“三高”钢波纹管涵施工工法

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中铁十五局集团第一工程有限公司青海花大9标钢波纹管涵施工工法高海拔、高寒缺氧、高速公路钢波纹管涵施工工法一、前言随着我国公路建设的突飞猛进，设施准备制造技术的不断发展完善，越来越多的结构装备应用于桥涵施工。高海拔、高寒缺氧、高速公路山区跨越小溪沟谷的涵洞多采用钢波纹管做涵身传统涵洞洞口的方式，取代传统设计的盖板涵及拱涵设计。青海省花石峡至久治高速公路的HD9标的线路从阿尼玛卿山区的雪山峡谷中跨越，地势复杂，气候多变、夏季短暂、冬季漫长，属典型的高原大陆性气候，春季较干旱，夏季多冰雹,雨量集中,冬季严寒而漫长。年平均气温—0。6度，年平均降雨量141。1mm，最大积雪深度16cm，主导风向为西风，最大冻深2。77米.在此环境下，传统的施工设计无法快速、高效、优质的满足施工生产需要，现代科技下生产的钢波纹管涵适应特殊环境下的快速、高效、优质施工。我标段路基最长段落有800米，路基成型后作为预制梁场,路基段落间隔设置3道直径4米钢波纹管涵,我标段采用成都航发边坡防护工程有限公司生产的YTHG—4—4。5型号钢波纹管。钢波纹管涵主要材料1、钢材钢板符合GB/T912或GB/T3274的规定,钢板牌号为Q235-A，其化学成分及力学性能符合GB/T700的规定;钢板牌号为SS400，其化学成分及力学性能应符合国内相应产品标准规定，钢板的尺寸及允许误差符合GB/T719的规定.波纹涵管法兰连接采用普通螺栓、螺母连接，钢的化学成分及力学性能符合GB/T3077的规定，螺栓的性能指标符合GB/T1231中性能等级为8。8的规定;采用45号钢材料制作,钢的化学成分及力学性能符合GB/T699的规定，螺母的性能指标符合GB/T1231中性能等级为8H的规定。2、镀锌处理金属波纹板热镀锌处理，镀锌处理需满足几个项目要求,平均附着量大于等于600g/m2，最终附着量大于等于425g/m214

1中铁十五局集团第一工程有限公司青海花大9标钢波纹管涵施工工法,平均厚度不小于84um，最低厚度不小于60um，镀锌层均匀性及附着性要求镀层厚度均匀、经硫酸铜溶液浸蚀5次不变红,镀层应与金属结合牢固，经锤击试验不剥落、不凸起、外管涂层均匀、颜色一致、无漏镀、漏铁等缺陷。钢波纹管涵特点及适用范围1、施工操作工艺简单，施工方便，不需要大型机械设备，施工速度相对较快，节省设备投资，降低工程造价。2、有利的解决北方地区霜冻对桥梁和管涵砼结构的破坏问题.3、减少或根本舍弃了常规建材，如水泥、黄砂、石子、木材的使用，环保意义深远。4、 结构受力情况合理，荷载分布均匀，并有一定的抗变形能力。5、采用标准化设计，生产、设计简单，生产周期短.6、钢波纹涵管有圆形、椭圆形、半圆形等，进出口也可按照边坡比例做成斜口,加工波纹管管径范围0．5～8m，管壁厚度为3mm～7mm，能够满足填土0．5～40m厚的需要。由此可见钢波纹涵管是替代圆管涵、盖板涵、拱涵和小桥的优质公路建材。该产品具有工期短、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,尤其应用在高寒冻土地区、软土路基地带，具有明显的经济效益.一、工艺原理及施工方法1、工艺原理在公路涵洞中，涵洞的不均匀沉降是其破坏的主要型式之一。从材料与结构和功能的本质关系上分析，采用柔性、高强度的金属波纹涵管洞，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，轴向和径向同时分布因荷载引起的应力应变,可以更大程度上分散荷载的应力集中，更好地发挥钢结构的优势。尤其在多年冻土、软土、膨胀土、湿陷性黄土等不良工程岩土地区及深浅填土路段，利用波纹管结构修筑涵洞更具有优势.钢波纹管涵施工工艺流程施工准备材料检验测量放样基础开挖基底处理涵背回填基础施工地基承载力检测一字墙施工整管节拼装连接成品检测、验收14

