CN112813858A - 一种开口式波纹钢涵洞结构及其修筑方法 - Google Patents

一种开口式波纹钢涵洞结构及其修筑方法 Download PDF

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骆永震
李捷
韩馨
费东阳
韩丽娟
张元志
郭昆
梁俊伟
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Abstract

本发明公开了一种开口式波纹钢涵洞结构及其修筑方法，开口式波纹钢涵洞结构包括涵洞主体、持力土层和第一碎石垫层，第一碎石垫层设置在持力土层上，第一碎石垫层上设置有钢筋混凝土层，钢筋混凝土层具有一向下凹陷形成有填筑区域，填筑区域的两侧分别固定有混凝土基座，每个混凝土基座上安装有滑轨，涵洞主体两侧的底部通过滚轮组件滑动设于滑轨处；优点是解决了目前涵洞施工过程中工序繁琐、施工效率低的问题，实现现场快速施工，减少人力和设备的投入，降低了造价，且可保障施工过程中道路的正常运营。

Description

一种开口式波纹钢涵洞结构及其修筑方法
技术领域
本发明涉及公路涵洞技术领域，尤其涉及一种开口式波纹钢涵洞结构及其修筑方法。
背景技术
波纹管涵也叫金属波纹管涵或钢制波纹涵管，是指铺埋在公路，铁路下面的涵洞用螺纹波纹管，它是由波形金属板卷制成或用半圆波形钢片拼制成的圆形波纹管，随着国内钢材料相对于砂石、水泥材料的价格差距逐步减小，钢材生产、加工工艺的逐步提高，环保意识的逐步增强，钢波纹管涵洞由于其具有受力性能好、适应性强、施工工期短、使用寿命长、行车舒适性好的特点，在国内公路、市政建设中，正日益得到广泛的应用。
目前施工构建的波纹钢涵洞多为钢筋混凝土整体浇筑成型，不仅加大建筑垃圾对环境的破坏程度，同时施工工期较长，建筑成本较高，而且也不便于后期的维护，除此之外，涵洞在工作的过程中，容易发生水体下渗的现象，并且受到水体的冲刷侵蚀，使其涵洞的使用寿命降低，再者波纹钢板多采用现场拼装的形式，拼装施工中主要采用吊车配合人工搭设简易脚手架的方式进行，此类方法往往施工工序繁琐，施工效率低，拼缝搭接操作难以控制，人工及设备投入较大，且施工过程无法保障道路的正常运营。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的不足，本发明提供一种开口式波纹钢涵洞结构及其修筑方法，其解决了目前涵洞施工过程中工序繁琐、施工效率低的问题，实现现场快速施工，减少人力和设备的投入，降低了造价，且可保障施工过程中道路的正常运营。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案之一为：一种开口式波纹钢涵洞结构，包括涵洞主体、持力土层和第一碎石垫层，所述的第一碎石垫层设置在所述的持力土层上，所述的第一碎石垫层上设置有钢筋混凝土层，所述的钢筋混凝土层具有一向下凹陷形成有填筑区域，所述的填筑区域的两侧分别固定有混凝土基座，每个所述的混凝土基座上安装有滑轨，所述的涵洞主体两侧的底部通过滚轮组件滑动设于所述的滑轨处。
所述的钢筋混凝土层的上方由下至上依次设置有第二碎石垫层、砂垫层、土工布层和沥青防水层，且所述的第二碎石垫层、所述的砂垫层、所述的土工布层和所述的沥青防水层均位于两个所述的混凝土基座之间。该结构中，第二碎石垫层采用与第一碎石垫层相同的材质，第二碎石垫层之上修筑的砂垫层，其厚度为第二碎石垫层的30%，其主要作用是填补第二碎石垫层空隙并保证表面平整，砂垫层上覆若洁净土工布层，一方面防止水渗入基础造成破坏，另一方面便于沥青防水层施工，而沥青防水层的设置起到进一步防水的作用。
所述的滚轮组件包括承力板和滚轮本体，所述的承力板固定在所述的涵洞主体的底部，所述的滚轮本体可转动连接于所述的承力板，且所述的滚轮本体嵌入所述的滑轨中。该结构中，承力板采用焊接方式与涵洞主体相连接，这样保证承力板的可靠连接，滚轮本体可转动连接于承力板，且嵌入在滑轨中，这样大大节省运输所需的人力，实现快速安装的目的，
