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YTHG钢波纹管加固渗井在京石改扩建工程中的应用

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浏览:- 发布日期:2017-12-29 13:03:15【

在高速公路改扩建工程中,在设计施工中通常采 取下挖横向通道保证净空以降低路基高度的方案,同 而降低工程造价。为解决通道排水问题,常规方法为 采取在一侧修筑钢筋混凝土渗井的方案。但钢筋混凝 土渗井开挖面积大、工期长、成本高。钢波纹管建材 以其安装速度快、重量轻、耐久性好、适应地基的变 形能力强等诸多优点已经逐步应用于国内工程中。目 前采用YTHG 钢波纹管渗井( 如图1) 代替钢筋混凝 土渗井在国内是一项新技术,首例是于2009 年应用 于大广高速。钢波纹管材料为SS400 或Q235 热轧钢 板,直径通常在8 ~ 12m 范围,最大埋深16m 左右。 钢波纹管渗井安装方便、施工周期短、有利环保、开 挖面积小、造价低,在公路改扩建工程施工中发展前 景非常广阔。钢波纹管涵加固 1 钢波纹管渗井受力机理 YTHG 钢波纹管抗变形能力较强。由钢板在轴向 方向形成波形,因轴向波纹的存在,最大限度的调整 和分散了由土的侧压力等原因产生的集中应力,波纹 在一定范围可改变应力的方向,使得局部应力减小, 起到分散的作用,从而有较大抗弯和抗压能力。 由于波纹管渗井平面形状为圆形,承受水平环向 的水土侧压力,断面会发生微小变形,故根据波纹管 壁厚、波高和波距等参数,有最大埋深规定。通过与 周围土体的相互作用,管壁与土介质密切结合,大大 增加了管壁与土介质之间的摩阻力,形成土体和波纹 图1 钢波纹管渗井工程 管结构相互作用体系,共同承担荷载,故波纹管沿轴 向变形将受到较大的约束,抗变形能力较强。钢波纹管涵加固2 钢波纹管渗井适用范围 YTHG 钢波纹管是一种柔性结构,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 本期专题 60 2015 年1 期( 总第121 期) 土地区、寒冷地区和地震多发地区,具有明显的经济 效益。钢波纹管涵加固 3 工程简介 京石改扩建工程K127 + 649. 505 渗井为拼装型 YTHG 钢波纹管,半径4. 0m,深度10m,波纹管井壁 外侧设计为0. 5m 厚砂垫层,底部设C30 环形混凝土 井壁支撑,顶面设1. 5m 高、0. 6m 厚C30 混凝土井 圈,井圈外侧设计为三七灰土渗井护圈。渗井与集水 井对应设置,用内径50cm 镀锌螺旋波纹钢管连接, 组成排水、渗水导流一体的排水系统,以解决下挖通 道排水。 钢波纹管渗井材料要求: YTHG 钢波纹管及螺栓、螺母等采用热浸镀锌防 腐,按强腐蚀性环境要求处理: 波纹板热镀锌单面附 着量≥600g /m2,螺栓、螺母镀锌单面附着量≥350g / m2。波形钢板的外观质量除应满足GB /T6725 外,还 应符合JT /T791 - 2010 中的规定。 表1 波形钢板的外观质量 序号项目要求 1 切口平直,无明显锯齿现象 2 颜色表面色泽均匀、无明显缺损 3 整体外观 表面平整光滑、无损伤、破裂、孔洞, 波形无明显变形 4 机械划痕不明显 5 端面错位≤5mm 表2 YTHG 钢波纹管渗井规格 型号管径/m 壁厚/mm波距/mm波高/mm 最大埋深/m YTHGS - 8 - 2. 