高填方钢波纹管涵施工体系的制作方法

2021-01-18 16:01:14|

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本实用新型涉及涵洞施工技术领域，具体涉及高寒冻土、软土、膨胀土、湿陷性黄土等地基承载力低的地区和地震多发地区及地基沉降不均匀的高填方路基等地段的涵洞管涵施工和给排水工程。

背景技术：

在管涵实际工程应用中，混凝土涵洞结构普遍存在施工周期长、混凝土用量大、预制盖板吊装难度大以及正常使用阶段时开裂、基础不均匀沉陷、移位等现象，并且当涵洞出现上述问题时，由于埋深较大，维修和加固困难。

波纹管涵洞在不同工况下有着不同的变化规律，其中管径、填土高度、回填基础、管壁厚度以及截面的波形对受荷作用下的变形有较大影响。钢波纹管涵洞因其具有的诸多优点及相关特性，大量地被用于交通工程的建设当中，但如何更好地确保钢波纹管涵的预拱度，以及确保其在施工中的精度及稳定性，仍需要进行进一步的探究。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供高填方钢波纹管涵施工体系，旨在优化钢波纹管涵的管片拼装、节段安装以及土体回填时对管涵进行控制限位的技术问题。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

高填方钢波纹管涵施工体系，包括临时内支撑机构、预制装配式限位座和导向支架；

所述临时内支撑机构包括支座杆和伸缩支架；所述支座杆的周向定位设置多个支杆；所述伸缩支架的一端设在所述支座杆的支杆上，另一端分别与波纹管内侧壁抵接，用于实现所述临时内支撑机对波纹管周向的支撑；

所述预制装配式限位座包括底座和预埋件；所述底座上设有与所述波纹管截面尺寸匹配的弧状凹槽结构；所述预埋件设在基础基底上；所述预埋件与所述底座的底部定位连接；

所述导向支架包括侧架和顶架；所述顶架的两端分别与所述侧架的上端连接；所述导向支架定位设在所述波纹管的周向外侧。

作为本实用新型的进一步改进，所述支座杆为“十”字形杆体结构。

作为本实用新型的进一步改进，所述伸缩支架为可伸缩的套杆结构；所述伸缩支架的前端包有柔性隔离棉。

作为本实用新型的进一步改进，所述伸缩支架上还设有刻度。

作为本实用新型的进一步改进，所述伸缩支架由外套杆与内套杆拼装而成；外套杆为固定杆，内套杆上标有刻度，内套杆外端设置有按钮，两侧按钮之间横向设有弹簧；内套杆内端两侧设置有滑动式限位块，限位块之间连接有弹簧，所述滑动式限位块与按钮通过连杆连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述预埋件为固定扣；所述底座的底部定位设置有水平杆，通过固定扣与水平杆的套接，来实现所述底座与所述预埋件的定位连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述预埋件顶部带圆形的固定环；所述底座设置在钢波纹管两侧底部，两侧的形状分别为楔形，弧形凹槽结构的曲度与管道曲度相同；底座底部设置有开口槽道，开口槽道内焊接有水平杆，用于与固定扣套接定位。

作为本实用新型的进一步改进，所述侧架上设有楼梯和操作平台；所述侧架高度方向上设有楼梯以及不同高度的操作平台；所述操作平台外侧设置有护栏。

作为本实用新型的进一步改进，所述顶架上设有通道，并且侧架与顶架通过刻度杆连接限位挡板，并通过调节螺母调节限位挡板的位置，以对波纹管的管节进行定位。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本申请通过可调式内支撑留置于钢波纹管管内，并设置所述预制装配式限位座和导向支架，管道底部两侧楔形部位通过泡沫混凝土回填，后用小型夯实机械斜向夯实，待泡沫混凝土固化后再实行其外延部分回填，利用天然砂砾进行分层回填，大大提高了整个施工的波纹管的稳定性和安装精度，设计合理。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的临时内支撑机构和波纹管的安装结构示意图；

图3为本实用新型的伸缩支架结构的示意图；

图4为本实用新型的滑动式限位块的安装结构剖视图；

图5为本实用新型的另一的伸缩支架结构的示意图；

图6为本实用新型的导向支架和波纹管的安装结构示意图；

图7为本实用新型的波纹管拼装的结构示意图；

图8为本实用新型的导向支架俯视图；

图9为本实用新型的预制装配式限位座的局部结构示意图；

图10为本实用新型的施工流程框图；

图中标号说明：

1、临时内支撑机构；11、支座杆；111、支杆；12、伸缩支架；121、外套杆；122、内套杆；123、按钮；124、弹簧；125、滑动式限位块；126、连杆；2、预制装配式限位座；21、底座；22、预埋件；23、水平杆；3、导向支架；31、侧架；311、楼梯；312、操作平台；32、顶架；4、波纹管；5、基础基底；6、天然砂砾；7、泡沫混凝土；8、柔性隔离棉；9调节螺母；10、限位挡板；20、刻度杆；30、通道。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

