CN100417856C - 小截面环心应力抗压涵管及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种小截面环心应力抗压涵管，包括混凝土涵管体及设置在涵管体内的里层骨架和外层骨架，里层骨架上固定有纵向管筒，外层骨架上固定有连续旋转的正旋筒管，里层骨架上的纵向筒管内设置有由一端固定，另一端连续张拉产生预应力的钢绞线，外层骨架上的正旋筒管内设置有经连续张拉产生预应力的钢绞线，涵管体的内壁设置有和正旋筒管内的钢绞线相连接的助拉锚具，本发明所采用的张拉工艺独特，本发明涵管还具有造价低，施工效率高，适用范围广，实用效果好等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种小截面环心应力抗压涵管及其制备工艺。
技术背景
目前国内小型穿山输水涵洞施工方法仍少数用小型盾构机工艺，多数还停留在70-80年代水平，用贴补堵漏加固的方法进行施工，小型隧道的施工还停留在用喷浆封固浇筑拱型涵的传统工艺，因此小型输水涵洞经常发生堵塞现象，个别地区的简易输水涵洞因地质结构复杂，涵洞活动岩层因内含有危害物质，无法进行控制，经常造成水污染，进而危害人们的身心健康，小型隧道多数用传统的施工方法，用简易的施工方式，浇筑混凝土拱型涵洞，其存在着工程量大，造价高，功效低，寿命短，使用效果差等缺点，已不适应现代化引水工程和公路交通建设的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可有效提高抗弯曲、抗位移的小截面环心应力抗压涵管。
本发明采用如下技术方案：
本发明包括混凝土涵管体及设置在涵管体内的由环筋和纵筋制成的圆筒形骨架，其特征在于所述的圆筒形骨架由里层骨架和外层骨架构成，里层骨架上固定有纵向管筒，外层骨架上固定有连续旋转的正旋筒管，里层骨架上的纵向筒管内设置有由一端固定，另一端连续张拉产生预应力的钢绞线，外层骨架上的正旋筒管内设置有经连续张拉产生预应力的钢绞线，所述的涵管体的内壁设置有和正旋筒管内的钢绞线相连接的用于助拉和锚固正旋筒管内的纲绞线的助拉锚具相连接，所述的正旋筒管内的钢绞线两端和设置在涵管体内壁上的助拉锚具相连接。
本发明在外层骨架上固定设置有环向连续正旋筒管或反旋筒管。
本发明正旋筒管或反旋筒管为圆筒型金属波纹管。
本发明正旋筒管可以是穿有预应力钢绞线的外套塑料管。
本发明在涵管体内设置的纵向预应力纵筋可将分段施工的涵管段连接成长达30-300米的超长涵管体。
本发明所述的超长涵管体可以是在涵管洞内利用涵洞内壁喷涂或粘贴橡塑隔离层后施工。
本发明所述的超长涵管体也可以是在平原开挖好的沟内，利用弧形活动金属管底座支架外模板，按工艺流程施工并连接成超长涵管体。
本发明所述的超长涵管体也可以是用立式施工工艺，然后吊装移位，用纵向预应力工艺连接成超长涵管体。
本发明所述的超长涵管体的伸缩缝用橡胶止水带密封，立式制作的管体用橡胶止水环密封。
本发明小截面环心应力抗压涵管的制备工艺采用下列生产步骤：
第一步浇筑混凝土外衬：用小型盾构机开挖好涵洞体后，用φ6-φ10盘条制成网格片，并固定在涵管外壁上，支架好圆筒型组合外模板，用砂浆泵灌注混凝土外衬。
第二步拆除组合外模板：外衬混凝土凝固后，拆除外模板，往前推进，再进行下一管段的施工。
第三步橡塑隔离层的制作：在涵洞内壁上喷涂或粘贴橡塑隔离层，能起到缓冲的作用。
