寬度厚度圓周孔間距6000380x140152074002施工控制關(guān)鍵要點廣西地區(qū)氣候濕潤多雨，金屬波紋管在使用過程中很容易受到腐蝕，從而影響使用壽命，所以金屬波紋管的防腐施工是需要主要控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；鋼波紋管屬于圓形柔性結(jié)構(gòu)，如果管道周邊各方向的應(yīng)力不均勻，會造成管道某個點的應(yīng)力集中，損壞管道，所以涵背回填質(zhì)量也是施工控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。總結(jié)施工工藝中主要控制性目標有如下四點：開挖基礎(chǔ)時對鋼管底預(yù)留下沉量標高的控制；金屬波紋管通道拼裝過程中對螺栓質(zhì)量、整體線型和管體防水、防腐施工質(zhì)量的控制；金屬波紋管通道涵背回填質(zhì)量控制；金屬波紋管八字翼墻施工時間控制。3管道預(yù)拱度計算金屬波紋管通道在路基回填覆土后，管頂土荷載對整體管道產(chǎn)生較大的壓力，且土壓力隨覆土層高度的增加而逐漸增大，同時波紋管管體發(fā)生相應(yīng)的變形，管道中部可能會產(chǎn)生逆坡、凹陷等缺陷。為保證通道最終線型、標高以及避免逆坡、凹陷等缺陷，安裝時需要對金屬波紋管進行預(yù)拱度設(shè)置。預(yù)拱度設(shè)置應(yīng)從地基開挖時開始設(shè)置，施工放樣時應(yīng)根據(jù)計算結(jié)果設(shè)置預(yù)拱度進行開挖。預(yù)拱度大小主要與地基承載力、涵背回填質(zhì)量、管頂填土厚度、管直徑、管自身物理性能有關(guān)。項目通過建立有限元模型進行管體位移影響分析，經(jīng)反復(fù)迭代計算出符合實際地質(zhì)條件的鋼波紋管預(yù)拱度。(1)建立Miads軟件有限元模型驗算，如圖1所示：圖1有限元預(yù)拱度線計算模型圖計算得出項目的波紋管預(yù)拱度設(shè)計值如圖2所示。圖2波紋管預(yù)拱度設(shè)計值關(guān)系示意圖由圖2可以看出波紋管預(yù)拱度值與荷載大小成正相關(guān)，相較于傳統(tǒng)拋物線法設(shè)置預(yù)拱度，本模擬方法更合理，優(yōu)于常規(guī)的拋物線形式設(shè)置預(yù)拱度?？紤]到實際施工中涵背回填質(zhì)量、基底墊層回填質(zhì)量與計算模擬值存在誤差，實際施工中將預(yù)拱值調(diào)整為10cm。路基填筑完成后，測量部門對管道變形進行檢測，發(fā)現(xiàn)管道中部下沉了11cm，兩端上翹了3cm。實際施工效果與計算結(jié)果進行比較可知，管道預(yù)拱值基本吻合；同時需適當(dāng)在管道兩端預(yù)設(shè)下?lián)现狄缘窒钔梁髢啥松下N的高度。4主要施工工藝4.1基底處理項目的金屬波紋管管道地基為風(fēng)化砂巖，地基承載力達到250kPa，金屬波紋管為柔性結(jié)構(gòu)，受力不均勻會破壞管道，所以項目使用級配碎石對基坑底部進行了換填處理。級配碎石墊層每層壓實厚度＜15cm,并用重型壓路機碾壓密實，壓實度>96%。換填碎石頂鋪設(shè)一層2cm厚的石粉以填充碎石間孔隙，使基礎(chǔ)與管底密實結(jié)合。4.2管身拼裝管片運達現(xiàn)場后，依照管體位置分區(qū)擺放管片。拼裝管節(jié)時應(yīng)先拼裝中間管節(jié)，確定好中軸線后，由中間向兩邊逐節(jié)拼裝。金屬波紋管每環(huán)由4片金屬波紋管片組成。先在平地將四片管片拼接成環(huán)后，再用吊車將管節(jié)吊起連接成整體。管節(jié)拼裝時可以采用牽引繩、千斤頂和撬棍等方式配合吊車進行線型調(diào)整。在拼裝過程中，管道板塊之間的搭接部位要安裝防水墊，管片連接螺母和管片搭接縫隙都要使用防水膠進行封堵。