波形钢管涵施工关键技术研究1资料.docx

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波形钢管涵施工关键技术研究1资料

钢波纹管涵的施工关键技术研究

钢波纹管涵洞施工工艺流程可分为直接填筑法和反开槽回填法，一般后者较为多见，尽管在外力上二者存在一定的差异，但施工工艺相差不大。

具体施工工艺包括：

圆形管涵沟槽开挖施工工艺；圆形涵洞基础安装施工工艺；预拱度的设定施工工艺；涵管拼装施工工艺；现场密封防腐处理施工工艺；回填的施工工艺；洞口处理施工；运输注意事项。

1、直接填筑法

直接填筑法的工艺流程为：

施工前的准备——施工放样——设置围堰——排水清淤——平整场地——监测压实度、含水量等——水准测量——基础分层回填——监测压实度、含水量等——水准测量——平整场地——施工放样——拼装管节——监测密水情况及管底纵坡——监测并补救防腐涂层——涵管就位——两侧分层回填——监测压实度、含水量等——管顶分层回填——监测压实度、含水量等——进出口处理。

2、反开槽回填法

反开槽回填法的工艺流程为：

施工前的准备——施工放样——开挖涵管及施工场地——平整场地——监测压实度、含水量等——水准测量——基础分层回填——监测压实度、含水量等——水准测量——平整场地——施工放样——拼装管节——监测密水情况及管底纵坡——监测并补救防腐涂层——涵管就位——两侧分层回填——监测压实度、含水量等——管顶分层回填——监测压实度、含水量等——进出口处理。

一、施工的基本要求

无论采用哪一种方法都应该注意以下的施工基本要求：

时间要求、防腐要求、管周材料要求（基础材料要求、两侧及顶部回填材料要求、压实度要求）。

研究实例表明，因施工原因、基础处理不当和防水处理不当等施工问题会导致不均匀沉降变形，涵身有积水和渗水现象。

因此对于钢波纹管涵在施工时的关键技术要严格把关，这样才能体现其对于钢筋混凝土盖板涵、箱涵的优势。

时间要求：

建议波纹管涵施工宜选择在暖季，气温宜高于零度，一般可控制在四月底以后至十一月初。

防腐蚀要求：

由于波纹管涵洞材料均为全属（金属），对购置的管节和连接螺栓等均需要作防腐处理，此外由于现场施工难免出现局部的防腐涂层存在缺陷和遭到破坏，需要根据具体情况采取一定的补救措施，如增涂涂层。

基础材料要求：

由于波纹管涵洞为金属结构，其适应变形能力较强，对基础材料要求相对不高，一般不需采用混凝土基础，采取砂砾换填即可。

膨胀土、湿陷性黄土等地区基础应根据需要作好隔水处理。

两侧及顶部回填材料要求：

在寒冷地区，两侧及顶部一定范围内（如0．5～2m）回填材料要求同基础材料要求。

顶部一定范围以外可采用路基填筑材料。

非寒冷地区，两侧及顶部回填材料可采用路基填筑材料。

压实度要求：

基础应采用振动压实机械进行分层碾压，碾压时宜根据回填材料的含水量及击实曲线洒水碾压，压实度不小于规范要求；构造物或路基填土高度较高时（如路基填土高度大于10.0m），需要针对具体情况对基础承载力作具体要求。

二、施工前的准备

施工前的准备主要包括以下内容：

1、涵洞施工前应设1名管道安装指挥人员，负责指挥吊装及施工人员的现场操作；设置1~2名技术人员负责放线，涵管安置等控制关键技术；同时配置适当的辅助人员；

2、涵洞施工前应备齐所需的机械设备以及相关工具，如：

推土机、挖掘机、压路机、洒水车、水准仪、经纬仪、起吊设备、套筒扳手等；

3、涵洞施工前备齐所需要的材料，如：

基础回填砂砾材料（经检验合格后方可）、螺栓螺母、石棉（或者橡胶）垫等；

4、涵洞施工前应准备涵洞施工过程中试验仪器和设备，落实实验人员；

5、涵洞施工前必须对到现场的涵管节及其附属配件进行检测，一方面监测其结构尺寸是否满足要求（如直径、波形及其参数、管节的法兰孔对应与否），另一方面监测其表面防腐是否达到要求，必要时需在镀锌涂层表面再增涂沥青或者其他防腐材料；