第四步骨架的制作：用根据涵管体的内径大小，选用钢筋制作里层骨架，外层骨架，并用径向钢筋连接。
第五步外层环向正旋筒管的分布：在外层骨架的里侧或外侧分布正旋筒管，并在筒管内穿入经张拉产生预应力的钢绞线。
第六步纵向筒管的分布：在里层骨架外侧，分布纵向筒管，连接筒管，在管内穿好钢绞线，预留锚孔并在两端安装好锚具。
第七步模板的安装：按工况要求确定内模板的内径，并把端面模板和内模板固定在一起。
第八步涵管体混凝土的浇筑，用砂浆泵浇筑涵管体内的混凝土，并按顺序震捣成型。
第九步拆除模板，张拉锚固：当混凝土强度达到70％以上时，拆除模板，张拉锚固
第十步真空灌浆，加压封锚：把所有筒管分段抽成真空，用高压小型砂浆泵往管内注入加膨胀剂、速凝剂的高标号水泥浆，并用特种水泥浆把所有的锚孔加压封平。
第十一步管段的连接：用连接器连接预应力钢绞线，用套筒连接骨架钢筋，并按顺序进行下一管段及其管段。
第十二卧式工艺和立式工艺的制作：卧式工艺采用弧形管台固定外模板。3-5米内径的管段可用活动金属管座，分段制作，也可用立式工艺制作，然后吊装移位，用预应力工艺，连接成超长涵管体。
第十三步管口密封及伸缩缝密封：用橡胶密封环密封管口，把橡胶止水带的一端浇筑于涵管体的一端，另一端浇筑于下一段涵管体。
本发明积极效果如下：本发明采用“环向连续旋转”新模式，在管体内外层骨架上由管口一端把钢绞线用锚具固定，正旋或反旋1-50圈，在所用预应力钢绞线伸长量允许的情况下，采用体内助拉的新工艺，在管壁内左下角和右上角分别设置预留助拉锚孔，如果管径在5米以上，也可分段张拉，也可根据管径的大小在管内壁底部设计专用固定锚孔和张拉锚孔，既可分段锚固，又可分段灌浆，使管体形成“环向应力”。
本发明采用纵向预应力筋一端固定一端连接张拉的新工艺，把连接施工的涵管体连接成一个超长管体。
本发明采用了柔性基础理论用纵向预应力把涵管体连接成超长管体，增强了管体的抗弯曲、抗位移和抗压的能力，还由于采用了环向预应力筋连续旋转的新结构，采用了在管体内连续助拉分段锚固的新工艺，由此而提高了涵管体整体抗压、抗冲击的能力，同时还延长了涵管的使用寿命，本发明所采用的张拉工艺独特，本发明涵管还具有造价低，施工效率高，适用范围广，实用效果好等特点。
本发明可用在“南水北调”工程，用小型盾构机开挖的地下输水涵管或用在长距离的输水管线，也可用于穿 山输水涵管，也可用于穿山遂道，也可用于中、小、型引水工程的超长引水管线(内径3米-8米)。
附图说明
附图1为本发明结构示意图
附图2为本发明管体侧面示意图
附图3为本发明附图1的B部放大图
附图4为本发明附图2的A部放大图
附图5为本发明涵管体连接示意图
附图6为本发明附图5的C部放大图
附图7为本发明正旋筒管绕置示意图
附图8为本发明助拉锚具和钢绞线示意图
在附图中：1涵管体、2外层骨架、3正旋筒管、4环筋、5纵筋、6里层骨架、7纵筋、8环筋、9纵向筒管、10钢绞线、11锚具、12助拉锚具、13纵向连接预留孔、14施工连接处、15橡胶止水带、16混凝土外衬、17涵洞外壁、18涵管伸缩缝、19橡塑隔离层、20岩层、21锁扣。
具体实施方式
如附图所示，本发明包括混凝土涵管体1及设置在涵管体1内的由环筋和纵筋制成的圆筒形骨架，其特征在于所述的圆筒形骨架由里层骨架6和外层骨架2构成，里层骨架6上固定有纵向管筒9，外层骨架2上固定有连续旋转的正旋筒管3，里层骨架6上的纵向筒管9内设置有由一端固定，另一端连续张拉产生预应力的钢绞线10，外层骨架2上的正旋筒管3内设置有经连续张拉产生预应力的钢绞线10，所述的涵管体1的内壁设置有和正旋筒管3内的钢绞线10相连接的用于助拉和锚固正旋筒管3内的纲绞线的助拉锚具12相连接，所述的正旋筒管3内的钢绞线10两端和设置在涵管体1内壁上的助拉锚具11相连接。
