CN105672147B - 采用hdpe缠绕增强管和水泥砂浆加固公路圆管涵的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用HDPE缠绕增强管和水泥砂浆加固公路圆管涵的方法，包括以下步骤：在圆管涵内设置内衬管；步骤二、输料管和排气管的设置：将输料管和排气管均伸入所述环形空腔内；步骤三、封闭所述环形空腔：在所述圆管涵的进水口砌筑用于将所述环形空腔一端封闭的第一封堵端墙，并使所述输料管穿出所述第一封堵端墙；在所述圆管涵的出水口砌筑用于将所述环形空腔另一端封闭的第二封堵端墙，并使所述排气管穿出所述第二封堵端墙；步骤四、通过输料管向所述环形空腔内灌注水泥砂浆以形成填充加固层。该加固方法能够实现对圆管涵的有效加固，并且能够增大涵洞承载构件的截面积，提高涵洞的承载力。

Description

采用HDPE缠绕增强管和水泥砂浆加固公路圆管涵的方法
技术领域
本发明属于圆管涵加固技术领域，具体是涉及一种采用HDPE缠绕增强管和水泥砂浆加固公路圆管涵的方法。
背景技术
涵洞工程数量约占公路桥涵总数的50％以上。据统计，在平原地区，每公里有3～5道涵洞；在山岭重丘区，每公里平均有6～8道涵洞。随着涵洞运营年限的增加，在环境和荷载等因素影响下，一些钢筋混凝土圆管涵管节会不同程度地出现混凝土剥落和开裂等病害；由于圆管涵管节之间缺少联系，当地基出现不均匀变形时，往往会发生管节脱离、错牙等问题，进而导致涵洞渗漏和冲蚀病害，影响到涵洞的正常使用和长期性能。由于环境潮湿、水流中或多或少会含有侵蚀性物质和泥沙，波纹钢管(钢板)涵洞表面会出现不同程度锈蚀和磨蚀破坏，一些波纹钢管(钢板)涵洞涵底已经出现锈穿和磨穿现象。病害较为严重的涵洞，已经进一步影响到路基的承载力和路面使用性能，需要及时采取措施进行修复和加固。
对于因地基承载力不足造成的涵洞结构病害，往往采取注浆等技术措施进行地基处置和加固。对于因承重构件承载能力不足造成的钢筋混凝土盖板涵洞结构病害，可采用增加涵台和钢筋混凝土盖板厚度或者在涵内设置支撑构件等措施进行加固；对于盖板明涵或涵顶填土高度较小的盖板涵可通过更换或补强破损钢筋混凝土盖板方法进行修复。但是，对于钢筋混凝土圆管涵和波纹钢管涵洞，目前还缺乏可行的修复方法。事实上，无论对于钢筋混凝土盖板暗涵，还是钢筋混凝土圆管涵和波纹钢管涵洞，如果采用开挖路基更换或补强破损构件的修复加固方案，对于交通繁忙路段可能会影响道路正常通行，有时还需要修筑临时通行便道；而对于涵顶填土高度较大的涵洞，如果开挖涵顶和涵侧路基，施工难度较大，费用较高。因此，对于这些工况，应尽可能在涵洞内采取技术措施对涵洞进行修复加固。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种采用HDPE缠绕增强管和水泥砂浆加固公路圆管涵的方法。该加固方法能够实现对圆管涵的有效加固，并且能够增大涵洞承载构件的截面积，提高涵洞的承载力。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：采用HDPE缠绕增强管和水泥砂浆加固公路圆管涵的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、在圆管涵内设置内衬管：将多个HDPE缠绕增强管依次连接并移至圆管涵内构成内衬管，所述内衬管与圆管涵之间形成环形空腔；
