陳 罡
(江西省交通工程質(zhì)量監(jiān)督站 南昌 330008)
九繞高速A5合同段K26+116涵洞位于星子北互通一處高填方路段,與線路夾角90°,孔徑1~4.0 m,涵洞長145 m,處于軟土地基地段。涵身采用鋼波紋管Q235熱扎鋼板壓制成型,為防止波紋管涵銹蝕,波紋管節(jié)出廠前對內(nèi)外表面進行了熱浸鍍鋅處理,鍍鋅層厚度≥63μm,平均鍍鋅層厚度84μm。洞口側(cè)墻基礎(chǔ)、八字墻基礎(chǔ)、洞口側(cè)墻身、八字墻墻身采用C20混凝土澆筑成型。鋼波紋管徑大于2 m時為便于運輸,將波紋管劃分成若干片,運至現(xiàn)場后用螺栓拼接而成。
鋼波紋管涵的選用必須遵循適用、安全、經(jīng)濟的原則,在滿足功能需求基礎(chǔ)上充分發(fā)揮鋼波紋管結(jié)構(gòu)的力學性能優(yōu)勢。設計中除應充分考慮工程項目的基本特征,包括公路等級、地形地貌、不良地質(zhì)狀況、路基修筑等方面之外,還應考慮下列因素:施工條件、便利性、養(yǎng)護條件、二次防腐[1]。其次,下列地段可以優(yōu)先考慮鋼波紋管涵洞,如:①不良巖土地基的涵洞,包括多年凍土、膨脹土、軟土、濕陷性黃土等;②人力資源缺乏或高危險、高原缺氧地區(qū)等工程;③砂石資源缺乏地區(qū),水泥、鋼材等運距較遠的邊遠地區(qū);④為加快施工進度,達到快速通車目的的應急搶險、救災等工程。
(1)優(yōu)質(zhì)土地基。未經(jīng)篩分的砂、碎石、砂礫土以及砂質(zhì)土都是比較理想的地基材料,但需清除10 c m以上的石塊等硬物。
(2)普通地基。普通地基,一般需設一定厚度的基礎(chǔ)。但若將涵管地基槽原狀土經(jīng)嚴格夯實(其夯實度到重型擊實密實度的90%以上)以后,也可直接將波紋管置于地基上。
(3)巖石地基。除設計要求有規(guī)定之外,波紋管不能直接置于巖石或混凝土基床上,因過于剛性的支承,不但會降低管壁本身所具有的良好柔性,而且還會減小涵管的承載能力。因此,對巖石地基應挖掉一部分軟巖,換填上一層優(yōu)質(zhì)土,并認真夯實。開挖軟巖溝槽,不能使用烈性炸藥和放深孔炮,以避免將過多的外層炸松散。巖石風化層地基不能作為基礎(chǔ),需換填3倍直徑寬度的填土。
(4)軟土地基。當涵管處于軟土地基上時,根據(jù)軟基厚度對軟土路基進行處理。①當軟基厚度小于2 m時,采用碎石進行換填;②軟基厚度大于2 m小于5 m時,采用清淤拋石處理方法;③大于5 m時,采用CFG基樁處理,然后在其上填一層大于50 c m厚的優(yōu)質(zhì)砂礫墊層,并夯實緊密。
(5)喀斯特地形地基。當涵管處于喀斯特地形時,采用特殊處理,增加地基整體性,使其沉降一致,一般換填100 c m砂礫或碎石,分層密實,地基表面向下50 c m及100 c m位置設2道雙向土工格柵,長度與涵洞通長。
(1)施工放樣。根據(jù)設計文件對涵洞的軸線、高程進行現(xiàn)場實地放樣,復核原地面與設計是否相符。若不符,進行工程變更;若相符,按施工方案確定涵洞基坑的開挖邊線,進行現(xiàn)場技術(shù)交底。
(2)挖基。基礎(chǔ)開挖有設計要求時,按照設計要求開挖地基;沒有設計要求時,基礎(chǔ)墊層厚和開槽寬度可參照廠家提供的參考表進行基礎(chǔ)開挖,見表1。為了便于機械碾壓,采用基礎(chǔ)標準寬度。
表1 鋼波紋管涵基礎(chǔ)寬度參考表
基坑開挖應按要求進行,當基底土為淤泥等不良土層時,應換填處理。應避免超挖,如超挖,應將松動部分清除?;A(chǔ)挖至標高的土質(zhì)基坑不得長期暴露、擾動或浸泡,并應及時檢查基坑尺寸、高程、基底承載力。符合要求后,應立即進行基礎(chǔ)施工。
(3)施工工藝流程[2]。放樣→基坑開挖→墊層施工→墊層驗收→管節(jié)安裝→安裝驗收→洞口工程→涵背回填→結(jié)束。
(1)基礎(chǔ)墊層施工。基坑開挖成型經(jīng)驗收合格后,便可進行基礎(chǔ)墊層施工,墊層材料可采用級配碎石或砂礫填筑。在進行底層施工時,要確保墊層的密實度符合設計要求。若設計有預拱度時,要進行預拱度設置。
(2)預拱度設置。埋設于一般土質(zhì)地基上的波紋管經(jīng)過一段時間后,常會產(chǎn)生一定的下沉,而且往往是管道中部大于兩端。因此,鋪設于路堤下的波紋管的管身要設置預留拱度。其大小根據(jù)地基土可能出現(xiàn)的下沉量、涵底縱坡和填土高度等因素綜合考慮,通??蔀楹荛L的0.2%~1%,見圖1。
圖1 預拱度設置示意圖