本发明在外层骨架2上固定设置有环向连续正旋筒管或反旋筒管。
本发明正旋筒管3或反旋筒管为圆筒型金属波纹管。
本发明正旋筒管3可以是穿有预应力钢绞线10的外套塑料管。
本发明在涵管体1内设置的纵向预应力纵筋7可将分段施工的涵管段连接成长达30-300米的超长涵管体1。
本发明所述的超长涵管体1可以是在涵管洞内利用涵洞内壁喷涂或粘贴橡塑隔离层后施工。
本发明所述的超长涵管体1也可以是在平原开挖好的沟内，利用弧形活动金属管底座支架外模板，按工艺流程施工并连接成超长涵管体1。
本发明所述的超长涵管体1也可以是用立式施工工艺，然后吊装移位，用纵向预应力工艺连接成超长涵管体1。
本发明所述的超长涵管体1的伸缩缝18用橡胶止水带15密封，立式制作的管体用橡胶止水环密封。
本发明小截面环心应力抗压涵管的制备工艺采用下列生产步骤：
第一步浇筑混凝土外衬16：用小型盾构机开挖好涵洞体后，用φ6-φ10盘条制成网格片，并固定在涵洞外壁17上，支架好圆筒型组合外模板，用砂浆泵灌注混凝土外衬16。
第二步拆除组合外模板：外衬混凝土16凝固后，拆除外模板，往前推进，再进行下一管段的施工。
第三步橡塑隔离层的制作：在涵洞内壁上喷涂或粘贴橡塑隔离层，能起到缓冲的作用。
第四步骨架的制作：用根据涵管体1的内径大小，选用钢筋制作里层骨架6，外层骨架2，并用径向钢筋连接。
第五步外层环向正旋筒管3的分布：在外层骨架2的里侧或外侧分布正旋筒管3，并在筒管内穿入经张拉产生预应力的钢绞线。
第六步纵向筒管9的分布：在里层骨架6外侧，分布纵向筒管9，连接筒管，在管内穿好钢绞线，预留锚孔并在两端安装好锚具。
第七步模板的安装：按工况要求确定内模板的内径，并把端面模板和内模板固定在一起。
第八步涵管体1混凝土的浇筑，用砂浆泵浇筑涵管体1内的混凝土，并按顺序震捣成型。
第九步拆除模板，张拉锚固：当混凝土强度达到70％以上时，拆除模板，张拉锚固
第十步真空灌浆，加压封锚：把所有筒管分段抽成真空，用高压小型砂浆泵往管内注入加膨胀剂、速凝剂的高标号水泥浆，并用特种水泥浆把所有的锚孔加压封平。
第十一步管段的连接：用连接器连接预应力钢绞线10，用套筒连接骨架钢筋，并按顺序进行下一管段及其管段。
第十二卧式工艺和立式工艺的制作：卧式工艺采用弧形管台固定外模板。3-5米内径的管段可用活动金属管座，分段制作，也可用立式工艺制作，然后吊装移位，用预应力工艺，连接成超长涵管体1。
第十三步管口密封及伸缩缝密封：用橡胶密封环密封管口，把橡胶止水带(15)的一端浇筑于涵管体1的一端，另一端浇筑于下一段涵管体1。
如附图7所示，本发明是由环向钢绞线10连续正旋或反旋1-50圈结合纵向钢绞线10形成的环向网状结构的新模式。如附图8所示，本发明助拉锚具12通过锁扣21和设置在正旋筒管3内的钢绞线10相连接，如附图7所示，在正旋筒管绕置涵管体1一周内完成一次或一次以上的助拉，附图7所示为完成两次助拉。
本发明在涵管体1内有用环筋和纵筋制成的圆筒型里、外两层骨架6、2，在外层骨架2的里侧或外侧设置有环向波纹管即正旋筒管13或反旋筒管，在旋转的波纹管内穿有经张拉产生预应力的钢绞线10。在里层骨架6的外侧设置有纵向波纹管即纵向筒管9，在波纹管内穿有经张拉产生预应力的钢绞线10。