步骤二、输料管和排气管的设置：将输料管和排气管均伸入所述环形空腔内；
步骤三、封闭所述环形空腔：在所述圆管涵的进水口砌筑用于将所述环形空腔一端封闭的第一封堵端墙，在所述圆管涵的出水口砌筑用于将所述环形空腔另一端封闭的第二封堵端墙，所述第一封堵端墙和第二封堵端墙上均设置供输料管和排气管穿出的通孔；
步骤四、通过输料管向所述环形空腔内灌注水泥砂浆以形成填充加固层。
上述的采用HDPE缠绕增强管和水泥砂浆加固公路圆管涵的方法，其特征在于：步骤一之前，在所述圆管涵的内壁设置沿其长度方向布设的多个定位装置。
上述的采用HDPE缠绕增强管和水泥砂浆加固公路圆管涵的方法，其特征在于：所述定位装置采用工字钢或方木制成。
上述的采用HDPE缠绕增强管和水泥砂浆加固公路圆管涵的方法，其特征在于：所述环形空腔内设置有用于定位所述输料管和排气管的定位钢筋笼。
上述的采用HDPE缠绕增强管和水泥砂浆加固公路圆管涵的方法，其特征在于：所述HDPE缠绕增强管的一端设置有第一接头，所述HDPE缠绕增强管的另一端设置有第二接头，相邻两个所述HDPE缠绕增强管中一个HDPE缠绕增强管的第二接头位于另一个HDPE缠绕增强管的第一接头的内侧，所述第一接头上设置有多个第一凹槽和第一凸棱，所述第二接头上设置有多个第二凹槽和第二凸棱，所述第一凸棱与第二凹槽卡接配合，所述第二凸棱与所述第一凹槽卡接配合。
上述的采用HDPE缠绕增强管和水泥砂浆加固公路圆管涵的方法，其特征在于：在所述内衬管的内部设置有用于防止相邻两个所述HDPE缠绕增强管连接处漏浆的止浆装置。
上述的采用HDPE缠绕增强管和水泥砂浆加固公路圆管涵的方法，其特征在于：所述止浆装置采用橡胶气囊。
上述的采用HDPE缠绕增强管和水泥砂浆加固公路圆管涵的方法，其特征在于：在所述止浆装置与相邻两个所述HDPE缠绕增强管连接处之间设置有防渗密封层。
上述的采用HDPE缠绕增强管和水泥砂浆加固公路圆管涵的方法，其特征在于：所述防渗密封层采用止浆带制成，所述止浆带通过密封胶粘结在所述HDPE缠绕增强管上。
上述的采用HDPE缠绕增强管和水泥砂浆加固公路圆管涵的方法，其特征在于：在步骤四中通过输料管向所述环形空腔内灌注水泥砂浆时，用于盛装水泥砂浆的容器放置在所述圆管涵的上方。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明采用HDPE缠绕增强管组成内衬管，采用水泥砂浆作为填充和增强材料组成填充加固层对病害涵洞进行修复和加固，所述内衬管和填充加固层相配合增大了涵洞承载构件的截面积，提高涵洞的承载力；并且在向所述环形空腔内灌注水泥砂浆时，所述水泥砂浆会入渗到原有构件的缺损、缺失部位内部，通过填充和黏结，恢复构件的承载能力。
2、本发明中，由HDPE缠绕增强管构成的内衬管作为圆管涵和填充加固层的防护层，增强了涵洞内壁抗锈蚀、抗磨蚀能力，提高了涵洞的耐久性。另外，HDPE缠绕增强管的重量轻，装配性能好，易于施工。
3、本发明中，由于HDPE缠绕增强管较混凝土圆管涵内表面光滑，较波纹钢管内表面平整，在涵洞修复与加固中，适当压缩原有涵洞的孔径，对涵洞泄洪能力不会带来显著的不利影响，并由于解决了涵洞管节渗漏问题，如果同时增强洞口铺砌的抗渗能力，可以作为有压涵洞使用。
4、采用本发明能够避免修筑便道、开挖路基等繁琐施工过程，对现有交通影响较小，并同时保证了施工作业安全和行车的安全。
