CN109137764A - 快速提升涵洞承载力的预制装配装置及加固涵洞的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速提升涵洞承载力的预制装配装置，包括顶板和位于顶板两侧的翼缘，顶板用于安装在涵洞顶部，翼缘用于安装在涵洞两侧，顶板和翼缘的尺寸根据涵洞的尺寸预制。本发明还公开了采用该预制装配装置加固涵洞的方法。本发明开挖的是部分涵洞覆土，不是全部；加固位置为涵洞外部，不是内部；施工难度低、施工效率高，不需要进入狭窄的涵洞，极大提升了涵洞的承载力；本发明施工过程全部在涵洞外侧，避免了涵洞下水管道恶劣的施工环境；本发明的预制装配装置加固后和涵洞融为一体，不需要拆除；本发明能够极大地降低涵洞顶部挠度变形。
Description
技术领域
本发明涉及涵洞加固领域，特别是涉及预制装配装置及加固涵洞的方法。
背景技术
涵洞是设于公路路基下修筑于路面以下的排水孔道。涵洞的作用是迅速排除公路沿线的地表水，保证路基安全。涵洞作为公路的重要组成部分之一，涵洞在公路工程中占较大比例，是公路工程的重要组成部分。
随着涵洞运营年限的增加，在环境、荷载作用，以及地基变形等原因出现了涵洞渗漏和冲蚀病害，影响到了涵洞的正常使用和长期性能，同时市政地下排水涵洞由于道路的提升改造，原来设计的荷载等级不足以现行设计要求时，需要快速提升现有涵洞的承载力，同时进行大量开挖，影响市政环境，需要及时采取措施进行快速加固。市政下水涵洞一般为雨水和生活废水，在进行城市道路改建和提升过程中，以前设计的涵洞荷载等级往往达不到现有的要求；如果全部拆除，施工工期一般较长，成本较高，施工过程下水涵洞将退出工作，新管道完工之前会影响城市废水的排放。
以往的技术措施往往是通过注浆、加大结构尺寸和在涵洞内设置支撑构件等进行加固，市政涵洞一般为密闭下水道，采用涵洞内部加固施工难度大，空间狭窄，同时施工需要进行下水管进行排水。若采用上述方法内部进行加固，由于涵洞空间狭窄且长度较长，下水管内部积水等问题，施工作业难度较大。
发明内容
发明目的：为了克服城市下水涵洞加固技术中的不足，本发明的目的是提供一种在城市涵洞外部局部加固的快速提升涵洞承载力的预制装配装置及加固涵洞的方法。
技术方案：本发明所述的快速提升涵洞承载力的预制装配装置，包括顶板和位于顶板两侧的翼缘，顶板用于安装在涵洞顶部，翼缘用于安装在涵洞两侧，顶板和翼缘的尺寸根据涵洞的尺寸预制。
进一步，所述顶板的材料为混凝土、纤维复合材料或者钢材。
进一步，所述翼缘的材料为混凝土、纤维复合材料或者钢材。
进一步，所述预制装配装置还包括垫层，其中，部分垫层安装在顶板与涵洞之间，剩余的垫层安装在翼缘与涵洞之间。这样能够缓冲预制装配装置与涵洞之间的冲击。
进一步，所述垫层的材料为弹性防水材料。
进一步，所述预制装配装置与涵洞之间通过螺栓固定。
进一步，所述涵洞的顶部和两侧植筋后与预制装配装置焊接固定，固定后进行防水处理。
采用本发明所述的快速提升涵洞承载力的预制装配装置加固涵洞的方法，包括以下步骤：
S1：在预制装配装置上预留螺栓孔，开挖涵洞的顶部覆土和两侧的部分覆土；
S2：清洁涵洞顶部和两侧部位的表面，使得表面不残留覆土；在涵洞顶部和两侧的待加固的部位安装垫层；
S3：在垫层、涵洞顶部和两侧打孔，孔的位置与预制装配装置上的螺栓孔的位置相适配；
S4：将预制装配装置用锚栓安装在涵洞上，其中，顶板安装在涵洞顶部，翼缘安装在涵洞两侧；
S5：回填开挖的覆土。
进一步，在预制装配装置的长度方向上划分施工单元进行分段施工。这样能够方便施工。
有益效果：本发明公开了一种快速提升涵洞承载力的预制装配装置及加固涵洞的方法，与现有技术相比，具有如下的有益效果：
1)本发明开挖的是部分涵洞覆土，不是全部；加固位置为涵洞外部，不是内部；施工难度低、施工效率高，不需要进入狭窄的涵洞，极大提升了涵洞的承载力；
2)本发明施工过程全部在涵洞外侧，避免了涵洞下水管道恶劣的施工环境；
3)本发明的预制装配装置加固后和涵洞融为一体，不需要拆除；
4)本发明能够极大地降低涵洞顶部挠度变形，有效提升涵洞的抗裂性能；
5)本发明可以模块化预制生产，极大地加快了加固效率；
6)本发明由于开挖覆土少，对原土层扰动小，可以有效的减小开挖土层沉降对路基的影响。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中涵洞加固完毕后未进行填盖覆土时的示意图；
图2为本发明具体实施方式中铺装好垫层并打好孔洞时的示意图；
图3为本发明具体实施方式中预制装配装置的示意图；
图4为本发明单元模块式施工示意图；