5 8. 0 2. 5 200 55 16 4 钢波纹管渗井设计、施工介绍 波纹管渗井截面形状为圆形,每个圆周由8 ~ 18 块截面为弧状的波纹板连接组成,采用同管径渗井拼 接采用高强螺栓紧固,专用密封胶密封。 波纹管渗井设计方案一般有以下2 种: 渗井深度 小于等于10m 时,一般采用同一管径的波纹管,如遇 特殊地形( 流沙层等) 也可采用分段变径的方式; 渗 井深度大于10m 时,采用分段变径的方式,一般每4 ~ 8m 的高度变径一次。 施工方案有以下2 种: 沉管法,适用于渗井深度 不大于10m 但地质条件较差的情况或者渗井深度大于 10m、采用分段变换管径的情况。一般先拼装4 ~ 5m, 拼装完毕后,用吊车将拼装好的管吊至第一次开挖深 度的井底,然后开始人工配合机械在井内挖土,边挖 边沉管、往上拼接板块,直至将管全部下至就位后外 侧回填。若为变径渗井,大直径波纹管就位后开挖内 侧小直径波纹管,逐级循环至施工; 开挖回填法,渗 井深度不大于10m,地质情况良好时,可直接开挖至 渗井底,组装及吊装钢波纹管,边组装边进行回填 施工。钢波纹管涵加固 5 施工工艺 经查询地质勘探报告,K127 + 649. 505 渗井位置 土质良好,故采用开挖回填法。钢波纹管涵加固 5. 1 准备工作 所用设备、材料: 吊车一台、发电机一台、气泵 一台、定扭扳手、汽动扳手、撬棍、钢波纹板片、20 × 45mm 螺栓、密封胶及附属配件等。 5. 2 施工工艺 场地整平→测量放样→挖土至设计井深→抄平放 线、环形混凝土井壁支撑浇筑→波纹板防锈处理→拼 装钢波纹管5m→吊装下放钢波纹管、定位→外围围 槽灌砂→向上拼装波纹板、灌砂( 至完成) →铺设封 底垫层→埋设横向排水管→井圈浇筑。 钢波纹管涵加固5. 2. 1 测量放样 根据设计图纸指定坐标找到平面内渗井中心位 置,初步整平,以设计图纸给定的外圆半径R + 50cm 画圆,精确整平。 5. 2. 2 基坑开挖 采用人工配合挖掘机进行开挖。挖至标高的土质 基坑不得长期暴露,扰动或浸泡,并应及时检查基坑 尺寸、高程,符合要求后,应立即进行环形混凝土井 壁支撑浇筑。 5. 2. 3 钢波纹管的拼装 在渗井附近平整场地组装钢波纹管,安装前采用 乳化沥青或热沥青对板件内外均匀喷涂2 遍,以提高 使用寿命。涂层厚度为0. 5 ~ 1mm,涂层应均匀光滑、 连续、无肉眼可分辨的孔隙、裂缝、脱皮及其他缺 陷。本工程每个圆周由8 块波纹板组成,主体采用分 段拼装施工的方法,安装板片采用吊车吊装,板件之 间采用高强螺栓连接。板件环向搭接的重叠部分边缘 至最外缘螺栓孔距离大于5cm,搭接螺栓孔边缘距离 由设计的弧长、波形参数确定,设计孔位时避开最大 应力集中区。板件拼缝间采用密封胶封堵,用撬棍调 整板件,穿好螺栓,用汽动扳手紧固,此后逐节依次 拼接。 5. 2. 4 钢波纹管的吊装 拼装完5m 高度后,采用吊车将拼装好的钢波纹 管平稳吊起,缓缓放入基坑内,底部井壁支撑埋设定 位钢筋,保证一次就位。检测钢波纹管的平面位置、 竖直度应满足设计要求。钢波纹管涵加固 5. 2. 5 钢波纹管外围灌砂、板块拼接。 当确保钢波纹管渗井坐标、位置合格后四周分4 ~ 6 个位置同时回填粗砂,以免侧压力不均匀井壁发生变 形,采用水沉法使回填后的粗砂密实。之后可采用单 块板件逐步拼接、回填的循环工艺至拼装完成。 5. 2. 