5、采用本发明所提出的一系列加固施工配套措施便于操作，有利于施工质量控制。a、在HDPE缠绕增强管顶部、与旧涵洞内壁之间布设注浆管和排气管；或者通过钻孔在涵洞顶部布设输料管和排气管，利用路基顶面与涵洞内拟填充部位之间的高差(势能)通过导管将普通水泥砂浆或泡沫砂浆导入旧涵洞内壁与高密度聚乙烯管之间的空间，便于水泥砂浆灌注；b、根据涵洞长度和环形空间大小，采用不同密度和流动性的水泥砂浆以及注浆压力，可保证砂浆密实；c、在HDPE缠绕增强管接头处采用圆柱形充气橡胶囊作为止浆装置，以及分层灌注砂浆，可有效防止砂浆泄漏；d、在旧涵洞内壁顶部、两侧及底部布设定位抗浮装置；并采取分段多点、分层逐级、管侧均衡方式灌注水泥砂浆，可保证高密度聚乙烯管的顺直。
6、本发明的实现成本低，使用效果好，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
图2为本发明圆管涵和内衬管的相对位置关系示意图。
图3为本发明止浆装置在圆管涵内的位置关系示意图。
图4为图3中A处的放大图。
图5为本发明灌注水泥砂浆时的状态示意图。
附图标记说明:
1—圆管涵； 2—内衬管； 2-1—HDPE缠绕增强管；
2-1-1—第一接头； 2-1-2—第二接头； 2-1-3—第一凹槽；
2-1-4—第一凸棱； 2-1-5—第二凹槽； 2-1-6—第二凸棱；
3—输料管； 4—定位钢筋笼； 5—环形空腔；
6—定位装置； 7—排气管； 8—填充加固层；
9—止浆装置； 10—防渗密封层； 11—第一封堵端墙；
12—第二封堵端墙； 13—容器。
具体实施方式
如图1～图5所示的一种采用HDPE缠绕增强管和水泥砂浆加固公路圆管涵的方法，包括以下步骤：
步骤一、在圆管涵1内设置内衬管2：将多个HDPE缠绕增强管2-1依次连接并移至圆管涵1内构成内衬管2，所述内衬管2与圆管涵1之间形成环形空腔5；
步骤二、输料管3和排气管7的设置：将输料管3和排气管7均伸入所述环形空腔5内；
步骤三、封闭所述环形空腔5：在所述圆管涵1的进水口砌筑用于将所述环形空腔5一端封闭的第一封堵端墙11，在所述圆管涵1的出水口砌筑用于将所述环形空腔5另一端封闭的第二封堵端墙12，所述第一封堵端墙11和第二封堵端墙12上均设置供输料管3和排气管7穿出的通孔；所述第一封堵端墙11和第二封堵端墙12均为环形。
步骤四、通过输料管3向所述环形空腔5内灌注水泥砂浆以形成填充加固层8。所述水泥砂浆选用普通水泥砂浆或者泡沫砂浆。
本实施例中，该加固方法采用HDPE缠绕增强管2-1组成内衬管2，采用水泥砂浆作为填充和增强材料组成填充加固层8对病害涵洞进行修复和加固，所述内衬管2和填充加固层8相配合增大了涵洞承载构件的截面积，提高涵洞的承载力；并且在向所述环形空腔5内灌注水泥砂浆时，所述水泥砂浆会入渗到原有构件的缺损、缺失部位内部，通过填充和黏结，恢复构件的承载能力。并且由HDPE缠绕增强管2-1构成的内衬管2作为圆管涵1和填充加固层8的防护层，增强了涵洞内壁抗锈蚀、抗磨蚀能力，提高了涵洞的耐久性。另外，HDPE缠绕增强管2-1的重量轻，装配性能好，易于施工。
结合图2，步骤一之前，在所述圆管涵1内壁的设置沿其长度方向布设的多个定位装置6。