6、涵洞施工前施工单位需要通知监理以及相关人员到场，并按照程序办理施工前的相应手续；

7、涵洞施工前应该根据具体情况修筑相应长度的施工便道，并合理组织过往车辆。

三、圆形管涵沟槽开挖施工工艺

按施工图设计要求标记管涵位置，开挖沟槽。

沟槽的宽度大于波纹钢管直径的2倍（保证管外最小单侧空隙不小于1.5m），以满足施工空间要求，方便波纹钢管组装，也有利于波纹钢管周围的回填及密实。

沟槽的开挖深度依设计埋深再下挖30cm~80cm基础深度（视地质情况而定）。

四、圆形涵洞基础安装施工工艺

波纹钢管涵洞基础一般为柔性基础，但应能对整道波纹钢管涵保持均匀的承载力。

涵洞基底的沉降和两侧路基的沉降是一致的，所以在涵洞构筑时不必单独对波纹钢管的基底进行特别处理。

在软土区等地质条件不太好的路段，基本原则是路基怎样处理，涵洞基底也怎样处理。

地基的处理方法：

1、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以上的石块等硬物并分层压实。

2、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，若将管底基槽原状土经严格夯实（其夯实度达到重型击实密实度的92%以上）以后，也可直接将波纹钢管设置于地基上。

3、岩石地基：

波纹钢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，而且还会减少波纹钢管的承载能力。

所以对岩石地基应挖掉一部分岩石层，换填上一层优质土，一般换填厚度不小于30cm为宜，并认真夯实。

开挖岩石沟槽，不能使用烈性炸药和放深孔炮，以避免过多的外层被炸松散。

岩石风化层地基也不能作为基础，需换填上3倍管体直径宽度的优质土并分层压实。

4、软土地基：

当波纹钢管处于软土地基上时，需对软土路基进行处理，涵洞地基处理方法同该路段的路基处理方法，处理后表层再铺填一层大于30cm厚的优质砂砾垫层。

5、湿陷性黄土地基：

因湿陷性黄土的土质具有特殊性，沟槽开挖后，基底应回填不小于50cm厚的片石混凝土（或3:

7的白灰土），表层再填厚度30-80cm的优质砂砾垫层。

6、淤泥河道地基：

处于常年流水的河道，往往淤泥承载能力太低，一般采用抛石的方法处理，抛石厚度约为1.0～3.0m，让其稳定后，采用压实机械压实，再铺设不小于30cm的砂砾垫层。

如河道沉积为沙石材料，压实后可直接敷设波纹钢管。

波纹钢管涵洞基础的厚度从波纹钢管的底部算起30～80cm左右为宜。

用透水性好、粒度分布良好的砂质土或砂砾或碎石土压实成形，密实度达到设计要求。

材料的最大粒径不大于5cm。

与波纹钢管接触部分要铺设厚度7～15cm的粗砂垫层，其最大粒径为12mm，以保证基础与管体表面充分紧密接触。

五、预拱度的设定施工工艺

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，常会产生一定的下沉，而且往往是管道中部大于两端。

因此，敷设于路堤下的波纹钢管的管身要设置中间向上的预留拱度，其大小根据地基可能出现的下沉量、涵底纵坡和填土高度等因素综合考虑，通常可为管长的0.3%～1%，最大不宜大于2%，以确保管道不出现中部凹陷或滑坡。

六、涵管拼装施工工艺

涵管拼装工艺流程可为：

检查涵管管节——吊装涵管——运输至施工场地——拆除包装——校对涵管进出口等次序——对齐法兰盘以及法兰孔——初步上螺栓和螺母——填充橡胶或者石棉密水垫——对称拧紧螺栓——均匀在涵管内外侧涂沥青——涵管吊装就位。

