本发明涉及盖板涵结构，特别是一种钢与水泥固化土组合结构盖板涵及其施工方法。
背景技术：
1、涵洞是指在公路工程建设中，为了使公路顺利跨越水渠不妨碍交通，设于路基下修筑于路面以下的过水通道，它是公路排水构造物的重要组成部分之一，也是水利工程的一部分。涵洞按构造形式可分为圆管涵、拱涵、盖板涵、箱涵，其中盖板涵是涵洞最常用的一种形式。
2、调查发现，在已建成公路中使用的盖板涵有石盖板涵和钢筋砼盖板涵两种，其中石盖板涵成本较低但力学性能较差，已很少在新建公路中使用。钢筋砼盖板涵因结构简单、受力合理，目前在新建公路中大范围采用，它有以下几个缺点：1、消耗的混凝土和钢筋数量较大，造价较高；2、需要架立模板和拆除模板，人工成本较高；3、单位体积的水泥用量大，为防止水泥水化热集中，必须分层浇筑，施工工期较长。
技术实现思路
1、本发明的目的在于：针对现有技术的钢筋砼盖板涵存在混凝土和钢筋数量较大、需要拆除模板和必须分层浇筑的问题，提供一种钢与水泥固化土组合结构盖板涵及其施工方法。
2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
3、一种钢与水泥固化土组合结构盖板涵，包括盖板、基础和两侧的墙身，所述墙身位于所述盖板和所述基础之间，
4、所述基础包括基础底钢板、基础顶钢板、基础钢端封和两侧的基础钢侧封，所述基础底钢板、基础顶钢板、基础钢端封和两侧的基础钢侧封形成基础空腔，所述基础空腔内还设有第一加劲结构，所述基础空腔内填充满水泥固化土；
5、所述墙身包括墙身内钢板、墙身外钢板和墙身钢端封，所述墙身内钢板和墙身外钢板连接于所述基础，所述墙身内钢板、墙身外钢板、墙身钢端封形成墙身空腔，所述墙身空腔内还设有第二加劲结构，所述墙身空腔内填充满水泥固化土。
6、其中，基础钢侧封、基础钢端封和墙身钢端封均是钢结构，基础钢侧封用于封堵基础的盖板涵横向两侧，基础钢端封用于封堵基础的盖板涵纵向两端；墙身钢端封用于封堵墙身的盖板涵纵向两端，使得能够形成相应的浇筑空间。
7、本方案中，基础包括基础底钢板、基础顶钢板、基础钢端封和两侧的基础钢侧封形成基础空腔，并通过基础空腔内的第一加劲结构进行加强，使得在基础空腔内填充满水泥固化土能够满足基础的结构强度；墙身包括墙身内钢板、墙身外钢板、墙身钢端封形成墙身空腔，并通过墙身空腔内的第二加劲结构进行加强，使得在墙身空腔内填充满水泥固化土能够满足墙身的结构强度。
8、其中，基础底钢板、基础顶钢板、基础钢端封和两侧的基础钢侧封既作为基础的模板，也作为基础永久结构的一部分，不需要拆除，能够减少人工成本；墙身内钢板、墙身外钢板、墙身钢端封既作为墙身的模板，也作为墙身永久结构的一部分，不需要拆除，能够减少人工成本。且墙身和基础均采用水泥固化土填充，水泥固化土是通过水泥和泥浆的混合，使土形成一种类似流体的状态，然后在所需的地方进行浇注和固化，其具有自流平、自密实、水硬性、强度较高、可用泥浆泵输送的特点，施工方便快速，而且形成的液态固化土强度高、质量可控、成本低、对环境友好，其相比于混凝土所需水泥更少，减少了水泥水化热，使得墙身和基础能够分别浇筑，无需分层浇筑，施工工期更短；且消耗的水泥少，无需采用钢筋，造价更低。
9、本方案所述钢与水泥固化土组合结构盖板涵，在保证基础和两侧墙身浇筑安全和结构强度的对应条件下，能够降低材料成本、施工成本以及缩短施工工期。
10、优选的，所述基础钢侧封为基础槽钢，所述基础槽钢沿盖板涵的纵向设置，所述基础槽钢上侧连接所述基础顶钢板、下侧连接所述基础底钢板；
11、所述第一加劲结构为若干沿盖板涵纵向间隔分布的基础工字钢，所述基础工字钢作为所述基础钢端封，所述基础工字钢沿盖板涵横向设置，所述基础工字钢的腹板竖向设置，所述基础工字钢上侧的上翼缘板连接所述基础顶钢板、下侧的下翼缘板连接所述基础底钢板，所述基础槽钢的槽口背向设置，所述基础工字钢两端接触所述基础槽钢的腹板；