2中铁十五局集团第一工程有限公司青海花大9标钢波纹管涵施工工法施工准备材料检验测量放样基础开挖基底处理涵背回填基础施工地基承载力检测一字墙施工整管节拼装连接成品检测、验收2、钢波纹管涵安装操作方法钢波纹管涵施工工艺:测量放线基坑开挖垫层施工钢波纹管组装洞口铺砌台背填筑1）测量放样根据施工图设计放出涵洞轴线位置，以及涵洞与主线相交角度，根据原地面具体情况和图纸所给数据放出开口线并用石灰撒线。2）基坑开挖基坑开挖时，人工配合挖掘机进行,按设计标高、施工底宽4.12m，高为2m，开挖坡度为1:1的基坑，涵洞基底开挖时预留工作宽度100cm.并对基底整平夯实。检测地基承载力不得低于0。25MPa，否则应进行换填。3)垫层基底检查合格后，根据设计对涵洞进行垫层填筑，涵底垫层采用砂砾填筑压实。厚度为2米，每层砂砾填筑30cm，砂砾最大粒径不超过50mm，应采用级配良好的砂砾填筑。4）波纹管安装14

3中铁十五局集团第一工程有限公司青海花大9标钢波纹管涵施工工法(1)安装前工作：检查钢制波纹板涵洞底部平整度、水平、标高；确定涵管的位置、中心轴线、中点。（2）拼装要求：所有螺栓的预紧力矩为340N·m±70N·m，拼装后中径误差为标准中径的±1%.基础放样时应在涵洞纵向适当预留一定的预拱度，一般在0。4%～1.0％之间。基础整平夯实后方可在现场安装波纹管，板底与基础之间禁止出现不密实现象。波纹管安装完成后，进行尺寸检测，合格后进行热沥青防腐处理，验收后方可进行土方回填。（3）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,直至两端。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。螺栓的螺纹部涂上润滑剂，套上垫圈由内向外插入孔位，对面套上垫圈旋上螺母，用套筒扳手预紧螺母。（4）拼装环形圈:由下向上顺次拼装。轴向搭接宽度为120mm，搭接部分上板覆盖下板,圆周向连接采用阶梯形，即上面两块板的连接叠缝与下面两块板的叠缝错位,连接孔对正后，用涂上润滑剂的螺栓，套上垫圈（遇谷用凸垫,遇峰用凹垫，不得装反）由内向外插入孔位，用套筒扳手预紧螺母。当直径较大为了加快施工时采用汽车吊装上部环形圈合拢。（5）圆周向拼装满三波纹板时，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。（6）管涵拼装全部完成,用电动扳手，按预紧力扭矩340N.m±70N.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.两侧波纹板对称安装。（7)钢制波纹板涵管外圈搭接处用预紧力扭矩符合要求后,可用环氧树脂砂浆或专业密封胶封填,以防波纹板连接处渗水。(8）波纹管安装完成后,两测砂砾回填应平衡进行，每层压实厚度不大于20cm,并用机械夯实。5）洞口铺砌洞口铺砌采用C30混凝土浇筑。14

4中铁十五局集团第一工程有限公司青海花大9标钢波纹管涵施工工法混凝土浇筑要求：配合比符合设计要求,振捣采用插入式，振捣时注意观察到混凝土不再下沉，表面泛浆，水平有光泽时即可缓慢抽出振捣棒。6）台背回填（1)回填料回填料应倾倒在结构两侧1倍直径以外，回填料应符合设计要求。（2）回填布料结构两侧回填应对称施工，分层回填,每层厚度不大于20cm。对于有端部挡墙的情况，从两端向结构的中心进行回填;对于没有端部挡墙的情况,从结构的中心向两端进行回填;(3）压实结构近处用机械夯实，涵洞两侧回填应采用振动压路机压实，压实度不小于96％。涵管上方当回填厚度小于50cm，采用，静碾压路机压实，压实度不小于96％。当涵管顶填土大于50cm后,方可采用压路机施工，每层厚度20cm，压实度大于等于96％。一、资源投入及施工部署1、人员准备由路基一队上场施工,队长1人,技术员1人，试验员2人、质检员1人、安全员1人、测量员2人,压路机司机1人，装载机司机1人，挖掘机司机1人，吊装司机1人，汽车司机1人(取土场集中取土），普工10人。2、机械准备考虑到缩短工期,方便路基施工作业的大规模开展，尽快完成钢波纹管涵施工作业，结合我标段的实际情况，上场压路机1台，挖掘机1台，装载机1台,25吨汽车吊1台，汽车4辆。3、原材料试验对于基础垫层填筑用砂砾进行材料试验合格后方可用于涵洞填筑施工。(一）、主要资源投入见下表。序号名称数量备注1神钢250挖机1台可流水施工14

