1、国道 317 线俄尔雅塘至岗托段改建公路工程桥涵通用图 钢波纹管涵通用图 第 1 页 共 5 页 四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院 2011 年 06 月 说 明1 任务依据根据交设经2010170 号文 下达关于编制钢波纹管涵通用图任务书。 2 设计标准本设计遵照中华人民共和国行业标准、规范及细则：公路涵洞通道用波纹钢管(板)JT/T7912010；公路工程技术标准JTG B012003；公路工程水文勘测设计规范JTG C302002；公路桥涵设计通用规范JTG D602004；公路圬工桥涵设计规范JTG D612005；公路钢筋混凝土砼及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D622004
2、；公路桥涵地基与基础设计规范JTG D632007；公路涵洞设计细则JTG/T D65042007；公路桥涵施工技术规范JTJ 0412000。3 技术指标1、设计荷载：公路级2、涵洞孔径：150cm、200cm3、涵洞交角：0、15、30、45（交角为路线设计线的法线与涵洞轴线之间的夹角）。不同填土类别、高度壁厚选择(mm) 表-1波纹管 内径cm 填土高度 填土类别 1.28m 810m 1012m 1314m 15m 16m 17m 18m150 4 4.5 5 5.5 6 6.5 200 粘土 4.5 5 5.5 6 6.5 150 4 4.5 5 5.5 6 6.5 6.5 200砂
3、泥岩互层 4.5 5 5.5 6 6.5 6.5 150 砂砾石土 4 4 4.5 4.5 5 5 5.5 5.5200 4.5 4.5 4.5 4.5 5 5 5.5 5.5注：波纹管波距为 150mm，波高为 50mm。波纹管涵洞最小填土高度要求大于 1.2m。4 主要材料1、管身：采用Q235-A热轧钢板制作，钢板屈服强度不应小于235Mpa，抗拉强度不应小于375 Mpa；钢板、钢带应符合GB/T 912或GB/T3274的规定，其尺寸、外形、重量及允许偏差应符合GB/T 709的规定。2、洞口墙墙身、翼墙墙身：C20 片石混凝土。3、洞口墙基础、翼墙基础：C20 片石混凝土。4、河床
4、铺砌、隔水墙：C20 片石混凝土。5、帽石：C20 混凝土预制块。6、片石强度：石材强度等级不小于 MU30。7、高强度螺栓、螺母规格为 M20，螺栓长度宜为 30mm60mm；法兰盘的材料采用碳素结构钢，其性能应符合 GB/T 700 要求，抗拉强度不小于 350MPa。法兰盘用角钢尺寸、重量及允许偏差应符合 GB/T 9787 的规定。8、管节之间、法兰盘之间、翻边结合面之间以及搭接的波纹钢板件之间应采取密封措施。密封料应具有弹性和不透水性，并应填塞紧密。低温条件下密封材料应具有良好的抗冻、耐寒性能。密封料可采用天然橡胶、氯丁橡胶、聚乙烯泡沫或耐候密封胶。5 设计要点5.1 设计计算：1、
5、本设计假定钢波纹管和土体均为弹性体。2、本次设计采用两种方法计算并互相校核，一种是按照公路设计手册建议方法计算，一种是采用有限元理论分析计算。3、公路设计手册建议方法：涵顶填土对涵洞的竖向压力按土柱重力计算，车辆荷载采用角度分布法计算，以车轮着地面积的边缘向下按 30角度分布，填土容重取 =21KN/m 3。土体荷载分布模式采用公路设计手册的建议模式，不考虑涵洞顶土柱和周围填土间的摩擦力。4、采用有限元理论分析：采用 ANSYS 有限元程序进行计算。模型采用 2D 平面模型，波钢波纹管涵通用图 第 2 页 共 5 页四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院 2011 年 06 月 纹管采用梁单元
6、模拟，土体采用面单元模拟。假定波纹管和土体在界面上没有滑移，波纹管和土体之间的接触以共节点方式模拟。5.2 构造要求：1、150cm、200cm 跨径波纹管分为圆形整体管，和分片拼装两种。整体管采用整管拼装、法兰螺栓连接，分片拼装管由多片波形钢板片用高强螺栓拼接而成。2、钢波纹管对地基承载力要求：表-2 填土高度(m) 0.8H5 5H10 10H15 15H18地基承载力(Mpa) 0.15 0.18 0.20 0.25同时应满足 JTG D30-2004公路路基设计规范对地基处理的相关要求。3、洞口形式应根据实际地形情况可采用跌井、直翼墙、八字墙、一字墙、挡墙。不宜采用倾斜的洞口形式。4、
