陳超

(廣州市高速公路有限公司，廣東廣州　510000)

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鋼波紋管涵加固技術(shù)在高速公路中的應(yīng)用

陳超

(廣州市高速公路有限公司，廣東廣州510000)

摘要:結(jié)合廣明高速?gòu)V州段既有涵洞加固工程實(shí)例，介紹了鋼波紋管涵加固技術(shù)原理，從清淤、波紋管安裝、封端、注漿等方面，闡述了鋼波紋管涵加固施工技術(shù)，指出鋼波紋管涵具有延性好、變形能力強(qiáng)、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景十分廣闊。

關(guān)鍵詞:鋼波紋管涵，高速公路，涵洞，加固施工

1　概述

在我國(guó)公路建設(shè)過程中，涵洞是一種重要且常見的結(jié)構(gòu)設(shè)施，多年來一直采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，但是隨著營(yíng)運(yùn)年限的增加和周圍地質(zhì)環(huán)境的影響，涵洞會(huì)出現(xiàn)沉陷、跳車等病害，給公路行車帶來安全隱患［1］。傳統(tǒng)的涵洞加固工程常采用的方法有加大截面加固法、外包鋼加固法、預(yù)應(yīng)力加固法和改變結(jié)構(gòu)傳力途徑加固法等，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，應(yīng)用新技術(shù)、新材料、新工藝進(jìn)行工程加固的化學(xué)灌漿法、粘鋼錨固法、碳纖維加固法應(yīng)運(yùn)而生，并開始廣泛應(yīng)用于各類加固工程中［2］。其中鋼波紋管涵作為一種新材料及新結(jié)構(gòu)，具有延性好、變形能力強(qiáng)、施工技術(shù)難度低及周期短等優(yōu)點(diǎn)，在高速公路新建涵洞和既有涵洞加固施工中得到越來越多的應(yīng)用。

波紋鋼板在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家使用已經(jīng)100多年，1896年美國(guó)率先進(jìn)行了波紋鋼板通道、涵管的可行性研究，首次應(yīng)用于公路涵洞。1923年美國(guó)鐵路工程協(xié)會(huì)在伊利諾斯州中央鐵路進(jìn)行了波紋鋼板通道的測(cè)試。此后，波紋鋼板涵產(chǎn)品在美國(guó)、加拿大地區(qū)公路工程中廣泛應(yīng)用，并且制定了相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)制造、施工安裝手冊(cè)。日本、韓國(guó)等東亞國(guó)家自20世紀(jì)80年代～90年代開始相應(yīng)制定了金屬波紋管橋涵的技術(shù)規(guī)范，并廣泛使用。我國(guó)在20世紀(jì)末到21世紀(jì)初，波紋鋼板已開始大規(guī)模應(yīng)用。2008年，交通部發(fā)布并實(shí)施了部頒標(biāo)準(zhǔn)JT/T 710—2008公路橋涵波形鋼板，2010年交通部發(fā)布JT/T 791—2010公路涵洞通道用波紋鋼管(板)，為波紋鋼板在我國(guó)的推廣應(yīng)用提供了更有利的條件(見圖1，圖2)。

圖1　鋼波紋管涵用于新建涵洞

圖2　鋼波紋管涵用于加固涵洞

2　加固應(yīng)用實(shí)例

2．1工程概況

本次加固的涵洞位于廣明高速公路廣州段的金山大道路段?，F(xiàn)有金山大道為一級(jí)公路，路基寬度42．0 m，兩側(cè)各2個(gè)車道正常通行，且車流量較大，中間為綠化帶。廣明高速?gòu)V州段與金山大道共線，采用路基+高架橋方案，將金山大道中間綠化帶拓寬作為廣明高速主線，同時(shí)將兩側(cè)原有通行車道外移，重建完成后交還地方使用，最終形成中間為高速公路，兩側(cè)為地方路的形式(見圖3)。

圖3　廣明高速行車斷面圖

由于金山大道既有涵洞使用年限較長(zhǎng)，部分涵洞出現(xiàn)病害。因此，為了減少舊涵拆除重建對(duì)金山大道現(xiàn)有交通影響及施工風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)調(diào)查、計(jì)算分析，對(duì)金山大道不能滿足廣明高速使用要求的部分既有涵洞進(jìn)行加固處理。