5中铁十五局集团第一工程有限公司青海花大9标钢波纹管涵施工工法225吨汽车吊1台可流水施工350临工装载机1台可流水施工4压路机1台可流水施工5测量仪器1套可流水施工其他辅助机具及安全设施参照混凝土涵洞配置。(二）、施工部署1、优先施工K89+940高填方段落的钢波纹管涵施工,然后依次流水作业K89+740和K89+520另外两道钢波纹管涵施工。2、严格按照工序施工程序控制施工,并且按照监理程序报验，每道工序验收合格方可进行下道工序施工。一、钢波纹管涵应用标准及质量控制1、应用的国家标准、行业规范和标准1.1中华人民共和国行业标准《公路工程施工安全技术规程》JTJ076—95114

6中铁十五局集团第一工程有限公司青海花大9标钢波纹管涵施工工法。2中华人民共和国行业标准《公路工程质量检验标准》(土建工程）JGJF80/1—20041。3中华人民共和国行业标准《钢结构工程高强螺栓连接的设计、施工及验收规程》JGJ82—911。4中华人民共和国行业标准《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50—20112、过程控制检查表波纹钢板管涵安装实测项目表项次项目检查规定值或允许偏差检查方法1管涵基础压实度(%）达到设计波纹管涵轴线：投影下的土基每6m测一处，但不少于二处2管涵轴线偏位（mm）20经纬仪或拉线：每6m测一处，但不少于二处3管涵内底高程（mm）±10水准仪:每6m测一处，但不少于二处4安装管涵内径（mm）±1%尺量：但不少于二处模板、支架及拱架制作时的允许偏差项　　　　目允许偏差(ｍｍ）钢模板制作外形尺寸长和高０，－１肋高±５边面端偏斜≤0.5连接配件的孔眼位置孔中心与板面间距±0.3板端中心与板端间距０,－0。5沿板长、宽方向的孔±0.6板面局部不平1.0板面和板侧挠度±1.0模板、支架及拱架安装时的允许偏差项　　　目允许偏差(ｍｍ）模板标高基础±１５柱、墙和梁±１０模板内部尺寸上部构造所有构件＋５，０基础±３０轴线偏位基础１５柱、墙８14

7中铁十五局集团第一工程有限公司青海花大9标钢波纹管涵施工工法装配式构件支承面的标高＋２，－５模板相邻两板表面高低差２模板表面平整５预埋件中心位置３支架和拱架纵轴的平面位置跨度的１／１０００或３０曲线形拱架的标高＋２０,－１０3、成品保护3。1施工过程妥善的保护好放样的水准点。3。2拆除模板时不得用大锤、撬棍硬砸猛撬,以免混凝土的外形和内部受到损伤.3.3混凝土浇筑完成后及时用土工布覆盖，并洒水养生，防止混凝土收缩开裂。3。4钢波纹管内外两侧涂刷防腐沥青。4、质量记录4。1原材料（水泥、砂、石、钢波纹管涵）进场检验报告。4。2放样及复核记录。4.3混凝土浇筑记录4.4隐蔽工程验收记录4.5混凝土强度试验报告六、安全、环保技术措施安全及环境保护4.1安全 1）配备专职安全员,用于施工现场的安全帽必须符合质量标准，进入现场的每个人都应佩戴安全帽，并严格按照规定佩戴。 2）基坑开挖，随时掌握土体情况，避免基坑坍塌. 3）基坑较深时，要在四周设置好安全围护栏。 4）严格按照施工规范和安全操作规程施工,在作业地点挂警告示牌，严禁违章操作野蛮施工。 5）各专业施工人员都要参加专业安全教育，考试合格后才能上岗，特殊工种更要经过培训持证上岗。 614