结合附图1至图10，本实用新型提供了高填方钢波纹管涵施工体系，旨在优化钢波纹管涵的管片拼装、节段安装以及土体回填时对管涵进行控制限位的技术问题。

具体地，高填方钢波纹管涵施工体系，包括临时内支撑机构1、预制装配式限位座2和导向支架3；

所述临时内支撑机构1包括支座杆11和伸缩支架12；所述支座杆11的周向定位设置多个支杆111；所述伸缩支架12的一端设在所述支座杆11的支杆111上，另一端分别与波纹管4内侧壁抵接，用于实现所述临时内支撑机对波纹管4周向的支撑；

所述预制装配式限位座2包括底座21和预埋件22；所述底座21上设有与所述波纹管4截面尺寸匹配的弧状凹槽结构；所述预埋件22设在基础基底5上；所述预埋件22与所述底座21的底部定位连接；

所述导向支架3包括侧架31和顶架32；所述顶架32的两端分别与所述侧架31的上端连接；所述导向支架3定位设在所述波纹管4的周向外侧。

进一步地，所述伸缩支架12为可伸缩的套杆结构；所述伸缩支架12的前端包有柔性隔离棉8，可防止破坏钢波纹管4内部的防腐漆。

进一步地，所述伸缩支架12上还设有刻度，可实现在管片拼装时控制拼装精度。

优选地，所述伸缩支架12由外套杆121与内套杆122拼装而成；外套杆121为固定杆，内套杆122上标有刻度，内套杆122外端设置有按钮123，两侧按钮123之间横向设有弹簧124；内套杆122内端两侧设置有滑动式限位块125，限位块之间连接有弹簧124，所述滑动式限位块125与按钮123通过连杆126连接；

需要说明的是，所述限位块125卡设在所述内套杆122的滑道上，且所述限位块通过弹簧124与所述外套杆121的内侧壁弹性抵接限位，当需要内套杆122伸缩时，通过从外侧向内按压所述按钮123使连杆126向内压缩来带动所述限位块向内挤压，使得内套杆122与所述外套杆121松脱，此时移动内套杆122来实现在外套杆121内的位置调整，后再放开按钮123即可实现限位块向外侧弹性抵接(限位块125抵接在外套杆内壁时弹簧124处于一个压缩的状态)，即可实现内套杆122的定位设置，调节方便快捷，可实现所述内套杆122的快速调节。

在另一实施例中，所述伸缩支架12包括内套杆122和外套杆121；所述外套杆121的内端固定设在所述支杆111上；所述内套杆122与所述外套杆121套接；所述内套杆122上还设有弹簧124按钮123，通过弹簧124按钮123来实现与所述外套杆121的穿接定位；所述内套杆122上设有刻度。

进一步地，所述预埋件22为固定扣；所述底座21的底部定位设置有水平杆23，通过固定扣与水平杆23的套接，来实现所述底座21与所述预埋件22的定位连接。

具体地，预埋件22在测量放样时预埋在管道两侧底座21的设计位置，预埋件22顶部带圆形的固定环；所述底座21设置在钢波纹管4两侧底部，两侧的形状分别为楔形，弧形凹槽结构的曲度与管道曲度相同；底座21底部设置有开口槽道，开口槽道内焊接有水平杆23，用于与固定扣套接定位。

进一步地，所述侧架31上设有楼梯311和操作平台312；所述侧架31高度方向上设有楼梯311以及不同高度的操作平台312；所述操作平台312外侧设置有护栏。

进一步地，所述顶架32上设有通道30，并且侧架31与顶架32通过刻度杆20连接限位挡板10，并通过调节螺母9调节限位挡板10的位置，以对波纹管4的管节进行定位。

高填方钢波纹管涵施工方法，包括以下步骤：

s1、施工准备：根据设计和有关施工规范要求选定涵洞施工所需水泥、砂、碎石、片石和钢筋等材料，检验合格后分期送往施工现场；

s2、测量放样：对施工场地进行平整，安排布置材料与机械设备；管涵施工前，根据设计文件放出管涵中心及纵横轴线，打好中边桩，在涵管中轴线和基础范围边缘撒上白色灰线，测出原地面高程；同时在管道放置两侧位置计算预制装配式限位装置的放置位置，并安装预埋件22；