2．2調(diào)查分析

1)既有涵洞調(diào)查。

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)勘查發(fā)現(xiàn)，金山大道既有涵洞盡管存在一些開裂、掉角、露筋、銹蝕、錯(cuò)臺(tái)、管節(jié)不均勻下沉等病害，但總體而言，涵洞的墻體結(jié)構(gòu)還算完好(如圖4，圖5所示)。但是金山大道涵洞使用年限較長(zhǎng)，由于養(yǎng)護(hù)不到位，以及道路周邊地形、地貌環(huán)境的變化，涵洞的淤積情況比較普遍，涵洞進(jìn)出口相接的邊溝淤積嚴(yán)重。

圖4　RK9+410蓋板涵現(xiàn)狀

圖5　RK10+158.9圓管涵現(xiàn)狀

2)既有涵洞使用功能分析。

現(xiàn)場(chǎng)勘察表明，金山大道路段周邊無大范圍的匯水區(qū)域，涵洞內(nèi)部無大量積水長(zhǎng)期積聚痕跡，涵頂無水流滿灌造成的雜物掛頂現(xiàn)象，現(xiàn)有涵洞凈空尺寸滿足排水功能要求。此外，通過對(duì)廣明高速公路金山大道路段既有涵洞現(xiàn)狀的調(diào)查，并對(duì)廣明高速公路新建涵洞設(shè)計(jì)與金山大道既有涵洞設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)比分析表明:金山大道路段既有涵洞過水?dāng)嗝娉叽鐫M足廣明高速公路涵洞的排水功能要求。

根據(jù)調(diào)查結(jié)果分析，廣明高速公路金山大道路段既有涵洞結(jié)構(gòu)狀況良好，過水?dāng)嗝娉叽鐫M足排水功能要求，既有涵洞可以進(jìn)

2．3鋼波紋管涵加固技術(shù)的工作原理

鋼波紋板是將一定尺寸的結(jié)構(gòu)用鋼板壓制成波紋形狀的特定規(guī)格的結(jié)構(gòu)用鋼板。從材料特性與結(jié)構(gòu)功能上看，采用強(qiáng)度高、適應(yīng)變形能力強(qiáng)的鋼波紋板結(jié)構(gòu)(見圖6)，不僅具有適應(yīng)地基與基礎(chǔ)變形的能力，而且由于軸向波紋的存在使其具有優(yōu)良的受力特征(管軸向變形補(bǔ)償能力)，能在軸向和徑向同時(shí)分布因荷載引起的應(yīng)力應(yīng)變，可以更大程度上分散荷載效應(yīng)，更好地發(fā)揮了鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)(見圖7)。

圖6　工廠預(yù)制管片

圖7　管節(jié)受力示意圖

內(nèi)襯鋼波紋管舊涵加固方法是在既有涵洞內(nèi)部設(shè)置鋼波紋管，鋼波紋管與舊涵之間用混凝土填筑，使鋼波紋管與舊涵形成一個(gè)共同受力的整體結(jié)構(gòu)。下面是1-1．5圓管涵、1-2．0×2．0蓋板涵的加固示意圖(見圖8，圖9)。

圖8　1-1.5圓管涵加固示意圖

圖9　1-2.0×2.0蓋板涵加固示意圖

2．4鋼波紋管涵加固施工工藝

鋼波紋管涵加固施工分為清淤、安裝、封端、注漿、調(diào)順排水、檢查養(yǎng)護(hù)幾個(gè)步驟。

1)清淤。

將舊涵洞腔內(nèi)的雜物、泥沙、水等清除干凈，并對(duì)舊涵洞的病害進(jìn)行檢查，一并清除剝落混凝土碎屑，對(duì)裸露的鋼筋進(jìn)行除銹防腐處理，對(duì)涵臺(tái)裂縫、裂開的伸縮縫進(jìn)行修補(bǔ)處理。

2)波紋管安裝。

按設(shè)計(jì)圖紙要求，將波紋管涵分節(jié)吊裝至涵洞洞口，并利用卷揚(yáng)機(jī)分節(jié)拖入指定位置，按圖紙示意安裝完畢后，對(duì)管節(jié)端、底部?jī)蓚?cè)、頂部設(shè)置均勻支墊墊塊，墊塊可用砂漿砌磚或混凝土預(yù)制塊，隨后可進(jìn)行下一個(gè)管節(jié)的安裝，與之前的管節(jié)進(jìn)行連接，之后設(shè)置墊塊固定該管節(jié)，依次進(jìn)行。