所述的混凝土基座上设置有凸台，所述的凸台的一侧与所述的混凝土基座之间固定有一角钢，所述的滑轨竖直固定在所述的角钢上。该结构中，凸台与混凝土基座一体成型，这样保证了凸台的强度，同时也为了防止钢筋混凝土基座受横向推力破坏，角钢的设置则为了防止涵脚刺破钢筋混凝土基座造成应力集中，角钢采用高强度螺栓进行固定。
所述的凸台的另一侧与所述的混凝土基座之间设置有一斜向分布的支撑钢杆，所述的支撑钢杆的两端分别通过高强度螺栓与所述的凸台以及所述的混凝土基座固定。该结构中，支撑钢杆的设置是为了进一步防止凸台受横向推力破坏，起到支撑凸台的作用，从而保护了混凝土基座。
所述的涵洞主体由多个波纹钢管拼装而成，所述的波纹钢管为马蹄形波纹管、梨形波纹管、半圆形波纹管、圆形波纹管、椭圆波纹管或管拱式波纹管其中之一。其好处在于便于分段拼装，调整方式较为灵活，波纹钢管的外壁形状与待修筑涵洞内壁形状相适配，具体的选择根据实际施工要求进行调整。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案之二为：一种开口式波纹钢涵洞结构的修筑方法，包括以下步骤，
S1：当需要对涵洞进行修筑施工时，首先在待修筑涵洞的位置采用人工配合挖掘机的方式进行基坑开挖；
S2：待基坑开挖结束后，在基坑的底部采用夯机夯实，使之形成持力土层；
S3：在持力土层的上方铺设第一碎石垫层，平整后绑扎钢筋笼，之后浇筑混凝土使其形成一具有填筑区域的钢筋混凝土层，并对钢筋混凝土层进行养护处理；
S4：待钢筋混凝土层养护结束后，在填筑区域的左右两侧分别浇筑混凝土基座，并且在每个混凝土基座上安装滑轨；
S5：在两个混凝土基座之间由下至上依次填筑第二碎石垫层和砂垫层，砂垫层采用粒径为0.25mm-0.5mm的中砂材质；
S6：在砂垫层的上方铺设土工布层，平整后填筑沥青防水层；
S7：将待拼接的波纹钢管的底部安装滚轮组件，并依次组装到对应滑轨中进行滑行，到达预定位置后进行拼接形成涵洞主体，当满足修筑涵洞所需长度后，在滑轨中封注混凝土，完成修筑。
在步骤S3中，钢筋笼的配筋率不少于0.5%，钢筋混凝土层采用浇模支护的方式进行养护，并且养护时间不少于28天，钢筋混凝土层的长度为涵洞主体跨径的3倍，厚度不小于涵洞主体跨径的1/10。
混凝土基座的抗压强度应不低于C60，混凝土基座的高度为h，第二碎石垫层的厚度为0.5-0.7h，砂垫层的厚度为0.15-0.25h，沥青防水层的厚度为0.2-0.3h。
滚轮组件包括承力板和滚轮本体，承力板固定在波纹钢管的底部，滚轮本体可转动连接于承力板，且滚轮本体嵌入滑轨中。
与现有技术相比，本发明的优点在于：钢筋混凝土层的设置利于加强整体的结构强度；两个混凝土基座的设置为安装滑轨提供位置，且能保证可靠的抗压强度；滚轮组件的设置利于涵洞主体在滑轨中滑动，从而减少了人力和设备的投入，实现涵洞主体快速拼装的目的；本发明有效实现了对涵洞快速施工需求的，解决了目前波纹钢板涵洞施工过程中工序繁琐、施工效率低的问题，实现了现场快速施工，降低造价，且可保障施工过程中道路的正常运营。
附图说明
图1为本发明的平面结构示意图；
图2为本发明图1中A处的局部放大示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
实施例一：如图所示，一种开口式波纹钢涵洞结构，包括涵洞主体1、持力土层2和第一碎石垫层3，第一碎石垫层3设置在持力土层2上，第一碎石垫层3上设置有钢筋混凝土层4，钢筋混凝土层4具有一向下凹陷形成有填筑区域，填筑区域的两侧分别固定有混凝土基座5，每个混凝土基座5上安装有滑轨51，涵洞主体1两侧的底部通过滚轮组件6滑动设于滑轨51处。