本发明在管体内设置有助拉装置，管壁内左下角，右上角设置有助拉孔，内设置有助拉锚具12并在管体的底部左下角或右下角将钢绞线用锚具11锚固，按设计的张拉力进行梯级张拉，根据管体直径大小，钢绞线10伸长量的大小确定旋转钢绞线的长度，然后把助拉孔和锚固孔封平。
本发明按工况要求优化管体的设计，确定管体结构。保证管体在承受内外荷时不出现开裂，漏水弯曲位移等现象。
施工方法如下：
1、用小型盾构机或人工开凿好涵洞后把用Φ6-Φ10盘条制作的网格片固定在涵洞内壁上，支架好圆筒型组合外模板，用高压砂浆泵灌注混凝土夹缝外衬16。
2、外衬混凝土凝固后拆除模板，再往前推进下一管段。
3、往凝固好的涵洞壁上喷涂或粘贴橡塑隔离层19。
4、分别制作两层即预应力圆筒型骨架。并布置圆筒型波纹管，并把钢绞线10穿入管内，安装好助拉锚具。
5、支架涵管内壁模板，安装固定锚具11，张拉锚具11。
6、每10米为一个施工段，预留钢筋接头，安装端面模板，浇筑涵体混凝土，按顺序震捣成型。
7、当混凝土的强度达到70％以上时，拆除内壁模板，进行一端张拉和内壁环向张拉。
8、把张拉完毕的筒管分段抽成真空，分别用高压砂浆泵往筒管内灌注加膨胀剂、速凝剂的高标号水泥浆，使涵管体1、波纹管、钢绞线10成为一体。
9、按设计要求达到设计长度后用橡胶止水带15密封，制作管体伸缩缝18。
如附图所示，每10米一个施工管段，每30-300米长设计一道伸缩缝。用Φ25-Φ32的钢筋制作环型骨架，纵筋采用Φ20-Φ25的钢筋。钢筋用特制的螺纹钢筋套筒连接，预应力筋用连接器连接，助拉使用助拉器进行控制张拉。环向连续旋转预应力钢绞线的间距可在15-55cm之间。本发明也可用立式工艺生产，加上外模板，其它工序是一样的，预留纵向预应力筋连接孔，和用环型橡胶密封环密封的凹槽。小载面涵管的长度是5-8米，内径3-8米，厚度20-45cm。
本发明钢绞线采用Φ13系列或Φ15系列，可在涵管体内壁张拉，平原开槽施工时，也可采用在涵管体外壁张拉。
Claims (10)
1. 一种小截面环心应力抗压涵管，包括混凝土涵管体(1)及设置在涵管体(1)内的由环筋和纵筋制成的圆筒形骨架，其特征在于所述的圆筒形骨架由里层骨架(6)和外层骨架(2)构成，里层骨架(6)上固定有纵向管筒(9)，外层骨架(2)上固定有连续旋转的正旋筒管(3)，里层骨架(6)上的纵向筒管(9)内设置有由一端固定，另一端连续张拉产生预应力的钢绞线(10)，外层骨架(2)上的正旋筒管(3)内设置有经连续张拉产生预应力的钢绞线(10)，所述的涵管体(1)的内壁设置有和正旋筒管(3)内的钢绞线(10)相连接的用于助拉和锚固正旋筒管(3)内的纲绞线的助拉锚具(12)，所述的正旋筒管(3)内的钢绞线(10)两端和设置在涵管体(1)内壁上的助拉锚具(11)相连接。
2. 一种小截面环心应力抗压涵管，包括混凝土涵管体(1)及设置在涵管体(1)内的由环筋和纵筋制成的圆筒形骨架，其特征在于所述的圆筒形骨架由里层骨架(6)和外层骨架(2)构成，里层骨架(6)上固定有纵向管筒(9)，外层骨架(2)上固定有连续旋转的反旋筒管，里层骨架(6)上的纵向筒管(9)内设置有由一端固定，另一端连续张拉产生预应力的钢绞线(10)，外层骨架(2)上的反旋筒管内设置有经连续张拉产生预应力的钢绞线(10)，所述的涵管体(1)的内壁设置有和反旋筒管内的钢绞线(10)相连接的用于助拉和锚固反旋筒管内的纲绞线的助拉锚具(12)，所述的反旋筒管内的钢绞线(10)两端和设置在涵管体(1)内壁上的助拉锚具(11)相连接。
