裝配式鋼結(jié)構(gòu)排水箱涵

背景技術(shù)介紹

一、現(xiàn)澆及預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)箱涵

由鋼筋混凝土或圬工材料制成箱形管節(jié)的涵洞，可用來輸水、排水、蓄水、行洪，過人及車輛通過。箱涵施工一般采用現(xiàn)澆，也有部分采用預(yù)制砼。其優(yōu)缺點(diǎn)如下：

二、大口徑鋼質(zhì)排水波紋管

波紋鋼埋置式結(jié)構(gòu)涵洞、通道在國(guó)外已有百余年的悠久歷史和成功應(yīng)用案例，國(guó)內(nèi)外的工程實(shí)踐證明，波紋鋼埋置式結(jié)構(gòu)由于具有良好的變形適應(yīng)能力，特別適用于常年凍土、膨脹土、軟土以及濕陷性黃土等不良地質(zhì)條件和高填方路段及地震地區(qū)的涵洞和通道，以及長(zhǎng)距離排水排洪管道。波紋鋼管埋置式結(jié)構(gòu)始于19世紀(jì)末，百余年來隨著波紋鋼埋置式結(jié)構(gòu)的不斷普及及應(yīng)用，其已成為一種比較成熟的結(jié)構(gòu)形式。

其具有如下優(yōu)缺點(diǎn)：

1、優(yōu)點(diǎn)：

（1）、工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，有利于控制質(zhì)量；

（2）、造價(jià)低；

（3）、施工簡(jiǎn)便，大幅縮短工期；

（4）、減少因施工阻礙交通的時(shí)間，降低社會(huì)影響；

（5）、減少施工現(xiàn)場(chǎng)污染、低碳環(huán)保；

（6）、可制成大跨徑結(jié)構(gòu)，國(guó)內(nèi)最大口徑已達(dá)10米；

2、缺點(diǎn)：

（1）、分片拼裝式波紋鋼結(jié)構(gòu)，每片波紋鋼板面積只有2～3平方米，單節(jié)長(zhǎng)度沿縱向長(zhǎng)度只有1～1.5米，并且要求錯(cuò)縫拼裝，接縫多。

（2）、每片板的四周有螺栓孔，分布在管壁的縱向和周向，這些螺栓孔是直接穿透管壁的，漏水現(xiàn)象普遍。

（3）、只有圓形結(jié)構(gòu)，截面形狀受限，流量受影響，圓形斷面無法設(shè)置抗上浮結(jié)構(gòu)，只能深埋。

（4）、管體形變大，非常依賴于周圍結(jié)構(gòu)性回填的質(zhì)量，但圓管涵左右下角的楔形部位，很難回填及密實(shí)，造成管體施工和運(yùn)行過程中變形。

（5）、防腐方式單一，僅采取熱浸鍍鋅防腐方式，對(duì)于污水工程難以滿足其設(shè)計(jì)要求。

（6）、底部波紋形狀流阻大，易淤積泥沙，易對(duì)管道底部防腐層磨損，減低壽命。

二、在編標(biāo)準(zhǔn)

中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)CECS標(biāo)準(zhǔn)《裝配式鋼結(jié)構(gòu)排水箱涵工程技術(shù)規(guī)程》

主編單位：河海大學(xué)、南京聯(lián)眾工程技術(shù)有限公司

參編單位：中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院、中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究院、北京市政設(shè)計(jì)研究總院、上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院、中建三局、中建水務(wù)集團(tuán)、中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司、廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院、南京市政設(shè)計(jì)研究院、合肥市政設(shè)計(jì)院、江蘇省水科設(shè)計(jì)院、南京水利科學(xué)研究院

三、各項(xiàng)檢測(cè)報(bào)告

四、論證報(bào)告及關(guān)鍵結(jié)論

參與論證單位：

南京市江北新區(qū)公共工程建設(shè)中心、東南大學(xué)、上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司、中鐵十七局集團(tuán)有限公司、中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院、江蘇省建筑工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司、南京市江北新區(qū)廣聯(lián)管廊建設(shè)有限公司、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、深圳市政設(shè)計(jì)研究所、河海大學(xué)、南京工業(yè)大學(xué)、中國(guó)建筑股份公司技術(shù)中心、江蘇省建筑科學(xué)研究院

關(guān)鍵結(jié)論；

1、關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50838-2015《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》的各項(xiàng)要求，完全滿足工程應(yīng)用需要，為全面推廣應(yīng)用提供了技術(shù)支撐；

2、裝配式方拱形多艙鋼結(jié)構(gòu)地下綜合管廊技術(shù)具有獨(dú)特的技術(shù)創(chuàng)新性、先進(jìn)性和應(yīng)用性，符合我國(guó)綠色發(fā)展、智能制造、供給側(cè)改革，以及預(yù)制裝配式地下建筑和綜合管廊建設(shè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，預(yù)期經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益顯著，具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。

3、為形成具有中國(guó)特色、國(guó)際先進(jìn)的綜合管廊綠色建造，提供技術(shù)支撐。

十三、防腐蝕方式

根據(jù)排水箱涵國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的要求，結(jié)構(gòu)壽命不少于75年。裝配式鋼結(jié)構(gòu)排水箱涵波紋鋼板及相關(guān)構(gòu)件，要進(jìn)行強(qiáng)防腐設(shè)計(jì)。

防腐蝕技術(shù)關(guān)鍵要求：

鋼結(jié)構(gòu)箱涵必須設(shè)置雙重防腐蝕方式，第一重防腐蝕措施，能夠單獨(dú)保證或與第二重防腐措施共同保證，結(jié)構(gòu)件大于75年壽命。其中的第二重防腐措施，能防止鋼構(gòu)件的第一重防腐層，在運(yùn)輸或施工過程中碰撞受傷，而形成局部腐蝕或點(diǎn)腐蝕，并能保證受傷處耐腐蝕壽命大于75年。