钢筋混凝土层4的上方由下至上依次设置有第二碎石垫层71、砂垫层72、土工布层73和沥青防水层74，且第二碎石垫层71、砂垫层72、土工布层73和沥青防水层74均位于两个混凝土基座5之间。该结构中，第二碎石垫层71采用与第一碎石垫层3相同的材质，第二碎石垫层71之上修筑的砂垫层72，其厚度为第二碎石垫层71的30%，其主要作用是填补第二碎石垫层71空隙并保证表面平整，砂垫层72上覆若洁净土工布层73，一方面防止水渗入基础造成破坏，另一方面便于沥青防水层74施工，而沥青防水层74的设置起到进一步防水的作用。
滚轮组件6包括承力板61和滚轮本体62，承力板61固定在涵洞主体1的底部，滚轮本体62可转动连接于承力板61，且滚轮本体62嵌入滑轨51中。该结构中，承力板61采用焊接方式与涵洞主体1相连接，这样保证承力板61的可靠连接，滚轮本体62可转动连接于承力板61，且嵌入在滑轨51中，这样大大节省运输所需的人力，实现快速安装的目的，
混凝土基座5上设置有凸台52，凸台52的一侧与混凝土基座5之间固定有一角钢53，滑轨51竖直固定在角钢53上。该结构中，凸台52与混凝土基座5一体成型，这样保证了凸台52的强度，同时也为了防止钢筋混凝土基座5受横向推力破坏，角钢53的设置则为了防止涵脚刺破钢筋混凝土基座5造成应力集中，角钢53采用高强度螺栓进行固定。
凸台52的另一侧与混凝土基座5之间设置有一斜向分布的支撑钢杆54，支撑钢杆54的两端分别通过高强度螺栓与凸台52以及混凝土基座5固定。该结构中，支撑钢杆54的设置是为了进一步防止凸台52受横向推力破坏，起到支撑凸台52的作用，从而保护了混凝土基座5。
涵洞主体1由多个波纹钢管拼装而成，波纹钢管为马蹄形波纹管、梨形波纹管、半圆形波纹管、圆形波纹管、椭圆波纹管或管拱式波纹管其中之一。其好处在于便于分段拼装，调整方式较为灵活，波纹钢管的外壁形状与待修筑涵洞内壁形状相适配，具体的选择根据实际施工要求进行调整。
实施例二：如图所示，一种开口式波纹钢涵洞结构的修筑方法，包括以下步骤，
S1：当需要对涵洞进行修筑施工时，首先在待修筑涵洞的位置采用人工配合挖掘机的方式进行基坑开挖；
S2：待基坑开挖结束后，在基坑的底部采用夯机夯实，使之形成持力土层2；
S3：在持力土层2的上方铺设第一碎石垫层3，平整后绑扎钢筋笼，之后浇筑混凝土使其形成一具有填筑区域的钢筋混凝土层4，并对钢筋混凝土层4进行养护处理；
S4：待钢筋混凝土层4养护结束后，在填筑区域的左右两侧分别浇筑混凝土基座5，并且在每个混凝土基座5上安装滑轨51；
S5：在两个混凝土基座5之间由下至上依次填筑第二碎石垫层71和砂垫层72，砂垫层72采用粒径为0.25mm-0.5mm的中砂材质；
S6：在砂垫层72的上方铺设土工布层73，平整后填筑沥青防水层74；
S7：将待拼接的波纹钢管的底部安装滚轮组件6，并依次组装到对应滑轨51中进行滑行，到达预定位置后进行拼接形成涵洞主体1，当满足修筑涵洞所需长度后，在滑轨51中封注混凝土，完成修筑。
在步骤S3中，钢筋笼的配筋率不少于0.5%，钢筋混凝土层4采用浇模支护的方式进行养护，并且养护时间不少于28天，钢筋混凝土层4的长度为涵洞主体1跨径的3倍，厚度不小于涵洞主体1跨径的1/10。
混凝土基座5的抗压强度应不低于C60，混凝土基座5的高度为h，第二碎石垫层71的厚度为0.5-0.7h，砂垫层72的厚度为0.15-0.25h，沥青防水层74的厚度为0.2-0.3h。
滚轮组件6包括承力板61和滚轮本体62，承力板61固定在波纹钢管的底部，滚轮本体62可转动连接于承力板61，且滚轮本体62嵌入滑轨51中。
值得注意的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非因此限定本发明的专利保护范围，本发明还可以对上述各种零部件的构造进行材料和结构的改进，或者是采用技术等同物进行替换。故凡运用本发明的说明书及图示内容所作的等效结构变化，或直接或间接运用于其他相关技术领域均同理皆包含于本发明所涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种开口式波纹钢涵洞结构，包括涵洞主体、持力土层和第一碎石垫层，所述的第一碎石垫层设置在所述的持力土层上，其特征在于：所述的第一碎石垫层上设置有钢筋混凝土层，所述的钢筋混凝土层具有一向下凹陷形成有填筑区域，所述的填筑区域的两侧分别固定有混凝土基座，每个所述的混凝土基座上安装有滑轨，所述的涵洞主体两侧的底部通过滚轮组件滑动设于所述的滑轨处。