螺母擰緊使用定扭矩扳手，每個螺母的扭力矩應(yīng)滿足設(shè)計圖紙要求。在廠家生產(chǎn)金屬管片時要按設(shè)計圖紙進行鍍鋅處理，并經(jīng)檢驗合格后才能運到現(xiàn)場使用。廣西屬于多雨潮濕地區(qū)，為保證金屬波紋管的使用壽命，設(shè)計使用刷涂防水瀝青的方式加強管道的防水能力。施工時，瀝青的噴涂次數(shù)不少于3遍，以保證瀝青厚度滿足設(shè)計要求。4.3管側(cè)回填金屬波紋管為柔性結(jié)構(gòu)，管體受力不均時會產(chǎn)生不規(guī)則變形，影響管體施工質(zhì)量，所以管背回填時必須要保證兩側(cè)回填土的同步性。管道兩側(cè)回填碎石層數(shù)相差不能大于1層（15cm）。管背回填過程中測量部門要全程跟蹤，及時了解管道變形情況。4.3.1管背回填步驟（如圖3所示）4.3.2水密法回填本項目采用粗砂水密法進行楔形區(qū)回填。備齊振搗棒（50mm直徑）、鐵鏟、發(fā)電機、水車、料車、平板振動器等機具，對水車進行壓強檢查，水槍噴射水壓力應(yīng)能保證砂礫填筑密實度要求。料車將填料分區(qū)傾卸在楔形區(qū)1m范圍外，盡量均勻布料，減少人工移料。采用水密法填筑時，人工用鐵鏟將填料推至楔形區(qū)底部，用水槍沖實的同時用插入式振動棒振搗。通過反復(fù)加砂，高壓水槍沖實和振搗棒振搗，直到砂填滿楔形區(qū)域，不再下沉為止。完成管道拼裝按15cm每層逐層碾壓回填管底高1m①區(qū)域范圍內(nèi)碎石使用水密法回填管底無法碾壓的②楔形區(qū)用壓路機按15cm每層逐層碾壓回填③區(qū)域使用水密法回填管底無法碾壓的④楔形區(qū)用壓路機按15cm每層逐層碾壓回填⑤區(qū)域使用水密法回填管底無法碾壓的⑥楔形區(qū)用壓路機按15cm每層逐層碾壓回填剩余區(qū)域，完成管背回填圖3管背回填步驟示意圖(cm)4.4洞口翼墻施工在高填方路基施工中，在管頂覆蓋土體達到一定厚度后，管體形變是隨填土高度變化而呈收斂穩(wěn)定趨勢的，所以在實際施工中，通過分析測量得到的波紋管形變數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在洞頂回填土達到某一厚度時，金屬波紋管形變有明顯收斂變緩的趨勢，形變基本穩(wěn)定后，可以開始鋼波紋管兩側(cè)端墻和翼墻的施工。4.5洞內(nèi)排水工程、路面結(jié)構(gòu)施工時間鋼波紋管在填土過程中會出現(xiàn)下?lián)献冃?，管體自身也會出現(xiàn)壓縮變形，所以洞內(nèi)排水工程和路面結(jié)構(gòu)等剛性結(jié)構(gòu)物要能等路基填土完成30d、管體變形趨于穩(wěn)定后才能開始施工。5結(jié)語該施工工藝能很好地結(jié)合實際地基承載力，建立有限元模型，通過反復(fù)迭代計算出管道的預(yù)拱值，保證了金屬波紋管的最終線型。針對廣西潮濕多雨的氣候特點，采用涂防水膠、管身鍍鋅、涂瀝青等措施，很好地解決了管體防水防腐問題。本文介紹的鋼波紋管管涵施工工藝，包括了基底處置、管道拼裝方法、管體防水工藝、管背回填工藝、管體預(yù)拱度計算等鋼波紋管施工的主要控制性工藝環(huán)節(jié)，實際操作性很強，對今后廣西山嶺地區(qū)金屬波紋管管涵施工具有很好的指導(dǎo)和借鑒作用。參考文獻【相關(guān)文獻】周水興，何兆益，鄒毅松.路橋施工計算手冊[M].北京：人民交通出版社，2001.張東山.南方多雨山區(qū)大直徑鋼波紋管涵施工技術(shù)[J].公路，2015(10):69-71.李祝龍.公路鋼波紋管涵洞設(shè)計與施工技術(shù)研究[D].西安：長安大學(xué)，2006.李祝龍.公路鋼波紋管涵洞設(shè)計與施工技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2007.