图5为本发明具体实施方式中加固后的效果图。
具体实施方式
本具体实施方式公开了一种快速提升涵洞承载力的预制装配装置，如图3所示，包括顶板31和位于顶板两侧的翼缘32，顶板31用于安装在涵洞1顶部，翼缘32用于安装在涵洞1两侧，顶板31和翼缘32的尺寸根据涵洞1的尺寸预制，顶板31的厚度根据设计荷载的提高可根据刚度进行设计，翼缘32的高度主要为固定装置，防止顶板31发生扭转。如图2所示，预制装配装置3还包括垫层2，其中，部分垫层安装在顶板31与涵洞1之间，剩余的垫层安装在翼缘32与涵洞1之间。这样能够缓冲预制装配装置3与涵洞1之间的冲击。图5为加固后的涵洞的效果图。
顶板的材料为混凝土、纤维复合材料或者钢材。翼缘的材料为混凝土、纤维复合材料或者钢材。垫层的材料为弹性防水材料。
预制装配装置与涵洞之间的固定方式可以有两种：一种是通过螺栓固定；另一种是涵洞的顶部和两侧植筋后与预制装配装置焊接固定，固定后进行防水处理。
本具体实施方式还公开了采用预制装配装置加固涵洞的方法，包括以下步骤：
S1：在预制装配装置3上预留螺栓孔，如图3所示，包括顶板31上的螺栓孔311和翼缘32上的螺栓孔321，开挖涵1的顶部覆土和两侧的部分覆土；侧面填土的开挖深度可以与本发明的腹板高度一致；
S2：清洁涵洞1顶部和两侧部位的表面，使得表面不残留覆土；在涵洞1顶部和两侧的待加固的部位安装垫层2；
S3：在垫层2、涵洞1顶部和两侧打孔21，孔21的位置与预制装配装置3上的螺栓孔的位置相适配；打孔21的位置避开涵洞1的主筋所在位置，可采用钢筋探测仪进行预先探测；
S4：如图1所示，将预制装配装置3用锚栓4安装在涵洞上，其中，顶板31安装在涵洞1顶部，翼缘32安装在涵洞1两侧；待加固涵洞1现场如不好打孔，可采用植筋方式进行固定装置和涵洞1，植筋的要求可以按照相关加固规范施工；植筋和螺栓固定方式均要注意防水处理，可以采用环氧树脂进行防水处理；加固完毕后未进行填盖覆土时的涵洞1如图1所示；
S5：回填开挖的覆土。回填填土时注意顶板上覆土和原来土层之间的高度差，应避免由于覆土高度差对加固涵洞1的受力不均；覆土回填完后可采用常规的夯实机进行夯实，减小后期沉降对路基的影响。为了方便施工，还可在预制装配装置的长度方向上划分施工单元进行分段施工。划分单元施工方式见图4。
为了验证预制装配装置3的加固效果，本具体实施方式还进行了仿真，结果为：未加固时涵洞1的最大变形值为0.277×10-3米，加固后涵洞1的最大变形值为0.87×10-4米。可见，本具体实施方式的预制装配装置3极大地提升了涵洞的承载力和刚度。
Claims (9)
1.快速提升涵洞承载力的预制装配装置，其特征在于：包括顶板和位于顶板两侧的翼缘，顶板用于安装在涵洞顶部，翼缘用于安装在涵洞两侧，顶板和翼缘的尺寸根据涵洞的尺寸预制。
2.根据权利要求1所述的快速提升涵洞承载力的预制装配装置，其特征在于：所述顶板的材料为混凝土、纤维复合材料或者钢材。
3.根据权利要求1所述的快速提升涵洞承载力的预制装配装置，其特征在于：所述翼缘的材料为混凝土、纤维复合材料或者钢材。
4.根据权利要求1所述的快速提升涵洞承载力的预制装配装置，其特征在于：所述预制装配装置还包括垫层，其中，部分垫层安装在顶板与涵洞之间，剩余的垫层安装在翼缘与涵洞之间。
5.根据权利要求4所述的快速提升涵洞承载力的预制装配装置，其特征在于：所述垫层的材料为弹性防水材料。
6.根据权利要求1所述的快速提升涵洞承载力的预制装配装置，其特征在于：所述预制装配装置与涵洞之间通过螺栓固定。
7.根据权利要求1所述的快速提升涵洞承载力的预制装配装置，其特征在于：所述涵洞的顶部和两侧植筋后与预制装配装置焊接固定，固定后进行防水处理。
8.采用根据权利要求1所述的快速提升涵洞承载力的预制装配装置加固涵洞的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：在预制装配装置上预留螺栓孔，开挖涵洞的顶部覆土和两侧的部分覆土；
S2：清洁涵洞顶部和两侧部位的表面，使得表面不残留覆土；在涵洞顶部和两侧的待加固的部位安装垫层；
S3：在垫层、涵洞顶部和两侧打孔，孔的位置与预制装配装置上的螺栓孔的位置相适配；
S4：将预制装配装置用锚栓安装在涵洞上，其中，顶板安装在涵洞顶部，翼缘安装在涵洞两侧；
S5：回填开挖的覆土。
9.根据权利要求8所述的加固涵洞的方法，其特征在于：在预制装配装置的长度方向上划分施工单元进行分段施工。
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