裝配式鋼結構排水箱涵

背景技術介紹

一、現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澆，也有部分采用預制砼。其優缺點如下：

二、大口徑鋼質排水波紋管

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條件和高填方路段及地震地區的涵洞和通道，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。

其具有如下優缺點：

1、優點：

（1）、工廠化、標準化生產，有利于控制質量；

（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）、減少施工現場污染、低碳環保；

（6）、可制成大跨徑結構，國內最大口徑已達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會CECS標準《裝配式鋼結構排水箱涵工程技術規程》

主編單位：河海大學、南京聯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、江蘇省建筑工程質量檢測中心有限公司、南京市江北新區廣聯管廊建設有限公司、哈爾濱工業大學、同濟大學、深圳市政設計研究所、河海大學、南京工業大學、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新性、先進性和應用性，符合我國綠色發展、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業發展方向，預期經濟效益、社會效益和環境效益顯著，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，在施工時都會發現，并按標準修復。

目前，國內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：內外面每面熱熔結環氧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及地質狀況；

2、耐強腐蝕，多用于海水及污水化工行業；

3、耐沖刷及磨損，多用于化工行業水泵、葉輪、閥門、管道內壁；

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域：

1、箱涵內流通介質為雨水，且雨水泥沙量少；

2、土壤及回填料PH值在5~8之間；

3、所在區域20公里內無礦井或工業腐蝕性徑流；

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）節省造價

①結構體本身材料節省；

②節省施工機械費用；

③節省砼廊體的防水處理費用；

④工期縮短后節省的費用：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工地環保；

④戰略新興產業；

⑤供給側改革。

二十一、與砼結構箱涵比較的優勢

（一）、造價節省；

（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）。