(3)管身安裝。管節(jié)安裝前準備工作:放出管涵軸線,打好中邊樁,在涵管中軸線和基礎(chǔ)范圍邊緣撒上白色灰線,測出基坑地面高程,對墊層進行質(zhì)量驗收,檢查涵管底部平整度、標高及基礎(chǔ)預拱度的設置,驗收合格后,即可確定涵管的位置、中心軸線、中心及標高。準備工作完成后進入管節(jié)安裝環(huán)節(jié)。
(4)管節(jié)拼裝、連接。①施工安裝時應在波紋管內(nèi)外壁涂刷瀝青涂層,以提高波紋管的抗腐蝕性能;②定出第一節(jié)波紋管的準確位置,以此為起點向兩側(cè)拼裝延伸,至涵管進出口端;也可從涵洞的一端向另一端進行拼裝,直到管節(jié)拼裝完畢;③拼裝環(huán)形圈由下向上順次拼裝;搭接部分上片波紋管覆蓋下片波紋管,沿圓周從兩側(cè)對稱連接,相鄰2片管節(jié)縱縫上下交替;④每節(jié)拼裝成型后,應測定截面形狀,達到標準再繼續(xù)拼裝,未達到標準應及時調(diào)整,采用定位拉桿固定,調(diào)整預緊螺栓,以達到設計的形狀;⑤涵管拼裝全部完成后,用定扭氣動扳手緊固所有螺栓,緊固后底螺栓用紅漆標識;⑥為保證達到螺栓扭力矩的要求值,在回填之前隨機抽取涵身縱向接縫處2%的螺栓,用頂扭扳手進行抽檢實驗。如任一螺栓扭力矩值達不到規(guī)定值,則應抽檢縱向和環(huán)向接縫所有螺栓的5%。如果上述抽檢試驗滿足要求,則認為安裝合格。否則應重新擴大檢測范圍檢測,直到測到的扭力矩值符合要求止;⑦外圈搭接處螺栓擰緊并符合要求后,為防止波形鋼片接縫和螺栓孔處滲水,在波形鋼片連接處和螺栓孔處采用專用密封材料密封;⑧安裝完畢后,在管內(nèi)外均勻涂刷2遍瀝青,瀝青可為熱瀝青或乳化瀝青,瀝青涂層的總厚度應不小于1 mm;⑨安裝完成對管節(jié)安裝質(zhì)量驗收合格后方可進行回填。鋼波紋管涵安裝實測項目可參照廠家提供的資料進行對照檢查,見表2。
表2 鋼波紋管涵安裝檢查項目表
(5)兩側(cè)及頂部回填。①兩側(cè)及頂部(0.5~2 m范圍內(nèi))回填材料要求與基礎(chǔ)換填材料一致,頂部2 m以上范圍采用路基填筑材料;②楔形部回填。鋼波紋管涵的楔形部密實度很重要,回填材料應采用C20細石混凝土;③涵管兩側(cè)部位回填。管身最大直徑兩側(cè)50 c m外可采用20 t的壓路機壓實,50 c m范圍內(nèi)應采用小型夯實機械夯實,避免大型機械設備對管涵的撞擊。填筑必須在涵管兩側(cè)對稱同步進行,兩側(cè)的回填土高差不得大于15 c m;④涵管頂部回填。涵管上方回填,厚度小于50 c m時采用手扶振動夯機壓實。管頂填土大于50 c m時,可采用20 t壓路機壓實;⑤涵管頂部及兩側(cè)20 m范圍內(nèi)不允許使用機械進行強夯;⑥從回填開始到涵頂填土結(jié)束,最終截面尺寸與組裝時的尺寸差異最大不得超過2%。如截面變形量超過變形范圍,應立即終止施工,查明原因,采取相應措施將變形量控制在標準要求范圍內(nèi)。
(6)施工注意事項。①地基為軟基時,一定要進行特殊處理,處理過后承載力應達到200 k Pa,合理設置預拱度。管頂上應鋪設土工格柵;②涵管回填材料應采用透水性好的天然砂礫或級配碎石;③涵管回填遇到分幅施工時,接頭處的回填相當重要,采用階梯法回填,保證接頭處管周回填壓實度達到96%。
(1)一般規(guī)定。①鋼波紋片在出廠前應嚴格按鋼波紋片加工驗收標準進行驗收,并進行必要的試拼裝;②鋼波紋片現(xiàn)場拼裝必須嚴格按設計以及鋼波紋涵施工規(guī)范的要求進行施工。
(2)基本要求。①每座波紋鋼板管涵單體出廠時,必須附有產(chǎn)品質(zhì)量合格證書;②鋼波紋片運至施工現(xiàn)場后,必須逐片檢查,凡在運輸過程中變形的鋼片不得使用;③基礎(chǔ)的地基承載力必須滿足設計要求(見表3),嚴禁超挖回填虛土;④鋼波紋管片在安裝時,拼接處必須清理干凈,以確保拼縫搭接緊密;⑤鋼波紋片安裝鋪設應平順、穩(wěn)固,管底坡度不得出現(xiàn)反坡,管涵內(nèi)不得有泥土、磚石等雜物;⑥采用有效措施,確保管涵外路堤回填土質(zhì)量;⑦高強螺栓緊固后,在二次防腐處理前,應在搭接處用密封防水材料涂裝。
表3 鋼波紋管涵基礎(chǔ)地基實測項目表
鋼波紋管涵具有良好的路用性能和使用功能,其特點是:對地基要求低、施工簡易、能夠快速安裝,施工工期短等,這些特點是普通涵管所無法相比的,所以在今后的新改建工程或路基養(yǎng)護工程中,鋼波紋管涵將會發(fā)揮積極的作用。
[1] 石 躍.論述鋼波紋涵管施工要點[J].城市建設理論研究,2012(11):226-227.
[2] 宋繼峰.淺談鋼波紋管涵施工工藝的質(zhì)量控制[J].山西建筑,2010(1):28-29.