本实施例中，通过设置定位装置6，设置在涵洞顶部的定位装置6可起到防止灌浆时HDPE缠绕增强管2-1在水泥砂浆的浮力作用下向上移动的作用。设置在涵洞底部的定位装置6可起到轨道作用，以减小向涵洞内移动HDPE缠绕增强管2-1时的摩擦阻力。并且定位装置6沿涵洞长度方向交错断续布置，以避免妨碍水泥砂浆在环形空腔5内的流动。另外，输料管3和排气管7可兼做定位装置6的组成部分。
本实施例中，所述定位装置6采用工字钢或方木制成。
所述环形空腔5内设置有用于定位所述输料管3和排气管7的定位钢筋笼4。通过设置定位钢筋笼4，能够在灌注水泥浆液时有效避免输料管3和排气管7的移位。
如图3和图4所示，所述HDPE缠绕增强管2-1的一端设置有第一接头2-1-1，所述HDPE缠绕增强管2-1的另一端设置有第二接头2-1-2，相邻两个所述HDPE缠绕增强管2-1中一个HDPE缠绕增强管2-1的第二接头2-1-2位于另一个HDPE缠绕增强管2-1的第一接头2-1-1的内侧，所述第一接头2-1-1上设置有多个第一凹槽2-1-3和第一凸棱2-1-4，所述第二接头2-1-2上设置有多个第二凹槽2-1-5和第二凸棱2-1-6，所述第一凸棱2-1-4与第二凹槽2-1-5卡接配合，所述第二凸棱2-1-6与所述第一凹槽2-1-3卡接配合。
本实施例中，通过第二接头2-1-2和第一接头2-1-1的卡接配合能够有效实现相邻两个HDPE缠绕增强管2-1的快速连接，并起到了良好的密封作用。
本实施例中，在连接两个HDPE缠绕增强管2-1时，将第一绳索套在一个HDPE缠绕增强管2-1的管头，将第二绳索套在另一个HDPE缠绕增强管2-1的管头，通过对称的两个第三绳索将第一绳索和第二绳索相连接，再张紧第三绳索使绳索第三绳索长度变短，从而使两个HDPE缠绕增强管2-1承插扣接一起。
如图3所示，在所述内衬管2的内部设置有用于防止相邻两个所述HDPE缠绕增强管2-1连接处漏浆的止浆装置9。通过设置止浆装置9，能够在灌注水泥浆液时有效的防止相邻两个HDPE缠绕增强管2-1连接处发生漏浆现象。
本实施例中，所述止浆装置9采用橡胶气囊。采用橡胶气囊作为止浆装置9能够与相邻两个所述HDPE缠绕增强管2-1连接处紧密贴合，并且安装和拆除非常方便。
本实施例中，在所述止浆装置9与相邻两个所述HDPE缠绕增强管2-1连接处之间设置有防渗密封层10。通过设置防渗密封层10，进一步确保了相邻两个所述HDPE缠绕增强管2-1连接处不会发生漏浆现象。
本实施例中，所述防渗密封层10采用止浆带制成，所述止浆带通过密封胶粘结在所述HDPE缠绕增强管2-1上。这样能够确保所述止浆带能够与HDPE缠绕增强管2-1紧密连接在一起。
如图5所示，在步骤四中通过输料管3向所述环形空腔5内灌注水泥砂浆时，用于盛装水泥砂浆的容器13放置在所述圆管涵1的上方。利用容器13与涵洞内拟填充部位之间的高差，通过输料管3将普通水泥砂浆或泡沫砂浆导入所述环形空腔5，以便于水泥砂浆的灌注。
本实施例中，水泥砂浆类型选择(普通水泥砂浆或者泡沫砂浆)和配合比设计及注浆压力的确定取决于如下因素：①环状间隙的大小；②涵洞长度或砂浆流动距离。如果环状间隙较大，可以采用较高密度的砂浆，并可以施加较大的注浆压力；如果环形空间较小，采用高流动性和低密度水泥砂浆或泡沫砂浆，并施加较低的压力(小于15kPa)；如果涵洞长度或砂浆流动距离较长，采用泡沫砂浆。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (1)

