裝配式鋼結構排水箱涵

背景技術(shu)介紹(shao)

一、現澆及預制鋼筋混凝土(tu)結(jie)構箱(xiang)涵

由鋼(gang)筋混凝土或圬工材料制(zhi)成(cheng)箱(xiang)形管節(jie)的涵洞，可用(yong)來輸水(shui)、排(pai)水(shui)、蓄(xu)水(shui)、行洪(hong)，過人及車輛(liang)通過。箱(xiang)涵施工一(yi)般采用(yong)現澆，也(ye)有(you)部分(fen)采用(yong)預制(zhi)砼(tong)。其優缺點如下：

二、大口徑鋼質排(pai)水波(bo)紋管(guan)

波(bo)紋鋼埋(mai)置式結構(gou)(gou)涵洞(dong)、通(tong)道在國(guo)外已有(you)百余(yu)年的悠久歷史和(he)成功應(ying)用案例，國(guo)內外的工程實踐證明，波(bo)紋鋼埋(mai)置式結構(gou)(gou)由于具(ju)有(you)良好的變(bian)形適(shi)應(ying)能(neng)力(li)，特(te)別適(shi)用于常年凍土(tu)、膨脹土(tu)、軟(ruan)土(tu)以及(ji)濕(shi)陷(xian)性黃土(tu)等(deng)不良地質條件和(he)高填(tian)方路段及(ji)地震地區(qu)的涵洞(dong)和(he)通(tong)道，以及長(chang)距離(li)排水(shui)排洪管道。波紋鋼管埋置式結構(gou)(gou)始于19世紀末，百余年(nian)來隨著(zhu)波紋鋼埋置式結構(gou)(gou)的(de)不斷普(pu)及及應用(yong)，其已(yi)成為一種比(bi)較成熟的結構形式。

其(qi)具有如下(xia)優缺點(dian)：

1、優點：

（1）、工廠(chang)化(hua)、標準化(hua)生產，有利于(yu)控制質量；

（2）、造價低(di)；

（3）、施工簡便，大幅縮短工期；

（4）、減少因施工阻礙交通的時間，降低社會(hui)影(ying)響；

（5）、減少施(shi)工現場污染、低(di)碳環保；

（6）、可制成(cheng)大(da)跨徑結構，國內最(zui)大(da)口徑已達10米；

2、缺點(dian)：

（1）、分片拼裝式波紋鋼結構，每片波紋鋼板面積只有2～3平方米，單節長度沿縱向長度只有1～1.5米，并且要求錯縫拼裝，接縫多。

（2）、每片板(ban)的四周有螺栓(shuan)(shuan)孔，分布在(zai)管壁的縱向和周向，這些螺栓(shuan)(shuan)孔是直接穿(chuan)透管壁的，漏水現象普(pu)遍。

（3）、只有圓(yuan)形(xing)結(jie)構(gou)，截面形(xing)狀受限，流(liu)量(liang)受影(ying)響，圓(yuan)形(xing)斷面無法設置抗(kang)上(shang)浮結(jie)構(gou)，只能深埋。

（4）、管(guan)體形(xing)變大，非常依賴于(yu)周圍結構(gou)性回填(tian)(tian)的(de)質量，但圓管(guan)涵左右下角(jiao)的(de)楔形(xing)部位，很難回填(tian)(tian)及密實(shi)，造(zao)成管(guan)體施工和運行過程(cheng)中變形(xing)。

（5）、防腐(fu)方(fang)式(shi)單一(yi)，僅采取熱浸(jin)鍍鋅防腐(fu)方(fang)式(shi)，對(dui)于(yu)污水工程難以滿足其設(she)計要求。

（6）、底部波紋形(xing)狀流(liu)阻大，易淤(yu)積(ji)泥沙(sha)，易對管道底部防(fang)腐層磨損，減低壽(shou)命。

二、在編(bian)標準

中國工程建設標(biao)(biao)準化協會CECS標(biao)(biao)準《裝配式鋼結構排水箱涵工程技術(shu)規程》

主編單位：河(he)海大學、南京聯(lian)眾工程技術(shu)有(you)限公司(si)

