预制混凝土箱涵设计与制造技术探索

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1、预制混凝土箱涵设计与制造技术探索曹生龙收稿日期：2015-6-10前言2013年～2014年两年间，国务院下发了五个文件：《关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》、《关于加强城市基础设施建设的意见》、《关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》、《关于开展城市地下管线普查工作的通知》、《关于开展中央财政支持地下综合管廊试点工作的通知》，一场围绕“城市基础建设”的大幕已经拉开，近两年来各地相应有不少大型排水、排洪管道及综合管廊开工建设。不少地区通过当地水泥制品企业的努力，已取得不少合同，预制混凝土箱涵得到很大的发展。由于预制混凝土箱涵（简称为箱涵）在我国大规模应用尚属初

2、创阶段，免不了会有一些技术问题，如不能及时妥善解决，有可能对预制混凝土涵管的推广应用带来不利影响。本文就接触到的几个工程中所感受到的一些问题介绍如下，并提出个人看法，与大家共同探索预制混凝土箱涵的设计、生产及施工等技术问题，使预制混凝土箱涵得到良性的发展。1预制混凝土箱涵的管型设计1.1预制混凝土箱涵的接口预制混凝土涵管的连接方式是形成管道质量的重要因素。预制混凝土涵管的连接方式应保证：在管道全寿命过程中接口密封的可靠性；预制混凝土涵管的连接方式应能适应施工工艺的要求，简单方便；预制混凝土涵管的连接应便于生产制造；预制混凝土涵管的连接方式形式简单、成本低廉。箱涵连接形

3、式主要有两种：构件间带有纵向锁紧装置（纵向串接接口）的连接。构件间无约束锁紧装置的连接。构件间无约束锁紧装置的连接又分为刚性接口和柔性接口。（1）带有纵向锁紧装置的连接—纵向串接方式（涵管端面压缩胶圈密封）带有纵向锁紧装置的连接把每节管子连接成整体，所用的方法即是在涵管中预留穿筋孔道，管节安装时穿入高强钢筋螺杆或钢绞线，经张拉锁紧，管节就被串联成有一定刚度的整体管道，用以抗御基础不均匀沉降。因各节涵管间纵向具有压力，故此类管道常用涵管端面压缩胶圈形式形成接口密封（如图1所示）。接口密封材料需用遇水膨胀胶圈。管节连接的锚固孔及操作如图2、图3所示。纵向串接可以在两个管节

4、之间连接，也可在施工条件允许下，在多个管节间实施连接，以减少操作工序，加快施工工程进度。如图4所示，实施多个构件预应力张拉连接时，沟槽需在管节端部预留足够的操作空间。纵向锁紧锚固方式在锚固垫板上有可向穿筋孔道内灌注水泥浆的孔洞，在张拉及锚固施工完成后，从注浆孔向穿筋孔道内注入水泥细砂浆液，增加预应力筋与箱体之间的握裹力及防止纵向钢筋的锈蚀。如纵向串接钢筋采用无粘接预应力钢筋，可不予注浆（如图5所示）。纵向串接钢筋，可以贯穿整个箱涵管道管体（如图6所示），也有前后箱涵分别连接的方式。带有纵向锁紧装置的连接—纵向串接方式，使涵管连接成为一个整体的管道，虽然以胶圈作为密封材

5、料，但其接口已非柔性接口，而是刚性接口。因而当管道基础发生沉降时，在管体断面内产生沉降应力。贯穿式连接，纵向串接筋施加的预应力作用在整个箱涵断面上，可以以此平衡基础沉降应力，施加足够的纵向预应力以避免此类管道被折断。相邻箱体式连接，通过连杆把相邻两个箱体连接起来，对胶圈施加压力达到接口密封的要求，但此种连接方式未在箱体内形成预压应力，没有抵抗沉降应力能力，当沉降应力较大或纵向收缩位移较大时，有可能使箱体折断（如图7所示）。此种连接方式，应对管道地基及基础进行设计计算，并需控制施工质量。一般纵向贯穿式连接也只是构造要求对胶圈施加一定压力，纵向预压应力较小，因此还应从管道

6、基础着手，防止管道发生不均匀沉降。纵向串接另外几种方式，大都用于接口有抗渗防漏要求的小型箱涵：1）搭板连接型，两节箱涵间以钢板连接。采用钢板搭接（如图8所示），可防止箱涵管节间相对位移，保证接口的抗渗性能。制作方法是：a.箱涵预制时埋入连接件，在现场管节安装到位后，用钢板焊接连接或螺栓连接。b.连接件在现场后置，打孔安装膨胀螺栓再以搭板连接。连接件可用普通钢材或不锈钢材制作。2）螺栓连接，箱涵两端预留孔洞，安装时插入连接支架，并以螺栓连接（如图10所示）。3）嵌槽螺栓连接，箱涵两端预留嵌槽，安装时插入连接螺栓，以螺栓连接（如图11所示）。（2）构件间无约束锁紧装置的连

7、接管节间不带纵向锁紧装置，依赖承口与插口工作面的间隙压缩胶圈密封涵管的接口，因而称之为“工作面压缩胶圈密封”形式。构件间无约束锁紧装置的连接管节，又分为刚性接口和柔性接口方式。接口形式主要有以下几种：a.小企口接口，用砂浆或弹性材料密封（如图12所示）；b.大企口胶圈密封接口，分为带胶圈槽的接口和无胶圈槽接口、单胶圈密封和双胶圈密封接接口；c.钢承口接口，与大企口密封接口相同，可分为带胶圈槽的接口和无胶圈槽接口、单胶圈密封和双胶圈密封接接口。密封胶圈断面形式常用的为楔形胶圈和“O”形胶圈。当前已在预制混凝土箱涵中应用的接口有如下几种形式如图13～图1