波纹钢管整体圆管涵的详细安装：

1、检查波纹钢管的规格、长度和整体外观质量，不符合设计要求和管体损坏的不得使用。

2、检查涵管底部基础平整度、密实度、标高和预留拱度的设置，确定涵洞位置、中心轴线和中点。

3、在保证中心轴线和中点重合的前提下,管节排放从一侧起逐节排放,管节连接时端部对齐、法兰端面平行，旋转和平移管体对齐法兰螺栓孔，端面间置入弹性密封件，用配供的螺栓螺母均匀收紧,保证连接强度和密封。

4、每连接3～5节应检查涵管位置和管体姿态，可以用千斤顶或其他合理的方式校正整道涵管,使其准确保持在已标识的设计要求位置的中心轴线上。

圆形波纹钢管拼装管涵的详细安装：

1、检查拼装波纹钢管的每片波纹板的规格和外观质量，不符合设计要求和有缺损的不得使用。

2、检查涵管底部基础平整度、密实度、标高和预留拱度的设置，确定涵洞位置、中心轴线和中点。

3、分片拼装波纹钢管一般在沟槽内确定的安装位置上逐片、逐段拼装敷设。

对于直径较小的钢波纹管，也可以在沟槽外分段拼装完成后置于沟槽内确定的安装位置上完成整管连接。

4、拼装波纹钢管在沟槽内拼装的，先拼装底板，应以中心轴线和中点为基准定位第一块波纹板然后向两端延伸，直至管涵进出口。

周向拼接也从中点基准点开始由下向上顺次拼装，相邻节段的周向搭接缝必须错位布置，严禁接搭处有4层或4层以上的重叠。

5、每节拼装成型后要检查截面形状，达不到标准应及时调整，每安装5米进行一次管节的圆度和位置校正。

如出现偏位或变形，采用千斤顶、定位拉杆或其他有效的方式进行纠偏和调整。

保证整道涵管保持在已标识的设计要求位置的中心轴线上。

七、现场密封防腐处理

圆管涵敷设就位、桥涵拼装完成后回填前进行密封防腐处理的现场作业。

在桥涵结构板重叠搭接处、圆管端部接合处、紧固件连接的螺栓孔空隙处用耐候胶填封，可通过专用胶枪注、涂。

固化后以提高圆管涵或桥涵的整体密封性。

仔细检查桥涵内外表面，对于表面防腐层损伤点进行清理除锈后采用喷锌、喷涂环氧树脂、涂刷沥青等不同的方式补救处理，以避免整道桥涵防腐耐久能力的降低。

施工图纸规定了其他现场防腐处理方式的，按其要求施工。

八、回填的施工工艺

回填前检查：

波纹钢管桥涵敷设、密封处理完成后及时回填，但回填前必须校核桥涵的规格、位置、方向、坡度等符合图纸要求。

回填材料：

回填不需要特殊的填土材料，一般土质即可。

在桥涵波纹管壳外30cm范围内的填土中，不得有超过8cm的石块、混凝土块、冻土块、高塑性粘土块或其他有害物质，以免损伤涵管。

回填原则：

1、回填时坚持先底部两侧楔形部位、后管体两侧、最后管体顶部的原则，并且保证在涵管两侧对称且均衡的状态下作业。

2、回填必须分层摊铺后逐层压实，每层压实厚度不超过15cm~25cm，填土压实度达到95%以上，管顶则与该处路基的压实度一致。

3、回填须满足管顶最小填土厚度的要求，其数值依据桥涵规格、公路等级、土质情况等综合分析后确定。

整体管涵一般不小于0.6m，分片拼装管桥涵一般不小于1.0m。

对于超出此限的，可以通过优化波形选择、增加管壁厚度和附加加固方式等措施来保证桥涵的安全，但最小不得小于0.2m（整体管）或0.4m（分片拼装管）。

4、在整个回填施工过程中，应注意管体截面形状的变化，其变形量不得大于2%，变形量超标的，应查找原因，改进回填作业方法或采取其他有效措施来保证形状变化在规定的范围内。