7、采用碳素结构钢的波纹钢圆管、波纹钢板件、法兰盘及高强度螺栓、螺母，出厂前应进行热浸镀锌防腐处理。热浸镀锌质量应满足下表要求。表-3项 目 要求单面附着量，g/m 2 强腐蚀性环境：波纹钢圆管、波纹钢板件和管箍600；螺栓、螺母350。中等腐蚀性和弱腐蚀性环境：波纹钢圆管、波纹钢板件300；螺栓、螺母175。镀锌层附着性 镀锌层应与金属结合牢固，经锤击实验不剥离，不凸起。外观质量 锌层应均匀完整、颜色一致，无漏镀缺陷，表面光滑，不允许有流挂、滴瘤或结块。锌层均匀性 锌层应均匀，无金属铜的红色沉积物。锌层耐盐雾性 耐盐雾性试验后，基材不应出现腐蚀现象。当采用热浸镀铝、静电喷涂等其他防腐方法代替镀锌
8、时，应有试验验证资料，确保其防腐性能应不低于上表规定的热浸镀锌方法的相应要求。5、整体管与分片拼装管的紧固件采用国际中的标准紧固件，其强度和规格应满足力学要求，且不低于管材强度要求，垫片与紧固相配。6、波纹管采用螺旋波纹钢圆管、环形波纹钢圆管管节时，应具有足够的刚度。管节的刚度用柔度系数FF表示，对于本次通用图所涉及到的150cm、200cm的波纹管，其柔度系数不宜大于0.114mm/N。7、波纹管构件的外观质量应符合下表的规定表-4序号 项目 要求1 切口 平直，无明显锯齿状2 颜色 表面色泽均匀、无明显缺损3 整体外观 表面平整光滑、无损伤、无破裂、无孔洞，波形无明显变形4 锌层 表面平滑
9、、均匀、无滴瘤、无剥落、无漏镀、无残留的溶剂渣5 涂塑层、沥青层 无破裂、无剥离、无孔洞6 焊缝表面 无气孔、裂纹、夹渣及飞溅物等缺陷，焊缝处镀锌层符合本标准要求7 机械划痕 不明显8 端面错位 5mm8、金属钢波纹管涵的涵底纵坡不宜大于 3%。6 施工技术要求整体管和拼装管施工顺序如下： 施工放样挖基基础垫层填筑管身安装洞口铺砌及护坡防护涵背回填涵顶路基填筑。施工季节应严格控制，规避在冰冻季节施工以影响工程质量，施工时气温宜高于零摄氏度。6.1 基坑开挖1、修建金属钢波纹管涵有两种施工方法，一种是在天然地面上挖掘填设涵管的沟槽，然后进行基础处理、涵管安装、路基填筑及管侧回填，这种施工方法称为
10、路堤直接填筑法。另一种是先进行路堤填筑，填筑土达到一定高度(涵顶+50cm 填土高)后，在经严格压实的填方上挖掘沟槽，然后进行基础处理，涵管安装，回填管侧沟槽至路基填方高度，继续路基填筑，这种方法称为开槽回填法。施工经验表明，在填土不高、冲沟内无常流水或流量较小的路段上修建涵洞，采用开槽回填法施工较好。该施工方法路堤填筑快，涵管运输方便，对路堤填筑的施工影响小，特别适用于高速公路。位于挖方的涵洞可直接挖掘沟槽，然后进行基础处理，涵管安装，回填管侧沟槽至路基填方高度，继续路基填筑。2、基础沟槽开挖宽度不但应方便管侧填土的夯填，而且还应满足设计需要的基础宽度，路堤直接填筑法基础最小宽度为 3 倍管
11、径，开槽回填法基础最小宽度为管径+2m。钢波纹管涵通用图 第 3 页 共 5 页四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院 2011 年 06 月 6.2 基础开挖1、由于钢波纹管涵洞为金属结构，其适应变形能力强，所以对基础材料要求不高，一般情况下无需采用砼基础或岩石基础，因为过于刚性的支撑不但会降低管壁本身所具有的良好弹性，而且还会减小涵洞的承载能力，所以岩石地基(包括岩石风化层地基)管底必须有一定厚度换填材料。2、不同地质条件下的基底处理： 砂砾石、碎石土地基基底可不作处理，只在其上设置 10cm 厚的粗砂垫层即可。一般地基一般地基（指地基为粘土、轻亚粘土、亚粘土、细纱及破碎岩层时）采用具有一
