裝配式鋼結構排水箱涵

背景技術介紹

一、現(xiàn)澆及預制鋼筋混凝土結構箱涵

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，也有部分采用預制砼。其優(yōu)缺點如下：

二、大口徑鋼質(zhì)排水波紋管

波紋鋼埋置式結構涵洞、通道在國外已有百余年的悠久歷史和成功應用案例，國內(nèi)外的工程實踐證明，波紋鋼埋置式結構由于具有良好的變形適應能力，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，以及長距離排水排洪管道。波紋鋼管埋置式結構始于19世紀末，百余年來隨著波紋鋼埋置式結構的不斷普及及應用，其已成為一種比較成熟的結構形式。

其具有如下優(yōu)缺點：

1、優(yōu)點：

（1）、工廠化、標準化生產(chǎn)，有利于控制質(zhì)量；

（2）、造價低；

（3）、施工簡便，大幅縮短工期；

（4）、減少因施工阻礙交通的時間，降低社會影響；

（5）、減少施工現(xiàn)場污染、低碳環(huán)保；

（6）、可制成大跨徑結構，國內(nèi)最大口徑已達10米；

2、缺點：

（1）、分片拼裝式波紋鋼結構，每片波紋鋼板面積只有2～3平方米，單節(jié)長度沿縱向長度只有1～1.5米，并且要求錯縫拼裝，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）、只有圓形結構，截面形狀受限，流量受影響，圓形斷面無法設置抗上浮結構，只能深埋。

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

（5）、防腐方式單一，僅采取熱浸鍍鋅防腐方式，對于污水工程難以滿足其設計要求。

（6）、底部波紋形狀流阻大，易淤積泥沙，易對管道底部防腐層磨損，減低壽命。

二、在編標準

中國工程建設標準化協(xié)會CECS標準《裝配式鋼結構排水箱涵工程技術規(guī)程》

主編單位：河海大學、南京聯(lián)眾工程技術有限公司

參編單位：中國市政工程華北設計研究總院、中國市政工程中南設計研究院、北京市政設計研究總院、上海市政工程設計研究總院、中建三局、中建水務集團、中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司、廣東省建筑設計研究院、南京市政設計研究院、合肥市政設計院、江蘇省水科設計院、南京水利科學研究院

三、各項檢測報告

四、論證報告及關鍵結論

參與論證單位：

南京市江北新區(qū)公共工程建設中心、東南大學、上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司、中鐵十七局集團有限公司、中國科學院、中國市政工程華北設計研究總院、江蘇省建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司、南京市江北新區(qū)廣聯(lián)管廊建設有限公司、哈爾濱工業(yè)大學、同濟大學、深圳市政設計研究所、河海大學、南京工業(yè)大學、中國建筑股份公司技術中心、江蘇省建筑科學研究院

關鍵結論；

1、關鍵技術指標達到了國家標準GB50838-2015《城市綜合管廊工程技術規(guī)范》的各項要求，完全滿足工程應用需要，為全面推廣應用提供了技術支撐；

2、裝配式方拱形多艙鋼結構地下綜合管廊技術具有獨特的技術創(chuàng)新性、先進性和應用性，符合我國綠色發(fā)展、智能制造、供給側改革，以及預制裝配式地下建筑和綜合管廊建設產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，預期經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益顯著，具有廣泛的推廣應用前景。

3、為形成具有中國特色、國際先進的綜合管廊綠色建造，提供技術支撐。

十三、防腐蝕方式

根據(jù)排水箱涵國家標準中的要求，結構壽命不少于75年。裝配式鋼結構排水箱涵波紋鋼板及相關構件，要進行強防腐設計。

防腐蝕技術關鍵要求：

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

第二重防腐措施，預設的受傷面狀況如下：每平方米受傷點的總面積是100cm²~200 cm²，相當于有100個~200個花生米大小的破損點，但實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。即使有肉眼可見的破損點，在施工時都會發(fā)現(xiàn)，并按標準修復。

目前，國內(nèi)外埋地鋼結構管道的長效防腐方式有如下兩種。

（一）非金屬熱熔結FBE復合層技術（FBE技術）

技術簡介：內(nèi)外面每面熱熔結環(huán)氧FBE層，其中與土壤接觸一側的FBE層的厚度不小于400um，另一側的厚度不小于350um。另外，設置服役年限不小于75年的陰極保護裝置，以防止運輸及施工過程中撞傷部位形成局部腐蝕或點腐蝕。

特點：

1、適用于任何腐蝕性介質(zhì)及地質(zhì)狀況；

2、耐強腐蝕，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：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，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，耐打入泥沙時的樁擊。

（二）熱浸鍍鋅防腐技術

技術簡介：熱浸鍍鋅，鋅層厚度不小于1200克/平方米（雙面合計），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

（一）結構強度

強度遠高于鋼筋混凝土結構箱涵，可以深埋，埋深達20米。

（二）防腐壽命

雙重強腐蝕：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，防止結構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，密封能達到30米高水柱，并在所有接縫處預留有補漏節(jié)點，非常適合于倒虹吸箱涵。

（四）耐火性能

疏導法耐火三小時。

（五）抗地震、耐不均勻沉降

（六）施工

①裝配式結構，結構體工期是現(xiàn)澆混凝土結構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構管廊的一半以上；

②模塊化及集成化節(jié)點，易裝配；

③基礎開挖寬度減小；

④重量輕，只有砼結構十分之一左右，對施工機械要求降低；

⑤預留充足的各類支架包含熱力管道支架螺栓著力點。

⑥消除了對兩側回填土施工質(zhì)量對廊體結構變形的影響。

⑦回填施工簡便易行，工作量比涵洞型鋼管廊減少一半以上。

（七）節(jié)省造價

①結構體本身材料節(jié)省；

②節(jié)省施工機械費用；

③節(jié)省砼廊體的防水處理費用；

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

⑤與砼管廊相比總體節(jié)省10%~20%左右。

（八）國家政策倡導

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供給側改革。

二十一、與砼結構箱涵比較的優(yōu)勢

（一）、造價節(jié)省；

（二）、工期縮短；

（三）、施工便利；

（四）、密封性能強很多；

（五）、可距離運輸（2000公里運輸半徑）。