8中铁十五局集团第一工程有限公司青海花大9标钢波纹管涵施工工法)施工操作人员佩带安全防护工具，现场操作人员戴安全帽，禁止酒后作业，穿拖鞋上岗。吊装作业起重臂下严禁站人,并有专人指挥.7）施工现场设置足够的照明装置，以便施工，夜间施工设红色标志灯以警示. 8）积极配合业主做好文明施工管理工作，做到施工现场标识醒目，布局合理,施工人员持证牌上岗. 9）吊车和吊具上的钢丝绳,均应符合设计要求，使用时应有专人检查维修。基坑四周设置栏杆进行防护. 10）所有的机电设备要专人操作，各种设备的操作员应熟悉掌握设备性能、路线、电源等，专人负责检修（定期检修），使用前应先进行检查，发现问题及时解决。4.2环境保护1)在施工时，要注意环保，严格按照环保措施进行施工,施工的废水、废料不得乱倒要运到指定的地方进行必要处理，严禁直接排往附近草地和河流等,基坑开挖的废土运到弃土场. 2)防止水质污染措施:凡需要进行砼搅拌作业的现场，必须设置沉淀池，使清洗机械和砼等的废水经过沉淀后，方可沿排污流路线排出，并应防止蔓延. 3）水泥等粉细散装材料,采取室内堆放,运至工点后用棚布遮盖,卸运时采取必要的措施,减少扬尘.施工垃圾及时清运，适量洒水，减少扬尘。 4）施工中生态保护措施：根据要求,对施工场地内的特殊意义的树木及野生动物生长环境进行保护.按照设计要求认真做好绿化工作。在本工程施工中和完工后，对破坏的环境要及时整治,防止水土流失。 七、经济效益分析1。金属波纹管涵是一种柔性结构,波纹管在结构上具有横向补偿位移的优良特性，可充分发挥钢材抗拉性能强、变形性能优越的特点,具有较大的抗变形和抗沉降能力，特别适合于软土、膨胀土、湿陷性黄土等地基承载力较低地区和地震多发地区2.由于金属波纹管涵施工简单且施工工期短（一般一道涵洞的施工时间在三个工作日以内)，减短了多年冻土的裸露时间,冻融量小，故特别适用于多年冻土地区.金属波纹管涵施工时对环境的破坏小,适用于生态环境脆弱的地区。3。金属波纹管涵施工只需对基础和进出口进行处理，砂、石材料用量小,故适用于砂、石材缺乏的地区.14

9中铁十五局集团第一工程有限公司青海花大9标钢波纹管涵施工工法4.金属波纹管涵施工只需很少的人工,故适用在劳动力缺乏地区。5。金属波纹管代替钢筋混凝土进行涵洞施工有利于解决北方寒冷地区冬季管涵混凝土结构的破坏问题，适用于高原地区。6.由于采用标准化设计、生产，设计简单，生产不受环境影响，进行集中工厂化生产，生产周期短，故适用于质量要求高、工期紧的工程项目。二〇一四年二月二十五日14

10中铁十五局集团第一工程有限公司青海花大9标钢波纹管涵施工工法涵洞底垫层施工前的原地面处理（涵洞基地开挖前草皮清理堆码)14

11中铁十五局集团第一工程有限公司青海花大9标钢波纹管涵施工工法涵洞底砂砾垫层施工完成后进行波纹管拼装(吊车配合拼装Ф4米直径大波纹管涵顶管片加快进度）14

12中铁十五局集团第一工程有限公司青海花大9标钢波纹管涵施工工法（镀锌钢波纹管涵外侧涂刷防腐沥青漆）(钢波纹管涵管片接缝密封胶处理）14

13中铁十五局集团第一工程有限公司青海花大9标钢波纹管涵施工工法（钢波纹管涵电动工具紧固螺栓）钢波纹管涵施工完成后及时路基填筑成型14