第二重防腐措施，預(yù)設(shè)的受傷面狀況如下：每平方米受傷點(diǎn)的總面積是100cm²~200 cm²，相當(dāng)于有100個(gè)~200個(gè)花生米大小的破損點(diǎn)，但實(shí)際情況下是不可能有如此多破損的，并且是絕大部分情況下沒有任何破損點(diǎn)。即使有肉眼可見的破損點(diǎn)，在施工時(shí)都會(huì)發(fā)現(xiàn)，并按標(biāo)準(zhǔn)修復(fù)。

目前，國(guó)內(nèi)外埋地鋼結(jié)構(gòu)管道的長(zhǎng)效防腐方式有如下兩種。

（一）非金屬熱熔結(jié)FBE復(fù)合層技術(shù)（FBE技術(shù)）

技術(shù)簡(jiǎn)介：內(nèi)外面每面熱熔結(jié)環(huán)氧FBE層，其中與土壤接觸一側(cè)的FBE層的厚度不小于400um，另一側(cè)的厚度不小于350um。另外，設(shè)置服役年限不小于75年的陰極保護(hù)裝置，以防止運(yùn)輸及施工過程中撞傷部位形成局部腐蝕或點(diǎn)腐蝕。

特點(diǎn)：

1、適用于任何腐蝕性介質(zhì)及地質(zhì)狀況；

2、耐強(qiáng)腐蝕，多用于海水及污水化工行業(yè)；

3、耐沖刷及磨損，多用于化工行業(yè)水泵、葉輪、閥門、管道內(nèi)壁；

4、壽命長(zhǎng)：港珠澳大橋及杭州灣大橋海水中的鋼管樁使用該防腐技術(shù)，防腐年限分別是100年和120年。耐海水腐蝕，海水及泥砂沖刷，耐海水與淡水交替腐蝕，耐海洋生物腐蝕，耐打入泥沙時(shí)的樁擊。

（二）熱浸鍍鋅防腐技術(shù)

技術(shù)簡(jiǎn)介：熱浸鍍鋅，鋅層厚度不小于1200克/平方米（雙面合計(jì)），且內(nèi)外面的每面鋅層厚度不小于86um。

此防腐方式適用于滿足以下全部條件的區(qū)域：

1、箱涵內(nèi)流通介質(zhì)為雨水，且雨水泥沙量少；

2、土壤及回填料PH值在5~8之間；

3、所在區(qū)域20公里內(nèi)無礦井或工業(yè)腐蝕性徑流；

4、土壤電阻率大于2000Ω?cm；

5、非鹽堿地帶。

案例：二戰(zhàn)期間云南滇緬公路排水涵管

1942年完成的云南滇緬遠(yuǎn)征軍公路采用熱鍍鋅鋼管作為排水涵洞，狀態(tài)良好，至今仍在使用中，已使用81年。

二十、總結(jié)

（一）結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

強(qiáng)度遠(yuǎn)高于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)箱涵，可以深埋，埋深達(dá)20米。

（二）防腐壽命

雙重強(qiáng)腐蝕：第一重防腐層是保證75年防腐蝕壽命；第二重防腐蝕是陰極保護(hù)，防止結(jié)構(gòu)件表面碰撞受傷后產(chǎn)生局部腐蝕，保證受傷處耐腐蝕75年。

（三）密封性能

廊壁上無任何穿透孔，密封能達(dá)到30米高水柱，并在所有接縫處預(yù)留有補(bǔ)漏節(jié)點(diǎn)，非常適合于倒虹吸箱涵。

（四）耐火性能

疏導(dǎo)法耐火三小時(shí)。

（五）抗地震、耐不均勻沉降

（六）施工

①裝配式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)體工期是現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的三分之一至五分之一，是裝配式混凝土工期的一半，是普通的涵洞型鋼波紋管結(jié)構(gòu)管廊的一半以上；

②模塊化及集成化節(jié)點(diǎn)，易裝配；

③基礎(chǔ)開挖寬度減小；

④重量輕，只有砼結(jié)構(gòu)十分之一左右，對(duì)施工機(jī)械要求降低；

⑤預(yù)留充足的各類支架包含熱力管道支架螺栓著力點(diǎn)。

⑥消除了對(duì)兩側(cè)回填土施工質(zhì)量對(duì)廊體結(jié)構(gòu)變形的影響。

⑦回填施工簡(jiǎn)便易行，工作量比涵洞型鋼管廊減少一半以上。

（七）節(jié)省造價(jià)

①結(jié)構(gòu)體本身材料節(jié)省；

②節(jié)省施工機(jī)械費(fèi)用；

③節(jié)省砼廊體的防水處理費(fèi)用；

④工期縮短后節(jié)省的費(fèi)用：人工工資、支護(hù)樁租賃費(fèi)、降水費(fèi)、其它的必須的措施費(fèi)；

⑤與砼管廊相比總體節(jié)省10%~20%左右。

（八）國(guó)家政策倡導(dǎo)

①裝配式建筑；

②綠色建筑；

③工地環(huán)保；

④戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)；

⑤供給側(cè)改革。

二十一、與砼結(jié)構(gòu)箱涵比較的優(yōu)勢(shì)

（一）、造價(jià)節(jié)省；

（二）、工期縮短；

（三）、施工便利；

（四）、密封性能強(qiáng)很多；

（五）、可距離運(yùn)輸（2000公里運(yùn)輸半徑）。