裝配式鋼結(jié)構(gòu)雨污水箱涵
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(lái)輸水、排水、蓄水、行洪,過(guò)人及車輛通過(guò)。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(lái)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(wú)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(guò)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(guò)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(méi)有任何破損點(diǎn)。即使有肉眼可見(jiàn)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(guò)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(wú)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(wú)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(kāi)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)。