s3、基础开挖：施工前准确定出涵洞中心及纵横轴线，并复核现场实际情况和设计图纸相符；采用人工配合机械开挖，基底预留10cm-20cm人工开挖找平，并做好临时排水；开挖至设计标高时，进行地基承载力检测；开挖完成后，检查基底尺寸、高程，并做好临时排水；涵台基础底面埋置深度除再确认满足设计和规范要求后，保障埋入冻结线下不小于0.25m；

s4、预拱度设置：铺设于路堤下的钢波纹管4要设置预拱度，预拱度按抛物线形式设置，根据涵底纵坡和填土高度等因素综合考虑，将预拱度统一设置为的0.8％；

s5、砂砾垫层施工：基础采用砂砾铺设一层厚10cm的均匀垫层，后分层填筑、分层压实，每层压实厚度为15cm，压实度不小于95％，压实度达到要求后再进行下一层铺筑；

s6、水泥稳定砂粒垫层施工：砂砾铺筑完毕后，进行水泥垫层施工以稳定管道基础；

s7、钢波纹管4涵拼装：首先进行管片安装，拼装底板以中心轴线中心为基准点，在管内放置可调式临时内支撑，将内支撑的可伸缩支架12顶住管涵内部作为导向支撑；圆周向连接采用阶梯型，即上面两块板接缝与下面两块板接缝错开；连接孔对正后螺栓由内向外穿；

再进行节段安装，波纹管4节段之间的拼装利用波纹管4涵安全拼装导向支架3辅助连接，节段之间采用钢波纹管4涵现场拼装，高强螺栓连接；安装时从一侧排放第一根管节，使其管子中心和基础纵向中心线平行，同样把第二根管放置就位，当两根管相邻法兰间相距3～5cm的缝隙时，用小撬棍对准法兰上的螺栓孔，使其两根管法兰上的螺栓孔对正；再从第二节管的另一端用撬杠撬动管节，使其纵向平移，使两法兰间距在2cm左右，两法兰之间安装耐久性较好的橡胶密封圈，后全部穿上螺栓，拧上螺丝、紧固螺栓；橡胶密封圈与紧固件相配；螺栓与螺母均采用热镀锌处理，拼接处清理干净，以确保拼缝搭接紧密；此后依此方式逐节依次连接；

最后安装密封圈和螺母，在两个相邻法兰之间开凿空隙，把密封圈镶在两法兰之间后固定，拧紧螺帽；待全部组装完毕后，再逐个拧紧螺母；每个螺母的扭力矩不得小于135.6n.m，最大不得超过203.4n.m；外圈搭接处螺栓拧紧并符合要求后，在钢板连接处和螺栓孔处采用专用密封材料密封，以防波纹板连接处渗水；

s8、限位装置安装：将预制的底座21放置于钢波纹管4下部两侧，并沿波纹管轴向移动限位件使其底部的水平杆23穿过预埋件22顶部的固定扣形成限位扣；

s9、钢波纹管4涂刷：在管节内外管壁喷涂乳化沥青或热沥青两遍，管壁内外均匀的涂成黑管，等到沥青晾干后回填；

s10、钢波纹管4涵管侧及管顶回填：首先进行管底楔形部回填：管底楔形部的回填采用轻型泡沫混凝土7回填，后用小型夯实机械斜向夯实，确保管底的回填质量；

再进行涵管两侧部位回填：采用级配良好的天然砂砾6回填料；填料之前，在波纹管4涵两侧面作出填高标示，填筑时按标注线控制；填筑时分层填筑、分层压实，每层压实厚度为15cm，压实度要求达到95％方可进行下一层填筑；填筑必须在涵管两侧对称同步进行，两侧的回填土高差不得大于15cm；

最后进行涵管顶部回填：涵管上方当回填厚度小于50cm时采用手扶振动夯机压实，当涵管顶填土大于50cm后，采用18t压路机压实，每层厚度15cm，压实度应满足规范要求；回填完毕后方可拆除管涵内部的可调式内支撑。

需要说明的是，本实用新型中未详细阐述部分属于本领域公知技术，或可直接从市场上采购获得，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可获得，其具体的连接方式在本领域或日常生活中有着极其广泛的应用，此处不再详述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

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