6 底部过滤层施工 渗井成型后,再经2 ~ 3d 周围土体稳定,或经观 测在8h 内累计下沉量不大于10mm,即可进行过滤层 施工。施工前对井底进行修整清淤,使之成微锅底 形,回填100cm 厚粗砂或碎石,顶面平整。 5. 2. 7 埋设横向排水管 工艺流程: 测量放样→基坑开挖→管节安装→接 缝处理→管顶回填土。 排水管采用镀锌螺旋波纹钢管: 内径50cm,厚 度2mm,波距68mm,波高13mm。根据渗井、沉淀 池、集水井的位置放样出排水管的埋设位置,依据设 计要求来确定埋置深度,控制基坑开挖深度。基础开 挖后用夯机夯实基底并人工清理整平基底。管节安装 从下游开始,使接头面向上游; 每节管应紧贴于基底 上,使管受力均匀。为防止渗水,管节接缝应做止水 处理,中间镶嵌密封泡沫板。横向排水管顶填土高度 小于50cm 时不得采用重型压路机碾压。 图3 钢波纹管吊装入孔及逐级拼接 5. 2. 8 井圈施工 井圈模板外侧均采用组合式定型钢模板,钢模板 拼装采用螺栓连接。考虑混凝土浇筑对模板产生的侧 压力,在波纹管处焊接横向拉杆加固,防止模板侧向 变形,渗井外侧用钢管支撑加固,确保整体模板的刚 度、稳定性和不变形,保证混凝土的几何尺寸和外观 质量。将模板支好自检合格后上报监理工程师进行验 收,验收合格后进行浇筑混凝土。成型的钢波纹管渗 井水 7 施工注意事项及检验 ( 1) 渗井开挖出的土方用吊斗吊出,不得堆在渗 井附近。在吊运时,应由专人操作和专人指挥,统一 信号,预防发生碰撞或脱钩。起重机吊运土方和材料 靠近渗井边坡行驶时,应加强对地基稳定性的检查, 防止发生塌陷、倾翻事故。 ( 2) 渗井顶面应高出地面80cm,以防地面泥土 及杂物进入渗井,且在渗井的井壁上设置玻璃钢管栏 杆,以防牲畜、游民等掉入渗井内,渗井外设隔离 栅、井壁涂刷警示标语。 ( 3) 封底前渗井的稳定性必须符合规范要求。 ( 4) 封底结束后,底面平均标高( 与设计标高 比) 、平面中心线位移及四角中任何两角的底面高差 均应符合下表要求。 表3 实体检查项目 项次检查项目 规定值或 允许偏差 检查方法和频率 1 混凝土强度/MPa 符合设计 施工要求 按JTGF80 /1 - 2004 附录D 检查 2 顶、底面中心偏位 ( 纵、横向) /mm 1 /50 井高用经纬仪检查 3 渗井最大倾斜度 ( 纵、横向) /mm 1 /50 井高吊垂线检查 4 平面扭转角/ ( °) 1 吊垂线检查 垂直两个方向 5 渗井高程/mm 符合图纸要求用水准仪检查 8 经济效益分析 ( 1) 耐久性强。采用永久性防腐蚀镀层( 600g / 的热浸镀锌镀层) 再增加其他防腐涂层,其耐久性 能最高可达到100 年以上。节约使用过程中的周期费 用节约养护及维修费用 ( 2) 施工工期短,现场安装方便、快捷。与传统 钢筋混凝土渗井相比较: 有效缩短工期,工期平均可 缩短60%。可将多张钢板叠放,将施工空间最小化进 行保管及运输。重量轻便,全部是组装方式,安装及 拆除工艺简便,减少因施工而引发的民怨。 ( 3) 工厂集中化生产,有利于提高质量。生产不 受环境影响,集中批量生产有利降低成本、控制 质量。 ( 4) 对环境破坏小,利于环保。减少或根本舍弃 了常规建材,如水泥、黄砂、石子、木材的使用,减 少对周边环境修复费用。渗井废弃拆除时钢材可重新 再利用,环保意义深远。


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