參編單位：中(zhong)(zhong)國市政(zheng)工程華北設(she)計(ji)研究總(zong)院(yuan)、中(zhong)(zhong)國市政(zheng)工程中(zhong)(zhong)南(nan)設(she)計(ji)研究院(yuan)、北京市政(zheng)設(she)計研究總院、上海市政(zheng)工程(cheng)設(she)計研究總院、中建三局、中建水務集(ji)團(tuan)、中國電建集(ji)團(tuan)華東勘測(ce)設(she)計研(yan)究院(yuan)(yuan)(yuan)有限公司、廣東省(sheng)建筑設(she)計研(yan)究院(yuan)(yuan)(yuan)、南(nan)京(jing)市(shi)政設(she)計研(yan)究院(yuan)(yuan)(yuan)、合肥市(shi)政設(she)計院(yuan)(yuan)(yuan)、江蘇省(sheng)水科(ke)設(she)計院(yuan)(yuan)(yuan)、南京水利科學研究院

三、各項檢測報告

四、論(lun)證報告及(ji)關鍵(jian)結論(lun)

參(can)與論(lun)證(zheng)單位：

南京市江北新區公共工(gong)程(cheng)建設中心(xin)、東南大(da)學、上海市政(zheng)工(gong)程設計研究總(zong)院（集團）有限(xian)公司、中鐵十七(qi)局集團有限公司、中(zhong)國科學(xue)(xue)院(yuan)、中(zhong)國市政工程(cheng)華北設(she)計研(yan)究(jiu)總院(yuan)、江蘇(su)省(sheng)建筑(zhu)工程(cheng)質量檢測中(zhong)心(xin)有限公(gong)(gong)司、南京(jing)市江北新區廣聯管(guan)廊建設(she)有限公(gong)(gong)司、哈爾(er)濱工業大(da)(da)學(xue)(xue)、同濟大(da)(da)學(xue)(xue)、深圳市政設(she)計研(yan)究(jiu)所(suo)、河海大(da)(da)學(xue)(xue)、南京(jing)工業大(da)(da)學(xue)(xue)、中(zhong)國建筑(zhu)股份公(gong)(gong)司技術中(zhong)心(xin)、江蘇(su)省(sheng)建筑(zhu)科學(xue)(xue)研(yan)究(jiu)院(yuan)

關(guan)鍵結論；

1、關(guan)鍵技術指標(biao)達到(dao)了國家標(biao)準GB50838-2015《城(cheng)市綜合管廊工程技(ji)術規(gui)范》的各項(xiang)要(yao)求，完(wan)全滿足工程應(ying)用(yong)需要(yao)，為(wei)全面推廣應(ying)用(yong)提供(gong)了技(ji)術支(zhi)撐；

2、裝(zhuang)配式(shi)方拱形多艙(cang)鋼結構地下(xia)(xia)綜(zong)合(he)管廊技術(shu)具(ju)有獨特的(de)(de)技術(shu)創新性(xing)、先進性(xing)和應用性(xing)，符合(he)我國綠色發展、智能制造、供給側改革，以(yi)及預制裝(zhuang)配式(shi)地下(xia)(xia)建筑和綜(zong)合(he)管廊建設產業(ye)發展方向(xiang)，預期經(jing)濟效益、社會效益和環境效益顯著，具(ju)有廣泛(fan)的(de)(de)推廣應用前景。

3、為(wei)形成具有(you)中國(guo)特(te)色(se)、國(guo)際先進(jin)的綜合管廊綠色(se)建造，提供技(ji)術支撐。

十三、防腐蝕方(fang)式

根據排水箱涵國家標準中的要求，結(jie)構(gou)壽命不少于75年。裝配式鋼結構(gou)排水箱(xiang)涵波紋鋼板(ban)及相關構(gou)件，要(yao)進(jin)行強防腐(fu)設計。