2.根据权利要求1所述的一种开口式波纹钢涵洞结构，其特征在于：所述的钢筋混凝土层的上方由下至上依次设置有第二碎石垫层、砂垫层、土工布层和沥青防水层，且所述的第二碎石垫层、所述的砂垫层、所述的土工布层和所述的沥青防水层均位于两个所述的混凝土基座之间。
3.根据权利要求1所述的一种开口式波纹钢涵洞结构，其特征在于：所述的滚轮组件包括承力板和滚轮本体，所述的承力板固定在所述的涵洞主体的底部，所述的滚轮本体通可转动连接于所述的承力板，且所述的滚轮本体嵌入所述的滑轨中。
4.根据权利要求1所述的一种开口式波纹钢涵洞结构，其特征在于：所述的混凝土基座上设置有凸台，所述的凸台的一侧与所述的混凝土基座之间固定有一角钢，所述的滑轨竖直固定在所述的角钢上。
5.根据权利要求4所述的一种开口式波纹钢涵洞结构，其特征在于：所述的凸台的另一侧与所述的混凝土基座之间设置有一斜向分布的支撑钢杆，所述的支撑钢杆的两端分别通过高强度螺栓与所述的凸台以及所述的混凝土基座固定。
6.根据权利要求1所述的一种开口式波纹钢涵洞结构，其特征在于：所述的涵洞主体由多个波纹钢管拼装而成，所述的波纹钢管为马蹄形波纹管、梨形波纹管、半圆形波纹管、圆形波纹管、椭圆波纹管或管拱式波纹管其中之一。
7.一种开口式波纹钢涵洞结构的修筑方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1：当需要对涵洞进行修筑施工时，首先在待修筑涵洞的位置采用人工配合挖掘机的方式进行基坑开挖；
S2：待基坑开挖结束后，在基坑的底部采用夯机夯实，使之形成持力土层；
S3：在持力土层的上方铺设第一碎石垫层，平整后绑扎钢筋笼，之后浇筑混凝土使其形成一具有填筑区域的钢筋混凝土层，并对钢筋混凝土层进行养护处理；
S4：待钢筋混凝土层养护结束后，在填筑区域的左右两侧分别浇筑混凝土基座，并且在每个混凝土基座上安装滑轨；
S5：在两个混凝土基座之间由下至上依次填筑第二碎石垫层和砂垫层，砂垫层采用粒径为0.25mm-0.5mm的中砂材质；
S6：在砂垫层的上方铺设土工布层，平整后填筑沥青防水层；
S7：将待拼接的波纹钢管的底部安装滚轮组件，并依次组装到对应滑轨中进行滑行，到达预定位置后进行拼接形成涵洞主体，当满足修筑涵洞所需长度后，在滑轨中封注混凝土，完成修筑。
8.根据权利要求7所述的一种开口式波纹钢涵洞结构的修筑方法，其特征在于：在步骤S3中，钢筋笼的配筋率不少于0.5%，钢筋混凝土层采用浇模支护的方式进行养护，并且养护时间不少于28天，钢筋混凝土层的长度为涵洞主体跨径的3倍，厚度不小于涵洞主体跨径的1/10。
9.根据权利要求7所述的一种开口式波纹钢涵洞结构的修筑方法，其特征在于：混凝土基座的抗压强度应不低于C60，混凝土基座的高度为h，第二碎石垫层的厚度为0.5-0.7h，砂垫层的厚度为0.15-0.25h，沥青防水层的厚度为0.2-0.3h。
10.根据权利要求7所述的一种开口式波纹钢涵洞结构的修筑方法，其特征在于：滚轮组件包括承力板和滚轮本体，承力板固定在波纹钢管的底部，滚轮本体可转动连接于承力板，且滚轮本体嵌入滑轨中。
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CN113931230A (zh) * 2021-12-02 2022-01-14 新疆北新路桥集团股份有限公司 装配式通道施工方法及装配式通道

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