圆管涵和圆拱管体底部两侧楔形部回填：

1、常用的回填方法：

（1）采用粗沙“水密法”振荡器密实。

（2）采用级配良好的天然砂砾（含水量要求比最佳含水量大2%左右），人工用木棒在管身外向内侧进行夯实，木棒为截面15cm*15cm，单次冲击力要达到9kg/次，木棒作用点必须紧贴管身，每个凹槽部位都必须夯实到位。

（3）采用流态粉煤灰回填或水泥浆体浇注。

（4）采用最大粒径不超过3cm的级配碎石回填。

然后用小型夯实机械斜向夯实，确保管底的回填质量。

楔形部回填

2、对于大直径（3m以上）圆管涵、圆拱管涵，两底侧的回填质量尤其重要。

为方便施工和保证填实要求考虑，可以采用素混凝土或气泡混合轻质土回填，待其固化后再实行其外延部分的正常回填。

（见图5.4.2）

3、对于半圆拱形桥涵，因无底部楔形部位，只要在二次浇注固化后就可实行外延部分的正常回填。

（见图5.4.3）（文章中没此图）

4、对于多孔并列的圆管涵和连跨的拱涵，因为空间原因管间距设置较小时，其管间空隙下部也可采用素混凝土或气泡混合轻质土填实，待其固化后再实行上部和顶部的正常回填。

（见图5.4.4）

圆形波纹钢管回填示意图（图5.4.2）

多孔并列波纹钢管回填示意图（图5.4.4）

管体两侧和管顶部回填要求：

1、纵向施工顺序，可从涵洞中间至两端，对于两端端墙已建的也可以从两端向中间推进。

2、管体最大直径两侧0.6m外可使用18T压路机碾压，0.6m范围内必须使用小型夯实机械夯实，以避免压路机等大型机械设备对管涵的撞击。

填筑时应分层填筑、分层压实，每层压实后的厚度为20cm，压实度要求达到95%方可进行下层填筑。

3、管体两侧分层压实回填应同步对称进行，两侧的回填土高度差不得大于30cm。

对于多道桥涵平行排列的，中间各道与两侧也应遵循同步对称回填的原则。

4、在回填夯实过程中，管体两侧面压实施工时夯实装备应与桥涵轴线（长度方向）平行行驶；管体上方压实施工时夯实装备应与桥涵轴线（长度方向）垂直行驶。

5、管顶填土厚度小于50cm时，不得使用大于6t的压路机械碾压，也不允许施工机械通行或在管体上方堆放重物。

管顶填土第一层厚度以30cm为宜，采用小型机具夯实或8t以下的手扶压路机压实，以上各层以20cm厚度压实，直至达到管体直径或跨径要求的最小填土厚度后采用振动式压路机碾压，可允许施工机械通行。

九、洞口处理

洞口处理的施工工艺为：

1、波纹钢管桥涵能与现有的洞口形式很好地衔接，常用的洞口形式有八字式、端墙式、锥坡式、平头式、直管或直管延长式等，具体处理方式按设计图纸施行。

一般情况下，波纹钢管桥涵的两端采用平端口，其受力性能更好一些。

2、对于有流水冲刷的涵洞进出口处沟床和小桥两端处河床需设置相应的调治构筑物，同时依两侧地形条件作必要的保护处理，以降低洞口冲刷防止波纹钢管端口和底部垫层的流失，保证流水畅顺的同时提高波纹钢管桥涵的耐久寿命。

调治保护构筑物的基础和构筑应在桥涵基础施工起同步进行。

洞口形式

十、运输注意事项

波纹钢管在运输过程中需要注意很多问题，以防造成不菲的经济损失，针对这个问题提出几点建议：

1、短距离搬运，不应在坚硬不平地面或石子地面上滚动，以防损伤保护层或防腐层。

2、采用叠放运输时，应将所有管道保持稳定，管道之间留有适当缝隙，以防管道发生碰撞。

3、车底与管道接触处，要求平坦，并用柔韧的带子或绳子将其固定在运输工具上，防止滚动和碰撞，也不得有尖锐锋利的物体，以防伤到管壁。