防腐蝕(shi)技術關鍵要求：

鋼結構(gou)箱涵必須設置雙重(zhong)(zhong)防腐(fu)蝕(shi)方式(shi)，第一重(zhong)(zhong)防腐(fu)蝕(shi)措(cuo)施(shi)(shi)，能夠單(dan)獨保證(zheng)或(huo)與第二重(zhong)(zhong)防腐(fu)措(cuo)施(shi)(shi)共同保證(zheng)，結構件大于75年壽命。其中的第二重防腐措(cuo)施(shi)，能防止鋼構件的第一重防腐層(ceng)，在運輸或施(shi)工過程中碰撞受傷(shang)，而(er)形成局部腐蝕(shi)或點腐蝕(shi)，并(bing)能保證受傷(shang)處耐腐蝕(shi)壽命(ming)大于(yu)75年。

第二重防腐措施，預設的(de)受傷面狀況如下：每(mei)平方米受傷點的(de)總面積(ji)是(shi)100cm²~200 cm²，相當于(yu)有(you)100個~200個花生米大(da)小(xiao)的(de)破(po)損點，但(dan)實際(ji)情況下是不可能(neng)有(you)如此多破損的，并且(qie)是(shi)絕大部分情況下沒(mei)有任何破損(sun)點。即使有肉眼可見的(de)破(po)損點，在施(shi)工時(shi)都會發(fa)現，并(bing)按標(biao)準修(xiu)復。

目前，國內(nei)外埋地鋼結構管道的長效防(fang)腐(fu)方式有如下兩種。

（一）非(fei)金屬熱熔(rong)結FBE復合層技(ji)術（FBE技術）

技術簡(jian)介：內外面每面熱(re)熔結環氧FBE層，其中與土壤接觸(chu)一側(ce)的(de)FBE層的厚(hou)度不小于400um，另(ling)一側的(de)厚(hou)度不小于350um。另(ling)外(wai)，設置服役年限(xian)不小于75年的陰極保護裝置，以(yi)防止(zhi)運(yun)輸及施工過程中撞傷部位形成局部腐蝕或(huo)點腐蝕。

特點(dian)：

1、適用(yong)于(yu)任(ren)何腐蝕性介質(zhi)及(ji)地質(zhi)狀況；

2、耐(nai)強(qiang)腐(fu)蝕，多(duo)用于海(hai)水及污水化工行業；

3、耐(nai)沖刷及磨損，多用于(yu)化工行業水(shui)泵、葉(xie)輪、閥門、管道內壁(bi)；

4、壽命長：港珠澳大橋(qiao)(qiao)及(ji)杭州灣大橋(qiao)(qiao)海水中的鋼管(guan)樁使用該防腐(fu)(fu)(fu)技術(shu)，防腐(fu)(fu)(fu)年限(xian)分別(bie)是(shi)100年和(he)120年。耐(nai)(nai)海水腐(fu)(fu)(fu)蝕，海水及(ji)泥砂沖刷，耐(nai)(nai)海水與淡水交(jiao)替腐(fu)(fu)(fu)蝕，耐(nai)(nai)海洋生(sheng)物腐(fu)(fu)(fu)蝕，耐(nai)(nai)打入泥沙時的樁擊。

（二）熱浸(jin)鍍鋅防腐技(ji)術(shu)

技術(shu)簡介：熱浸鍍鋅，鋅層(ceng)厚(hou)度(du)不小(xiao)于1200克/平(ping)方米（雙面合計），且(qie)內外面的每(mei)面鋅層(ceng)厚(hou)度(du)不小(xiao)于86um。