3)封端。

所有管節(jié)安裝完畢之后，對(duì)波紋管涵和舊涵之間的端部空隙部分進(jìn)行封端處理，并在涵底高程較大的一側(cè)預(yù)留泵送口和排氣孔，若受地形限制也可視實(shí)際情況而定。封端完成后靜置48 h，待達(dá)到一定強(qiáng)度之后再進(jìn)行下一步驟。

4)注漿。

注漿過程可大致分為三步:a．泵送小石子混凝土(或水泥砂漿)，直至無法泵送為止，插入注漿鋼花管，封堵泵送口，預(yù)留鋼花管注漿口及排氣口。b．通過鋼花管壓力注入砂漿，壓力值宜為0．8 MPa～1．2 MPa，壓漿至排氣孔排出的漿液濃度與入口一致為止。c．檢測(cè)注漿質(zhì)量，若有較大縫隙或氣泡，改用壓力注水泥漿。最后封閉出漿口，需保持5 min的不小于0．8 MPa穩(wěn)壓期。

5)調(diào)順排水。

加固鋼波紋管涵兩個(gè)端部和新建混凝土涵之間，采用C20細(xì)石混凝土順接，以利排水通暢。

6)檢查與養(yǎng)護(hù)。

施工完畢后兩年內(nèi)，應(yīng)設(shè)專人定期對(duì)加固鋼波紋管涵進(jìn)行檢查，并作詳細(xì)記錄，重點(diǎn)檢查鋼波紋管的變形和銹蝕，并進(jìn)行定期防腐保養(yǎng)。

現(xiàn)廣明高速金山大道段部分既有涵洞加固工程已全部完成，施工速度快，節(jié)省了工期，并且有效的避免了開挖施工而造成交通中斷，取得了預(yù)期的效果(見圖10)。

圖10　1-2.0×2.0蓋板涵加固完成圖

3　結(jié)語

采用內(nèi)襯鋼波紋管加固技術(shù)對(duì)廣明高速?gòu)V州段既有涵洞進(jìn)行加固，避免了開挖施工，消除了施工作業(yè)對(duì)現(xiàn)行交通的影響，具有良好的社會(huì)效益。此外，鋼波紋管涵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，大大縮短了工期，減少了工、料、機(jī)的投入，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。因此，隨著經(jīng)驗(yàn)的積累和認(rèn)識(shí)的提高，鋼波紋管涵在高速公路建設(shè)中必將具有更加廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn):

［1］ 劉慶濱．鋼波紋管涵在高速公路中的應(yīng)用［J］．交通世界(建養(yǎng)·機(jī)械)，2013(9):150-151．

［2］ 李雋，劉宏偉．既有混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)研究現(xiàn)狀及新進(jìn)展［J］．山西建筑，2008，34(26):99-100．

中圖分類號(hào):U412．366

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1009-6825(2016)17-0142-02

收稿日期:2016-04-07

作者簡(jiǎn)介:陳超(1989-)，男，碩士，工程師行加固利用。部分既有涵洞利用改造后填土較厚，最厚的超過11 m，如進(jìn)行開挖重建，將造成交通中斷及安全隱患。為最大限度利用既有涵洞，避免對(duì)金山大道的開挖而造成交通中斷的后果，達(dá)到降低造價(jià)、縮短工期的目的，經(jīng)研究討論，擬采用內(nèi)襯鋼波紋管加固方法對(duì)既有涵洞進(jìn)行加固。

On consolidation of steel corrugated pipe culvert on expressways

Chen Chao
(Guangzhou Highway Co．，Ltd，Guangzhou 510000，China)

Abstract:Combining with the existing culvert consolidation project of Guangzhou section along Guangzhou-Gaoming expressway，the paper indicates the principle for the consolidation technique of steel corrugated pipe culvert，illustrates it construction technique from the desilting，installation of corrugated pipe，end sealing and grouting，and points out the culvert has better ductility and strong deformation with short construction periods，so it has broad application．

Key words:steel corrugated pipe culvert，expressway，culvert，consolidation construction