一种钢波纹管叠合截面结构的制作方法

本发明涉及一种钢波纹管叠合截面结构，属于新桥建设及旧桥加固的建设领域。

背景技术：

桥路过渡段差异沉降是世界性的桥梁通病，在新建工程中不能杜绝此项问题，在维修工程中亦不能根治此项问题。由于桥路过渡段填土较高，且不利于大型机械施工压实，引起填土沉降较大；其次，由于雨水河水的冲刷，造成填土流失等，导致搭板脱空折断或枕梁下沉，路面平整度减小和路面坡度变大，进而引起跳车现象。由于桥梁在建设时，桥头处不利于大型机械施工压实，为避免刚度差会在桥路过渡段设置搭板。但由于填土高度较高，随着桥梁的运营，填土自身发生沉降，会引起搭板脱空现象。搭板脱空区原有的弹性支撑丧失，搭板支撑面减小，枕梁分担压力增大，引起枕梁下沉；其次，在搭板脱空区随着脱空区的增大，在荷载作用下会折断搭板。因此，在桥路过渡段就会造成较大高低差，造成跳车现象，从而引发一系列连锁问题。

现有常用处治方法有使用聚苯乙烯（eps），泡沫混凝土等材料采用换填法填筑路堤、桥面表层覆盖找平法、钻孔注浆法等。其中桥面表层覆盖找平法、钻孔注浆法治标不治本，维修频繁，社会影响较差。聚苯乙烯（eps），泡沫混凝土换填法需要开挖施工，工期较长，造价较高，影响交通，社会影响较差。

技术实现要素：

本发明正是为了克服上述缺陷，提出了一种钢波纹管叠合截面结构。本发明采用顶管施工的方法，与换填法处治有异曲同工的效果，但又克服了换填法的诸多不利因素。本发明采用预制顶管施工，满足承载力要求，工期短，造价低，预制件质量好，低碳环保，免开挖，不中断交通，方便后期维修养护监控，安全风险低，处治效果良好。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种钢波纹管叠合截面结构，包括钢波纹管（1），混凝土保护层（3），加强截面（10）和承压截面（11）；所述的钢波纹管（1）的外部为镀锌保护层（2），钢波纹管（1）设置在由混凝土保护层（3）浇筑成的预制块内；预制块的两端设有加强截面（10），其中一端的加强截面（10）上设置凹槽（12），另一端的加强截面（10）上设置凸起（13）；预制块的中部设有承压截面（11），承压截面（11）上设置纵筋（8）和箍筋（9）。

进一步地，所述的预制块包括标准块和刃脚块，刃脚块设置在最前端，标准块设置在刃脚块的后方。

进一步地，所述的刃脚块的一端设置刃角（15），刃角（15）外部根据实际需求外包钢板。

进一步地，所述的标准块两端的加强截面（10）内设置配筋（14）；所述刃脚块的加强截面（10）和承压截面（11）内均设置配筋（14）。

进一步地，所述的钢波纹管（1）为整体一片式或分片连接为整体，分片连接是通过高强度螺栓（4）和高强度螺母（5）配合连接固定，高强度螺栓（4）的一侧设有凹垫片（7），高强度螺母（5）的一侧设有凸垫片（6）。