12、定级配的天然砾石换填 30cm 即可；但在寒冷冰冻地区，基底应采用非冻胀材料如砂砾石进行换填，换填厚度为 0.8 倍冻土厚度且不小于 60cm。岩石地基超挖 3040cm(当填土高度大于 5m 时，填土高度每增加 1m，其超挖厚度增加 4cm)，然后采用砂砾石换填。软土地基先按路基上的软基处理方式（如塑料插板、碎石桩等）进行处理，然后再开挖基础，基底采用砂砾石材料换填，厚度为 0.30.5 倍管径，且不小于 50cm。3、需要进行基底换填时，砂砾石垫层应分层压实，压实度不小于规范要求，对于高寒季节性冻土地区，应重视基础换填材料，特别是对粉黏粒含量应严格控制，以防产生冻胀破坏，基础材料应采用具有
13、一定级配的天然砂砾石，最大粒径不超过 50mm，0.074mm 以下粉黏粒含量不得超过 3%。4、若当地砂砾石材料缺乏时，也可采用换填碎石、砾石或河砂及碎石土，但填料应满足最大粒径要求(不大于 50mm)和抗冻胀要求。5、基坑应避免超挖，如超挖，应将松动部分清除，用合格的换填材料进行回填。挖至设计标高的基坑不得长期暴露、扰动或浸泡，应及时检查基坑尺寸、高程、基底承载力，符合要求后立即进行基础施工。6.3 预留拱度埋设于一般土质地基上的钢波纹管，经过一段时间后，常会产生一定的下沉，而且往往是管道中部大于两端。因此，铺设于路堤下的波纹管的管身要设置预留拱度。其大小根据地基土可能出现的下沉量，涵底纵
14、坡和填土高度等因素综合考虑，在施工涵洞基础时设置预留拱度，通常可为管长的 0.3%1%，以确保管道中部不出现凹陷。6.4 钢波纹管安装6.4.1 基本要求1、波纹管出厂时，必须附有产品质量合格证书和安全说明书。2、波纹管运到施工现场后，必须逐节、逐片检查，凡在运输过程中损坏的块件不得使用。3、波纹管涵洞成品允许偏差见下表： 表-5项目 允许偏差 备注管节长度(mm) 010 内(外)直径 不小于设计值 管壁厚度 -0.3，正值不限 顺直度 矢度不大于 0.2% 6.4.2 整体钢波纹管施工步骤1、施工前准备：备齐安装工具、安装所需配件，检验波纹管各管节的长度、直径是否与该涵符合，设涵管安装指挥
15、一名，负责指挥起吊及施工人员现场操作。2、安装前工作：检查涵管底部基础平整度、标高及基础预拱度的设置，确定涵洞位置、中心轴线、中点。3、连接安装钢波纹管：根据实际情况，排放管涵。安装时从一侧排放第一根管节，使其管中心和基础纵向中心线平行，同样把第二根管放置就位，当两根管相邻法兰间距在 35cm的缝隙时，用小撬棍对准法兰上的螺栓孔，使其两根管法兰上的螺栓对正，这时从第二节管的另一端用撬杠撬动管节，使其向涵洞纵向平移，当两法兰间距在 2cm 左右时，将各个螺栓插入螺孔，套上螺母后，稍初拧，不拧紧螺母。4、镶密封垫：由于现场地形等原因，有时相邻两法兰之间间距较小，这时用手锤、凿子把两法兰之间凿开大约
16、 1cm 的缝隙，用螺丝刀把密封垫镶在两法兰之间，有时管节顶部两法兰间距较大，密封垫镶嵌困难，用绑扎丝把密封垫绑在螺栓上固定，然后工人开始对称拧紧螺帽。直至从外观看两法兰之间只有 25mm 的缝隙即可。5、拧紧螺母：待全部组装完毕后，再逐个拧紧螺母。每个螺母的扭力矩不得小于135.6Nm，最大不得超过 203.4Nm。用机动扳手时，拧扳时间应持续 2s5s 。此后以此方式依次连接。6、管壁内外涂沥青：涂乳化沥青或热沥青两道，从外观看管壁内外均匀的涂成了黑管即钢波纹管涵通用图 第 4 页 共 5 页四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院 2011 年 06 月 可，沥青涂层的总厚度应不小于 1m
17、m。7、用千斤顶校正整道涵管，使其中心位于涵位的中心轴线上。6.4.3 拼装钢波纹管施工步骤1、施工前准备：检查涵管底部平整度、标高及基础预拱度的设置，确定涵管的位置、中心轴线、中点。2、拼装底板：以中心轴线、中点为基准，第一张波纹板定位，以此为起点向两侧延伸，直至涵管进出口两端；第二张板叠在(搭接长度为 50mm)第一张板上面，对正连接孔。螺栓由内向外插入螺孔，对面套上垫圈螺母，用套筒扳手预紧螺母。3、拼装环形圈由下向上顺次拼装：搭接部分上板覆盖下板，圆周向连接采用阶梯形，即上面二块板的连接叠缝与下面二块板的叠缝错位，连接孔对正后，用螺栓由内向外插入螺孔，用套筒扳手预紧螺母。4、每米长度拼装
