装配式钢结构排水箱涵

背景技术介绍

一、现浇及预制钢筋混凝土结构箱涵

由钢筋混凝土或圬工材料制成箱形管节的涵洞，可用来输水、排水、蓄水、行洪，过人及车辆通过。箱涵施工一般采用现浇，也有部分采用预制砼。其优缺点如下：

二、大口径钢质排水波纹管

波纹钢埋置式结构涵洞、通道在国外已有百余年的悠久历史和成功应用案例，国内外的工程实践证明，波纹钢埋置式结构由于具有良好的变形适应能力，特别适用于常年冻土、膨胀土、软土以及湿陷性黄土等不良地质条件和高填方路段及地震地区的涵洞和通道，以及长距离排水排洪管道。波纹钢管埋置式结构始于19世纪末，百余年来随着波纹钢埋置式结构的不断普及及应用，其已成为一种比较成熟的结构形式。

其具有如下优缺点：

1、优点：

（1）、工厂化、标准化生产，有利于控制质量；

（2）、造价低；

（3）、施工简便，大幅缩短工期；

（4）、减少因施工阻碍交通的时间，降低社会影响；

（5）、减少施工现场污染、低碳环保；

（6）、可制成大跨径结构，国内最大口径已达10米；

2、缺点：

（1）、分片拼装式波纹钢结构，每片波纹钢板面积只有2～3平方米，单节长度沿纵向长度只有1～1.5米，并且要求错缝拼装，接缝多。

（2）、每片板的四周有螺栓孔，分布在管壁的纵向和周向，这些螺栓孔是直接穿透管壁的，漏水现象普遍。

（3）、只有圆形结构，截面形状受限，流量受影响，圆形断面无法设置抗上浮结构，只能深埋。

（4）、管体形变大，非常依赖于周围结构性回填的质量，但圆管涵左右下角的楔形部位，很难回填及密实，造成管体施工和运行过程中变形。

（5）、防腐方式单一，仅采取热浸镀锌防腐方式，对于污水工程难以满足其设计要求。

（6）、底部波纹形状流阻大，易淤积泥沙，易对管道底部防腐层磨损，减低寿命。

二、在编标准

中国工程建设标准化协会CECS标准《装配式钢结构排水箱涵工程技术规程》

主编单位：河海大学、南京联众工程技术有限公司

参编单位：中国市政工程华北设计研究总院、中国市政工程中南设计研究院、北京市政设计研究总院、上海市政工程设计研究总院、中建三局、中建水务集团、中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司、广东省建筑设计研究院、南京市政设计研究院、合肥市政设计院、江苏省水科设计院、南京水利科学研究院

三、各项检测报告

四、论证报告及关键结论

参与论证单位：

南京市江北新区公共工程建设中心、东南大学、上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司、中铁十七局集团有限公司、中国科学院、中国市政工程华北设计研究总院、江苏省建筑工程质量检测中心有限公司、南京市江北新区广联管廊建设有限公司、哈尔滨工业大学、同济大学、深圳市政设计研究所、河海大学、南京工业大学、中国建筑股份公司技术中心、江苏省建筑科学研究院

关键结论；

1、关键技术指标达到了国家标准GB50838-2015《城市综合管廊工程技术规范》的各项要求，完全满足工程应用需要，为全面推广应用提供了技术支撑；

2、装配式方拱形多舱钢结构地下综合管廊技术具有独特的技术创新性、先进性和应用性，符合我国绿色发展、智能制造、供给侧改革，以及预制装配式地下建筑和综合管廊建设产业发展方向，预期经济效益、社会效益和环境效益显著，具有广泛的推广应用前景。

3、为形成具有中国特色、国际先进的综合管廊绿色建造，提供技术支撑。

十三、防腐蚀方式

根据排水箱涵国家标准中的要求，结构寿命不少于75年。装配式钢结构排水箱涵波纹钢板及相关构件，要进行强防腐设计。

防腐蚀技术关键要求：

钢结构箱涵必须设置双重防腐蚀方式，第一重防腐蚀措施，能够单独保证或与第二重防腐措施共同保证，结构件大于75年寿命。其中的第二重防腐措施，能防止钢构件的第一重防腐层，在运输或施工过程中碰撞受伤，而形成局部腐蚀或点腐蚀，并能保证受伤处耐腐蚀寿命大于75年。

