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鋼波紋管涵在多雨山區(qū)不均勻沉降地基中的質(zhì)量控制

鋼波紋管涵洞也稱(chēng)為鋼波紋管涵,是將一定厚度的鋼板板面壓成波紋后,卷制焊接或用螺栓拼裝成管節(jié),以增加管節(jié)的剛度和對(duì)管軸壓力的承載力,用此種管節(jié)修建成涵洞。鋼波紋管材料特有的波紋結(jié)構(gòu)特性使其同時(shí)具有剛性和柔性的特性,力學(xué)性能遠(yuǎn)優(yōu)于平板材料。目前,鋼波紋管涵近些年已廣泛應(yīng)用于西北干旱地區(qū)，南方地區(qū)也只是在市政上應(yīng)用，通常直徑在1~2m。5m以上大直徑鋼波紋管涵在多雨山區(qū)高速中應(yīng)用實(shí)例不多，可供參考的成熟工法、施工經(jīng)驗(yàn)較少，設(shè)計(jì)規(guī)程目前也正在完善過(guò)程中。由于南方山區(qū)高速公路雨水較多、地基承載力不均勻的特性,對(duì)涵洞的排水要求更高,因此鋼波紋管涵,尤其是5m以上直徑的鋼波紋管涵，今后在高速公路中應(yīng)用會(huì)越來(lái)越多。

工藝原理

山區(qū)不均勻沉降路基地基模量差異性大，地層的豎向最大拉應(yīng)力影響較大,較大的波紋管中心高度會(huì)使地層出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力集中,使拉應(yīng)力相應(yīng)增加,不利于地層的受力與穩(wěn)定。現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，對(duì)于半填半挖填方段的路基部分,需嚴(yán)格按照路基施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),軟基部分必須換填,做好路基橫縱向臺(tái)階,然后回填至規(guī)定位置。對(duì)于管底下巖石路基需要深挖至規(guī)定位置,填方和挖方段一起整平，壓實(shí)后鋪設(shè)土工格柵,以此保證涵頂豎向壓力均勻,防止鋼波紋管因受力不均導(dǎo)致失穩(wěn)破壞。因此,在鋪設(shè)鋼波紋管涵之前,將涵洞的基礎(chǔ)采用50cm厚的級(jí)配砂礫換填以滿(mǎn)足地基承載力以及基礎(chǔ)均勻變形要求。

涵洞最大拉壓應(yīng)力分布范圍為洞室頂部和底部到上下45°位置,波紋管涵洞鋪設(shè)完成后,涵管頂部與兩側(cè)填土及管身楔形部分應(yīng)采用砂類(lèi)土、礫類(lèi)土回填。為防止鋼波紋管臺(tái)帽混凝土施工時(shí)出.現(xiàn)裂縫,施工臺(tái)帽時(shí)在端頭管涵內(nèi)部做好十字支撐。待臺(tái)帽和八字墻施工完成后再進(jìn)行臺(tái)背回填施工,回填至管頂50em后等河砂密實(shí)穩(wěn)定后在整個(gè)頂面鋪設(shè)土工格柵。

針對(duì)山區(qū)河谷中的鋼波紋管涵排水特性,在進(jìn)口處做好截水墻和洞口鋪砌,鋪砌的混凝土與端頭管壁銜接密實(shí)，防止流水進(jìn)入管涵底部,避免山區(qū)強(qiáng)降水掏空涵底砂石基礎(chǔ)。由于溝谷橫向坡度大,為防止流水沖垮管涵底部填方段路基,在管涵

出水口處修筑跌水槽。

南方山區(qū)大型鋼波紋管涵--般處在大沖溝當(dāng)中,橫坡坡度大,山谷呈V字形,涵洞--般有部分直接坐落在挖方路基上,另一部分需要坐落在填方路基上,因此涵洞底下的填方路基需要嚴(yán)格按照路基技術(shù)規(guī)范施工。在坑槽開(kāi)挖前，應(yīng)在施工現(xiàn)場(chǎng)定出

基礎(chǔ)軸線(xiàn)、邊線(xiàn)位置及各部分標(biāo)高，基坑開(kāi)挖應(yīng)按要求進(jìn)行,當(dāng)基底承載力不夠時(shí),應(yīng)換填處理,然后逐層回填，回填至涵底以下50em時(shí)停止施工;對(duì)涵洞所處的挖方路段進(jìn)行挖方施工，如果挖方是石質(zhì)路基,為保證涵洞基底土模量- -致,對(duì)石方進(jìn)行爆破處理,開(kāi)挖深度和填方在同一水平位置,壓實(shí)度檢查合格后,鋪設(shè)土工格柵,保證基底穩(wěn)定性。