18、成型后，要测定截面形状，达到标准再继续拼装，达不到标准应及时调整。圆周向拼装到环形圈合拢时，测定截面形状，采用定位拉杆固定，调整预紧螺栓，拼装波纹管。5、涵管拼装全部完成后，用定扭汽动扳手，按扭力矩 135.6203.4N m 紧固所有螺栓，依次序，不得遗漏，紧固后底螺栓用红漆标示。所有螺栓(包括纵向和环向接缝)应在回填之前拧紧，保证波纹的重叠部分紧密地嵌套在一起。6、为保证达到螺栓扭力矩的要求值，在回填之前随机抽取结构上纵向接缝上 2%的螺栓，用定扭扳手进行抽检试验。如果有任一螺栓扭力矩值范围达不到规定值，则应抽检纵向和环向接缝所有螺栓的 5%。如果上述抽检试验均满足要求，则认为安装是合格的
19、。否则应重新复核，以确定测到的扭力矩值是否满足要求。7、外圈搭接处螺栓拧紧并符合要求后，为防止波形钢板板缝和螺栓孔处渗水，在钢板连接处和螺栓孔处采用专用密封材料密封，以防波纹板连接处渗水。8、安装完毕后，在管内外均匀涂刷两道沥青，沥青可为热沥青或乳化沥青，沥青涂层的总厚度应不小于 1mm。6.5 两侧及顶部回填1、两侧及顶部(0.52m 范围内)回填材料要求同基础换填材料一样，顶部 2m 以上部分采用路基填筑材料；寒冷地区两侧及顶部(0.52m 范围内 )回填材料还应满足抗冻性要求（具有一定级配的天然砂砾石，最大粒径不超过 50mm，0.074mm 以下粉黏粒含量不得超过 3%） 。2、楔形部
20、回填：钢波纹管涵的楔形部密实度很重要，本次设计为保证施工质量楔形部采用 C15 砼浇筑。3、涵管两侧部位回填：填土之前，可在波纹管涵两侧面用红油漆按每 15cm 高度作出填高标示，填筑时按标注线控制。在管身最大直径两侧 50cm 外可采用 1218T 的压路机压实，50cm 范围内采用小型夯实机械夯实，以避免大型机械设备对管涵的撞击。靠近管体周围 0.5 米范围内，不允许有大于 50mm 的石块等硬物。填筑时应分层填筑、分层压实，每层压实厚度为15cm，压实度要求达到规范要求后方可进行下一层填筑。填筑必须在涵管两侧对称同步进行，两侧的回填土高差不得大于 15cm。4、顶部回填：管顶填土前，对直
21、径 1.25m 及以上的波形钢管涵，宜在涵内设置一排竖向临时支撑；对直径大于 2.0m 的波形钢管涵，宜在管内设置竖向和横向十字临时支撑，防止其在填土过程中产生变形。管内的临时支撑应在填土不再下沉后方可拆除。管顶填土的最小厚度应在符合表-6 的规定后，方可允许车辆通行。管顶最小填土厚度(mm) 表-6车辆轴载(KN)管涵直径(m) 100200 201500 5011000 100120000.75 400 600 800 12000.81.25 600 800 1200 16001.32.0 800 1200 1600 20003.04.0 1200 1600 2000 2500管顶填土每层
22、厚度 15cm，压实度应满足规范要求。涵管没有达到最小填土高度时，严禁一切重型车辆通行。5、对有端部挡墙的涵洞，从涵洞两端向结构的中心进行回填；对没有端部挡墙的涵洞，从涵洞的中心向两端进行回填6、涵管顶部及两侧 20 米范围内不允许使用机械进行强夯。7、从回填开始到涵顶填土结束，最终截面尺寸与组装时的尺寸差异最大不得超过 2%。如截面变形量超过变形范围，应立即终止施工，查明原因，采取相应措施将变形量控制在标准要求范围内。6.6 压实度要求基础应采用振动压实机进行分层碾压，碾压时应根据回填材料的含水量及击实曲线洒水碾压，压实度不小于规范要求；路基填土高度较高时(如路基填土高度大于 10.0 米)
23、，需要针对具体情况对基础承载力作具体要求(具体见表 2 要求)。具体施工技术要求详见公路路基设计规钢波纹管涵通用图 第 5 页 共 5 页四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院 2011 年 06 月 范和公路路基施工技术规范 。涵管两侧及顶部压实度与同一标高路基压实度要求相同，如下表所示：路基压实度要求表-7压实度%项目分类 路面底面以 下深度(m) 高速公路、一级公路 二级公路三、四级公路上路床 00.3 96 95 94下路床 0.30.8 96 95 94上路堤 0.81.5 94 94 93填方路基 下路堤 1.5 以下 93 92 9000.3 96 95 94零填及路堑路床 0.30.8 96 95 6.7 未尽事宜参见相关规范、规程。
