如何解决钢波纹管沿管径轴线大纵坡不能铺设这一难题

2020-07-01 10:47:58 411

如何解决钢波纹管沿管径轴线大纵坡不能铺设这一难题


       一、钢波纹管的适应性

  涵洞作为一种重要常见的结构设施,通常为满足排水、通道的要求。一般线路上的涵洞密度比较大,施工期也相对较长。在一些特殊的地区:如 膨胀土、软土、多年冻土、季节性冻土等地区一般情况下会使用钢筋混凝土圆管涵、钢筋混凝土盖板涵及钢筋混凝土箱涵等形式的构造物。以上形式 的构造物在使用的过程中均会出现不同程度的损坏,较严重的病痛为地基或基础不均匀沉降导致涵洞破坏,这些地区的钢筋混凝土构造物的寿命有时 低于20年。钢筋混凝土涵洞、通道自身还存在一些缺陷,它们是多管、多节的组合体,现场预制和现场施工不便,组合体之间没有强度联结等。另外 涵洞与路基的构造材料刚柔性相差很大,在明涵或低填土涵洞中涵头跳车已成为普遍问题影响了行车的舒适度与安全性。

  采用钢波纹管代替钢筋混凝土圆管等构造物是解决上述问题可行的方法。钢波纹管是一种柔性结构物,不但具有级高的强度还具有级高的抗震能 力。因此在国内钢波纹管的应用会有一个日新月异的发展。

  二、钢波纹管的特性

  波纹钢管是一种挠性、薄壁、有横向波的管壳零件。它即有弹性特性,又有密封特性,在外力及矩力的作用下能产生轴向、角向、侧向及其组合 位移。而做为涵洞、通道则主要考虑环向受压作用,进而我们根据涵顶上方填土厚度生产不同环向的波峰、波距、壁厚的钢波纹管来抵御环向受压的 作用力。而控制钢波纹管沿管轴纵向拉伸我们还没有什么有效的办法,这一直是生产钢波纹管企业和施工单位想迫切解决的问题。

  因钢波纹管为柔性体,管基下必须铺设10cm~15cm厚的粗砂,管径周围回填不超过直径5cm砂砾厚以保护管壁不被破坏。钢波纹管埋设过程中涵 轴纵坡过大时,管身在上部荷载压力和管身下面粗砂滑动下会使管身变形出现拉伸现象倒至垮塌。这是钢波纹管的弱点,正因为这个弱点,在我国基 础建设中为什么钢波纹管铺设的涵轴最大纵坡不超过10%的原因,就是这不可逾越的10%使得钢波纹管在基础建设中的应用大打折扣,使得工程造价大 幅提高。

  三、解决钢波纹管涵轴纵坡在10%~25%时的拉伸变形

  在钢波纹管涵轴纵坡达到10%以上时,采取防滑坎方式来解决钢波纹管出现拉伸现象。具体的方法是在铺设钢波纹管的地方先去表层腐质土及松 软土层后回填碎石土使密实度达到96%。钢波纹管涵在铺设时用以下4点来施工就可解决拉伸变形的问题。

  1、钢波纹管下部防滑坎有利于管涵的整体稳定。

  2、通过钢波纹管自身的波峰与碎石混凝土的有机结合也已解决了钢波纹管向下滑动。

  3、钢波纹管下面垫层采取10cm~15cm厚的粗砂,30cm厚的砂砾来分解钢波纹管部份变形的应力。

  4、钢波纹管上部防滑坎对于上部路基起到了很好的稳定作用。不会使防滑坎上方的回填材料向边坡处滑动。

  四、解决钢波纹管涵轴纵坡在25%~40%时的拉伸变形

  此方法是在钢波纹管设防滑坎的基础上嵌入法兰盘的加强方式,这种方式只适合钢波纹管直径在2.5m以下孔径的整体式钢波纹管。

  在钢波纹管涵轴纵坡25%~40%时钢波纹管每4m~6m设一道法兰盘连接相邻管节钢波纹管。法兰盘从钢波纹管外部波峰顶部至法兰盘外径距离采用 15cm~25cm。在防滑坎的浇灌中使此段距离嵌入防滑坎中,使钢波纹管能够均匀分散向下的拉伸力,以此更有效的阻止钢波纹管向下的拉伸而引起的 变形。

  五、钢波纹管涵轴纵坡较大时其配套设施减压孔、减流器、耳式出口急流槽的应用。

  1、减压孔

  在钢波纹管涵轴纵坡较大且顶部填土厚度超过极限值时或钢波纹管涵轴纵坡较大且需要转角时,都需要设置减压孔。上述情况铺设的管道一般管 道都比较长,在某些地区雨季水量大或水流比较集中时水流在管涵中的流速所带来的气压会与管涵轴纵坡加大而加大,进而对管臂产生震动使钢波纹 管外侧与碎石混凝土之间松动而倒置钢波纹管使用寿命的缩短。特别是钢波纹管设置有转角时,此处必需设置减压孔。

  2、减流器

  减流器顾名思义是减缓水流流速过大的意思。减流器的设置是根据管涵的纵轴坡度及管涵的长度来决定的,当水流过大且流速过激时减流器将自 动调节流速以保证管涵下游段的管涵安全。

  3、耳式出口急流槽

  耳式出口急流槽是针对涵轴纵坡大且水流流速急而特别设计的一种管涵出口型式,因与管涵连接象掏耳朵的耳勺而得名。这种形式是整体式且配 有钢筋,有利于出口的稳定和抗水流冲刷,有效的保障路基边坡的安全。

  以上三种形式的应用有力的保障了钢波纹管在大纵坡情况下的铺设创造了条件,是钢波纹管大纵坡铺设的一个组成部份,是不可分割的。

  六、钢波纹管涵具有卓越的路用性能,因对地基要求低、施工简易、能快速安装、大大缩短工期是普通钢筋混凝土涵无法相比的。现今又克服在山区 陡峭地形的铺设这一难题,更是在公路工程中发挥着积极的作用。随着中国基础设施建设的加快发展和交通工程的需要,相信钢波纹管涵不久就将大 量用于中国的公路工程中,具有广阔的应用前景。