基礎(chǔ)砂墊層

本項(xiàng)目施工換填處理采用河砂礫,為保證密實(shí)度,在施工過(guò)程中,可在回填過(guò)程中采用人工水管澆水密實(shí),待砂礫石穩(wěn)定后再用壓路機(jī)對(duì)填方和挖方一起碾壓成型。由于該地段屬于半填半挖路基,當(dāng)回填砂礫石至設(shè)計(jì)涵底標(biāo)高后,根據(jù)鋼波紋管的受力特性，砂礫石回填時(shí)預(yù)留預(yù)拱度,一般為0.3%~0.5%涵長(zhǎng),但管涵中心高程不應(yīng)高于進(jìn)水口高程。其開(kāi)挖坑槽不但應(yīng)方便管側(cè)填土的夯實(shí)，而且還應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)，上需要的基礎(chǔ)寬度。

管涵安裝

管涵的安裝必須按照正確的軸線(xiàn)和圖紙所示的坡度敷設(shè),管身安裝應(yīng)緊貼在砂礫墊層上，使管涵能受力均勻,由中心向兩端對(duì)稱(chēng)安裝。安裝時(shí)先安裝底片,然后分別向上拼接,采用千斤頂每安裝5m進(jìn)行1次管節(jié)的圓度和位置校正。為保證達(dá)到螺栓扭矩的要求,在回填前全面檢查結(jié)構(gòu)每個(gè)螺栓,用定扭扳手測(cè)定扭矩，確保每個(gè)螺栓扭矩滿(mǎn)足要求。組裝完畢后、回填過(guò)程中、剛剛施工完畢后都要測(cè)量截面的形狀,截面尺寸不超過(guò)設(shè)計(jì)的±1%,如超出應(yīng)重新校正組裝。

八字墻和臺(tái)帽施工

鋼波紋管涵管壁呈柔性特點(diǎn)，在進(jìn)行臺(tái)背回填時(shí),管壁會(huì)出現(xiàn)移動(dòng),與傳統(tǒng)蓋板涵剛性基礎(chǔ)特點(diǎn)不同,因此八字墻和臺(tái)帽的穩(wěn)定性尤為重要。在施工過(guò)程中將截水墻和臺(tái)帽及八字墻連在一-起,為避免在澆筑混凝土?xí)r,由于管壁出現(xiàn)細(xì)微變形造成混凝土開(kāi)裂,在鋼波紋管涵兩端設(shè)置十字支撐,利用槽鋼頂住管壁,2個(gè)槽鋼之間利用頂托和方木牢牢頂住,等混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%后再拆除支撐。波形鋼管的管端與涵洞臺(tái)帽端墻墻體予以錨固,洞口采用端墻形式或與路基邊坡同坡率的斜口形式,保證錯(cuò)縫砌筑,不得出現(xiàn)豎縫、通縫。

臺(tái)背回填

鋼波紋管涵洞拼裝并鋪設(shè)完成后,管身楔形部分和管頂及兩側(cè)填土應(yīng)采用河砂回填,管頂及管側(cè)填土應(yīng)在管兩側(cè)保持對(duì)稱(chēng)、均勻原則下進(jìn)行，填砂.必須采用分層攤鋪,層厚控制在50cm左右,逐層采用水密法壓實(shí)。為保證水密的均勻性,具體操作為在鋪好的砂層上每5m間距鋪設(shè)鋼管,鋼管底部插人河砂內(nèi)，頂部留在表面層,然后人工用水管同時(shí)往鋼管內(nèi)灌水，待壓路機(jī)穩(wěn)壓河砂,不再沉降表示河砂已經(jīng)密實(shí),再進(jìn)行第2層河砂回填施工。從兩端向結(jié)構(gòu)的中心進(jìn)行回填，待涵頂河砂沉降差在規(guī)定值以?xún)?nèi)即整體穩(wěn)定。

涵項(xiàng)回填土

為避免山區(qū)路基出現(xiàn)開(kāi)裂,在鋼波紋管涵洞頂50cm河砂回填完后,沿管涵橫向和縱向填挖交界處30m范圍內(nèi)鋪設(shè)土工格柵，鋪完后再進(jìn)行普通土分層填筑。波紋管涵管頂最小填土高度應(yīng)滿(mǎn)足公式規(guī)定,否則應(yīng)禁止一切機(jī)動(dòng)車(chē)輛通行。當(dāng)管頂已填足最小厚度,可采用手扶振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)或采用靜碾壓路機(jī)壓實(shí),但不能讓大型振動(dòng)壓路機(jī)或重型夯錘在其上或附近作業(yè)，以免損壞波紋管及鄰近填土。