第二重防腐措施，预设的受伤面状况如下：每平方米受伤点的总面积是100cm²~200 cm²，相当于有100个~200个花生米大小的破损点，但实际情况下是不可能有如此多破损的，并且是绝大部分情况下没有任何破损点。即使有肉眼可见的破损点，在施工时都会发现，并按标准修复。

目前，国内外埋地钢结构管道的长效防腐方式有如下两种。

（一）非金属热熔结FBE复合层技术（FBE技术）

技术简介：内外面每面热熔结环氧FBE层，其中与土壤接触一侧的FBE层的厚度不小于400um，另一侧的厚度不小于350um。另外，设置服役年限不小于75年的阴极保护装置，以防止运输及施工过程中撞伤部位形成局部腐蚀或点腐蚀。

特点：

1、适用于任何腐蚀性介质及地质状况；

2、耐强腐蚀，多用于海水及污水化工行业；

3、耐冲刷及磨损，多用于化工行业水泵、叶轮、阀门、管道内壁；

4、寿命长：港珠澳大桥及杭州湾大桥海水中的钢管桩使用该防腐技术，防腐年限分别是100年和120年。耐海水腐蚀，海水及泥砂冲刷，耐海水与淡水交替腐蚀，耐海洋生物腐蚀，耐打入泥沙时的桩击。

（二）热浸镀锌防腐技术

技术简介：热浸镀锌，锌层厚度不小于1200克/平方米（双面合计），且内外面的每面锌层厚度不小于86um。

此防腐方式适用于满足以下全部条件的区域：

1、箱涵内流通介质为雨水，且雨水泥沙量少；

2、土壤及回填料PH值在5~8之间；

3、所在区域20公里内无矿井或工业腐蚀性径流；

4、土壤电阻率大于2000Ω•cm；

5、非盐碱地带。

案例：二战期间云南滇缅公路排水涵管

1942年完成的云南滇缅远征军公路采用热镀锌钢管作为排水涵洞，状态良好，至今仍在使用中，已使用81年。

二十、总结

（一）结构强度

强度远高于钢筋混凝土结构箱涵，可以深埋，埋深达20米。

（二）防腐寿命

双重强腐蚀：第一重防腐层是保证75年防腐蚀寿命；第二重防腐蚀是阴极保护，防止结构件表面碰撞受伤后产生局部腐蚀，保证受伤处耐腐蚀75年。

（三）密封性能

廊壁上无任何穿透孔，密封能达到30米高水柱，并在所有接缝处预留有补漏节点，非常适合于倒虹吸箱涵。

（四）耐火性能

疏导法耐火三小时。

（五）抗地震、耐不均匀沉降

（六）施工

①装配式结构，结构体工期是现浇混凝土结构的三分之一至五分之一，是装配式混凝土工期的一半，是普通的涵洞型钢波纹管结构管廊的一半以上；

②模块化及集成化节点，易装配；

③基础开挖宽度减小；

④重量轻，只有砼结构十分之一左右，对施工机械要求降低；

⑤预留充足的各类支架包含热力管道支架螺栓着力点。

⑥消除了对两侧回填土施工质量对廊体结构变形的影响。

⑦回填施工简便易行，工作量比涵洞型钢管廊减少一半以上。

（七）节省造价

①结构体本身材料节省；

②节省施工机械费用；

③节省砼廊体的防水处理费用；

④工期缩短后节省的费用：人工工资、支护桩租赁费、降水费、其它的必须的措施费；

⑤与砼管廊相比总体节省10%~20%左右。

（八）国家政策倡导

①装配式建筑；

②绿色建筑；

③工地环保；

④战略新兴产业；

⑤供给侧改革。

二十一、与砼结构箱涵比较的优势

（一）、造价节省；

（二）、工期缩短；

（三）、施工便利；

（四）、密封性能强很多；

（五）、可距离运输（2000公里运输半径）。