此防腐方(fang)式(shi)適用于(yu)滿足(zu)以下(xia)全部條件的區(qu)域：

1、箱涵內流通介(jie)質為雨水，且雨水泥沙量少；

2、土(tu)壤及回填料(liao)PH值在5~8之間；

3、所在區域20公(gong)里(li)內(nei)無礦井或(huo)工(gong)業腐蝕性徑(jing)流；

4、土壤電阻率大(da)于2000Ω?cm；

5、非鹽堿地帶。

案(an)例：二戰期間云南滇緬公(gong)路排水涵管

1942年完成的(de)云南滇緬(mian)遠征軍公路(lu)采用熱鍍鋅鋼管作為排水涵洞(dong)，狀態良(liang)好，至今仍在使用中(zhong)，已使用81年(nian)。

二十、總(zong)結

（一）結構強度

強(qiang)度遠高于鋼筋混凝土(tu)結(jie)構箱涵，可以深埋(mai)，埋(mai)深達20米。

（二）防腐壽命

雙重強腐蝕(shi)：第一(yi)重防腐層是保證75年防(fang)腐蝕(shi)壽命；第二重防(fang)腐蝕(shi)是(shi)陰極保護(hu)，防(fang)止結構件表面(mian)碰(peng)撞受傷(shang)(shang)后產生局(ju)部腐蝕(shi)，保證受傷(shang)(shang)處(chu)耐腐蝕(shi)75年。

（三(san)）密封性能

廊(lang)壁上無任何穿透(tou)孔，密封能達到30米高水柱(zhu)，并在所有(you)接縫處預留有(you)補漏(lou)節點，非(fei)常適合(he)于倒(dao)虹(hong)吸箱涵。

（四）耐(nai)火性能

疏(shu)導(dao)法耐(nai)火(huo)三小時。

（五）抗地震、耐不均勻(yun)沉降

（六）施(shi)工(gong)

①裝配式結(jie)(jie)構，結(jie)(jie)構體工期(qi)是現澆混(hun)凝(ning)土(tu)結(jie)(jie)構的三分之一至五分之一，是裝配式混(hun)凝(ning)土(tu)工期(qi)的一半，是普通的涵洞型鋼波(bo)紋管結(jie)(jie)構管廊(lang)的一半以上；

②模(mo)塊化及集成(cheng)化節(jie)點，易裝(zhuang)配；

③基礎(chu)開(kai)挖(wa)寬度減小；

④重量輕，只(zhi)有(you)砼結構十分之一左右，對(dui)施工(gong)機(ji)械要(yao)求(qiu)降低(di)；

⑤預留充足的(de)各(ge)類(lei)支架(jia)包含熱(re)力管(guan)道支架(jia)螺(luo)栓(shuan)著力點。

⑥消除了(le)對兩側回填(tian)土施(shi)工質量對廊體結(jie)構變形的影響。

⑦回填施工簡便易行(xing)，工作量比涵洞型鋼管廊減(jian)少一(yi)半以上。

（七）節(jie)省造價(jia)

①結構體本(ben)身材料節省；

②節省施工機械費用；

③節省砼廊體(ti)的防水處理(li)費(fei)用；

④工(gong)期縮短(duan)后節省的費(fei)用(yong)：人工(gong)工(gong)資、支(zhi)護樁租(zu)賃(lin)費(fei)、降(jiang)水費(fei)、其它的必須的措施費(fei)；

⑤與砼(tong)管(guan)廊相比總體節省(sheng)10%~20%左右(you)。

（八(ba)）國家政(zheng)策倡導(dao)

①裝配式建筑；

②綠色建筑(zhu)；

③工地環保；

④戰略新興產(chan)業；

⑤供給側改革。

二十(shi)一、與(yu)砼結構(gou)箱涵比較的優勢

（一）、造價節省(sheng)；

（二）、工(gong)期縮短；

（三）、施工便利；

（四）、密(mi)封性能強很多；

（五）、可距離運(yun)輸(shu)（2000公(gong)里運輸半徑）。