进一步地，在所述的钢波纹管（1）的管壁上安装应力、应变、变形传感器，把控施工风险。

进一步地，在所述的钢波纹管（1）的内腔中设置横向、竖向内撑。

进一步地，所述的预制块的侧壁根据施工需求钻取排水孔。

进一步地，根据取土装置需要，在所述的加强截面（10）和承压截面（11）上预留安装位。

进一步地，在所述的凹槽（12）和凸起（13）处涂刷环氧树脂胶。

根据本发明的钢波纹管叠合截面结构，其具有以下有益的技术效果：

1、对基地要求低，充分发挥了钢波纹管材抗拉强度高、抗变形能力强的特点，能够满足软土、膨胀土、湿陷性黄土、多年冻土等不良地质条件下不均匀沉降对结构变形的特殊要求。

2、工厂化生产结构块，有利于控制质量，低碳环保，对城市污染较小，且工期较短，成本较低。

3、采用顶管施工，施工便捷，机械化程度高，在不取土情况下完成顶管施工。

4、可实现在不中断交通的情况下完成加固，社会效益良好。

5、最前端使用带刃角预制块，满足剪切土体要求。

6、具有免开挖，不中断交通，工期较短，成本较低，机械化程度高，处置效果良好，便于日常维养监控等优点。

7、通过在预制块两端设置加强截面可增强预制块间的锚固连接，增强结构薄弱环节受力性能，构成竹节构造。

8、通过设置承压截面增大受压截面面积，可实现不中断交通的顶管施工，且与管内外土体弹性支撑共同作用，保证施工可行性、安全性。

9、施工完成后，可充分利用管涵内部较大的空间实现后期监控、检测、维护等作用。

附图说明

图1为本发明节段钢波纹管横截面图。

图2为本发明预制钢波纹管横截面图。

图3为图2中a处钢波纹板连接方式的放大图。

图4为图2中b处承压截面横截面的放大图。

图5为本发明标准预制块立体示意图。

图6为本发明标准预制块纵剖面图。

图7为本发明刃角预制块纵剖面图。

图8为本发明结构施工立面图。

图9为本发明施工平面布置图。

图中：1、钢波纹管；2、镀锌保护层；3、混凝土保护层；4、高强度螺栓；5、高强度螺母；6、凸垫片；7、凹垫片；8、纵筋；9、箍筋；10、加强截面；11、承压截面；12、凹槽；13、凸起；14、配筋；15、刃角；16、桥体下部结构；17、桥体上部结构；18、桥路过渡段桥头搭板；19、桥面铺装构造；20、预制标准块；21、桥路过渡段回填土；22、混凝土沉井井壁；23、桥体；24、顶管装置；25、原有固结土层。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

实施例

如图1-图9所示，一种钢波纹管叠合截面结构，包括钢波纹管1预处理，沉井顶管施工，开挖取土装置，日常监控装置，结构排水装置。钢波纹管1预处理包括浇筑混凝土顶管加强截面10，承压截面11和钢波纹管1的混凝土保护层3；沉井顶管施工包括在桥头侧预挖沉井及在混凝土沉井井壁22内安装顶管装置24；开挖取土装置包括顶管施工完成后，利用前期顶管承压截面铺设导轨，安装开挖取土装置；日常监控装置包括在空心钢波纹管1中放置传感器，便于日常监控及时维养；结构排水装置包括在管壁钻取排水孔，新建工程中可延伸排水管至伸缩缝。

根据实际需求及结构计算，选取钢波纹管1材料，预制拼装成所需截面，本发明以圆形为例（包含但不局限于圆形）。钢波纹管1片可采用整体一片式也可采用分片连接为整体，使用高强螺栓4连接。根据实际需求及结构计算，确定钢波纹管1的排布排数及每排的管涵个数。桥路过渡段纵向截面钢波纹管1空心截面面积宜占填土区纵截面总面积的40%~70%，可根据结构计算进行调整。本发明以布置一排管涵，每排一个管涵为例说明。

根据实际需求及结构计算，确定预制块单位长度，在满足受压承载力的前提下，确定承压截面11的个数、形状、尺寸，本发明以四个承压面、方形截面为例。

根据实际需求及结构计算，确定钢波纹管涵的直径大小，宜取直径为1.5m或2.0m的管涵，也可根据实际情况调整管涵直径。管涵顶部距搭板18底部间距宜为0.5~1.5m，管涵与桥梁下部结构16净间距宜不小于为0.5倍管涵直径。管涵与原固结土层25间距宜不小于为0.5m。当需要布置多排管涵时，管涵排布净间距不宜小于0.5倍管涵直径。上下排管涵宜交错排布。可根据实际需求及结构计算进行适当调整。

根据实际需求及结构计算，在方形截面承压面配置纵筋8、箍筋9。

根据实际需求及结构计算，预制混凝土块包括标准块20和刃脚块，刃脚块设置在最前端，标准块设置在刃脚块的后方；预制混凝土块上分别设置有凸起13和凹槽12，在凸起13和凹槽12处涂刷环氧树脂胶。

根据实际需求及结构计算，旧桥维修工程中，侧壁可钻取排水孔；新建工程中，可预埋排水导管，延伸至伸缩缝处。

根据实际需求及结构计算，在钢波纹管1内外壁预设应力，应变，变形等传感器；在钢波纹管1内腔中可设置横向，竖向内撑。

参见图1-图4，根据现场实际需求及结构计算，选取适当钢波纹管，混凝土，确定适当的掌子面截面形状及尺寸。参见图5、图6制作成预制标准块，参见图7制作成预制刃角块，刃角15可根据实际需求外包钢板。参见图8，根据图8所示施工平面布置图，采用分段顶管施工，预制刃角块在最前方，预制标准块在刃角块后方，方形承压面凸起13、凹槽12连接处涂抹环氧树脂胶。顶管施工完成示意图参见图9。再以方形承压面为承台，安装机械化取土设备，运输填土设备，可根据取土装置要求预留安装位。在施工过程中可根据现场实际需求在预制块上安装应力，应变等传感器。如排布多跟管涵，可间隔一定间距采取同样方法施工。对旧桥加固顶管施工完成后，在桥路过渡段桥头搭板18脱空区再采用注浆的方法填补脱空区即可；桥路过渡段桥头搭板18的下部为桥路过渡段回填土21；桥体23包括桥体下部结构16、桥体上部结构17和桥面铺装构造19。

本发明通过在高填土区放置空心钢波纹管涵，利用钢波纹管优良的力学性能，较大的刚度，微小的弹性变形，挖空管涵内腔，使高填土区填土附加应力减小，减小了填土的自身沉降，也减小了对基础的压力，根据结构计算，放置合理大小的钢波纹管涵即可避免搭板出现脱空的现象。可根据实际需求及结构计算，确定钢波纹管涵的排布排数，每排放置的个数，钢波纹管涵的直径。在保证结构承载力的情况下，减小填土体积比。