1.采用HDPE缠绕增强管和水泥砂浆加固公路圆管涵的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、在圆管涵(1)内设置内衬管(2)：将多个HDPE缠绕增强管(2-1)依次采用卡接配合方式连接，并移至圆管涵(1)内构成内衬管(2)，所述内衬管(2)与圆管涵(1)之间形成环形空腔(5)；
步骤二、设置输料管(3)和排气管(7)：将输料管(3)和排气管(7)伸入所述环形空腔(5)内；
步骤三、封闭所述环形空腔(5)：在所述圆管涵(1)的进水口砌筑用于将所述环形空腔(5)一端封闭的第一封堵端墙(11)，在所述圆管涵(1)的出水口砌筑用于将所述环形空腔(5)另一端封闭的第二封堵端墙(12)，所述第一封堵端墙(11)和第二封堵端墙(12)上均设置供输料管(3)和排气管(7)穿出的通孔；
步骤四、采取分段多点、分层逐级和管侧均衡方式，通过输料管(3)向所述环形空腔(5)内灌注水泥砂浆以形成填充加固层(8)，所述水泥砂浆选用普通水泥砂浆或者泡沫砂浆；
步骤一之前，在所述圆管涵(1)的内壁顶部、两侧及底部设置沿其长度方向布设的多个定位装置(6)，多个定位装置(6)沿涵洞长度方向交错断续布置，设置在涵洞底部的定位装置(6)还起轨道作用；
所述HDPE缠绕增强管(2-1)的一端设置有第一接头(2-1-1)，所述HDPE缠绕增强管(2-1)的另一端设置有第二接头(2-1-2)，相邻两个所述HDPE缠绕增强管(2-1)中一个HDPE缠绕增强管(2-1)的第二接头(2-1-2)位于另一个HDPE缠绕增强管(2-1)的第一接头(2-1-1)的内侧，所述第一接头(2-1-1)上设置有多个第一凹槽(2-1-3)和第一凸棱(2-1-4)，所述第二接头(2-1-2)上设置有多个第二凹槽(2-1-5)和第二凸棱(2-1-6)，所述第一凸棱(2-1-4)与第二凹槽(2-1-5)卡接配合，所述第二凸棱(2-1-6)与所述第一凹槽(2-1-3)卡接配合；管节卡接配合处管壁总厚度与管节非卡接配合处管壁厚度相同；
在连接两个HDPE缠绕增强管(2-1)时，将第一绳索套在一个HDPE缠绕增强管(2-1)的管头，将第二绳索套在另一个HDPE缠绕增强管(2-1)的管头，通过对称的两个第三绳索将第一绳索和第二绳索相连接，再张紧第三绳索使绳索第三绳索长度变短，从而使两个HDPE缠绕增强管(2-1)承插扣接一起；
在所述内衬管(2)的内部设置有用于防止相邻两个所述HDPE缠绕增强管(2-1)连接处漏浆的止浆装置(9)；
所述止浆装置(9)采用圆柱形橡胶气囊；所述圆柱形橡胶气囊的侧表面能够与相邻两个所述HDPE缠绕增强管(2-1)内壁连接处紧密贴合，可拆除；
所述定位装置(6)采用工字钢或方木制成；
所述环形空腔(5)内设置有用于定位所述输料管(3)和排气管(7)的定位钢筋笼(4)；
在所述止浆装置(9)与相邻两个所述HDPE缠绕增强管(2-1)连接处之间设置有防渗密封层(10)；
所述防渗密封层(10)采用止浆带制成，所述止浆带通过密封胶粘结在所述HDPE缠绕增强管(2-1)上；
在步骤四中通过输料管(3)向所述环形空腔(5)内灌注水泥砂浆时，用于盛装水泥砂浆的容器(13)放置在所述圆管涵(1)的上方。
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