3. 根据权利要求1所述的一种小截面环心应力抗压涵管，其特征在于正旋筒管(3)为圆筒型金属波纹管。
4. 根据权利要求2所述的一种小截面环心应力抗压涵管，其特征在于反旋筒管为圆筒型金属波纹管。
5. 根据权利要求1或2所述的一种小截面环心应力抗压涵管，其特征在于在涵管体(1)内设置的纵向预应力纵筋(7)将分段施工的涵管段连接成长达30-300米的超长涵管体(1)。
6. 根据权利要求5所述的一种小截面环心应力抗压涵管，其特征在于所述的超长涵管体(1)是在涵管洞内利用涵洞内壁喷涂或粘贴橡塑隔离层后施工。
7. 根据权利要求5所述的一种小截面环心应力抗压涵管，其特征在于所述的超长涵管体(1)是在平原开挖好的沟内，利用弧形活动金属管底座支架外模板，按工艺流程施工并连接成超长涵管体(1)。
8. 根据权利要求5所述的一种小截面环心应力抗压涵管，其特征在于所述的超长涵管体(1)是用立式施工工艺，然后吊装移位，用纵向预应力工艺连接成超长涵管体(1)。
9. 根据权利要求5所述的一种小截面环心应力抗压涵管，其特征在于所述的超长涵管体(1)的伸缩缝(18)用橡胶止水带(15)密封，立式制作的超长涵管体用橡胶止水环密封。
10. 一种小截面环心应力抗压涵管的制备工艺，其特征在于采用下列生产步骤：
第一步浇筑混凝土外衬(16)：用小型盾构机开挖好涵洞体后，用φ6-φ10盘条制成网格片，并固定在涵管外壁(17)上，支架好圆筒型组合外模板，用砂浆泵灌注混凝土外衬(16)；
第二步拆除组合外模板：外衬混凝土(16)凝固后，拆除外模板，往前推进，再进行下一管段的施工；
第三步橡塑隔离层的制作：在涵洞内壁上喷涂或粘贴橡塑隔离层，能起到缓冲的作用；
第四步骨架的制作：根据涵管体(1)的内径大小，选用钢筋制作里层骨架(6)、外层骨架(2)，并用径向钢筋连接；
第五步外层环向正旋筒管(3)的分布：在外层骨架(2)的里侧或外侧分布正旋筒管(3)，并在正旋筒管内穿入经张拉产生预应力的钢绞线；
第六步纵向筒管(9)的分布：在里层骨架(6)外侧，分布纵向筒管(9)，连接纵向筒管，在纵向筒管内穿好钢绞线，预留锚孔并在两端安装好锚具；
第七步模板的安装：按工况要求确定内模板的内径，并把端面模板和内模板固定在一起；
第八步涵管体(1)混凝土的浇筑：用砂浆泵浇筑涵管体(1)内的混凝土，并按顺序震捣成型；
第九步拆除模板，张拉锚固：当混凝土强度达到70％以上时，拆除模板，张拉锚固；
第十步真空灌浆，加压封锚：把正旋筒管和纵向筒管分段抽成真空，用高压小型砂浆泵往正旋筒管和纵向筒管内注入加膨胀剂、速凝剂的高标号水泥浆，并用特种水泥浆把锚孔加压封平；
第十一步管段的连接：用连接器连接预应力钢绞线(10)，用套筒连接骨架钢筋，并按顺序进行下一管段；
第十二步卧式工艺或立式工艺制作：卧式工艺采用弧形管台固定外模板，3-5米内径的管段用活动金属管座，分段制作，按工艺流程施工并连接成超长涵管体(1)；或者用立式工艺制作，然后吊装移位，用预应力工艺，连接成超长涵管体(1)；
第十三步管口密封及伸缩缝密封：用橡胶密封环密封涵管体管口，把橡胶止水带(15)的一端浇筑于涵管体(1)的一端，另一端浇筑于下一段涵管体(1)。
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