12、所述墙身钢端封包括沿盖板涵纵向间隔分布的若干墙身工字钢，所述墙身工字钢竖向设置，所述墙身工字钢具有第一翼缘板和第二翼缘板，所述第一翼缘板连接所述墙身内钢板，所述第二翼缘板连接所述墙身外钢板，所述墙身工字钢兼作所述第二加劲结构。
13、所述基础顶钢板、基础底钢板、基础槽钢连接在一起形成具有基础空腔的劲性骨架，兼有主筋和套箍的作用，同时也作为施工模板，方便水泥固化土浇筑。所述基础工字钢的优点为承载能力强和抗弯刚度高，主要作用为保持基础截面形状，增加截面刚度，兼有分散截面荷载的作用，兼连接钢板作用连接基础顶钢板和基础底钢板，同时也作为施工模板，方便水泥固化土浇筑。所述基础槽钢的槽口背向设置，使得所述基础工字钢两端接触所述基础槽钢的腹板，能够形成端部密封，使得基础顶钢板、基础底钢板形成整体的刚度更好。
14、墙身工字钢的优点为承载能力强和抗弯刚度高，主要作用为保持墙身截面形状，增加截面刚度，兼有分散截面荷载的作用，兼有连接钢板作用能够连接墙身内钢板和墙身外钢板，同时也作为施工模板，方便水泥固化土浇筑。
15、优选的，所述基础顶钢板和所述基础底钢板在盖板涵纵向对应分成若干拼接块，所述基础顶钢板的相邻拼接块和所述基础底钢板的相邻拼接块在对应拼接处通过同一个所述基础工字钢连接；
16、所述墙身内钢板和所述墙身外钢板在盖板涵纵向对应分成若干拼接块，所述墙身内钢板的相邻拼接块和所述墙身外钢板的相邻拼接块在对应拼接处通过同一个所述墙身工字钢连接。
17、通过基础工字钢作为连接件来实现基础的拼接块的拼接，通过墙身工字钢作为连接件来实现墙身的拼接块的拼接，拼接效果更好。
18、优选的，所述墙身内钢板的相邻拼接块和所述墙身外钢板的相邻拼接块的对应拼接处与所述基础顶钢板的相邻拼接块和所述基础底钢板的相邻拼接块的对应拼接处错位设置，避免在盖板涵的同一纵向位置均为薄弱处。
19、优选的，所述墙身内钢板和所述墙身外钢板均具有沿盖板涵纵向间隔且对应设置的插接部，所述基础顶钢板设有与所述插接部对应的预留孔，所述插接部能够插入对应的所述预留孔进入所述基础空腔内，所述插接部下端接触所述基础底钢板。
20、所述墙身外钢板和墙身内钢板插入基础顶钢板形成劲性骨架，兼有主筋和套箍的作用，同时也作为施工模板，方便水泥固化土浇筑。且墙身外钢板和墙身内钢板插入基础空腔内的插接部能够在基础空腔内与固化水泥土结合，形成连接，对基础进行加强，且使得基础和墙身的整体性更好。基础顶钢板设有与所述插接部对应的预留孔，插接部插入预留孔后，将基础空腔和墙身空腔隔开，能够分开同步进行浇筑，浇筑周期可以降低，且灌注的密实性更好；基础空腔和墙身空腔隔开，预留孔的开设数量不需要过多，基础顶钢板对应于墙身部分的截面面积大，基础顶钢板的受力性能更好。
21、优选的，所述插接部在盖板涵纵向的截面为等腰梯形，所述插接部上侧宽度大于下侧宽度，便于导向插入预留孔，且避免对基础空腔造成过多的阻隔，使得液态的水泥固化土能够更好的流通。
22、优选的，所述水泥固化土的泥浆部分或全部为公路工程中钻孔灌注桩的施工产生的废弃泥浆。
23、废弃泥浆在公路工程中主要来源于钻孔灌注桩的施工，在钻孔过程中，钻孔液体包括泥浆会填满整个孔道，而这些液体可以很好地防止地下水涌入孔道，从而保障钻孔顺利完成。当灌注桩成桩时，灌注浆液会逐渐替代泥浆进入孔道，将孔内泥浆排到孔外，并形成灌注桩。若废弃泥浆处治不当会对生态环境带来极大的破坏，故废弃泥浆需花费较大费用在环保处治后排放。采用废弃泥浆与水泥混合后形成液态的水泥固化土进行基础和墙身的灌注能够节约材料成本，且还能够减少废弃泥浆处理成本，能够保护环境。
24、优选的，所述盖板包括盖板顶钢板、盖板波纹钢板和若干盖板横隔钢板，所述盖板横隔钢板沿盖板涵纵向间隔分布，所述盖板横隔钢板沿盖板涵横向设置，所述盖板波纹钢板的波纹的延伸方向为盖板涵横向，所述盖板横隔钢板底部与所述盖板波纹钢板顶部适配，所述盖板波纹钢板和盖板横隔钢板形成盖板灌注区域，所述盖板灌注区域内灌注钢纤维混凝土。
25、盖板横隔钢板与盖板波纹钢板围成的区域灌注钢纤维混凝土，所述盖板波纹钢板具有高强度、高刚度的特点，具有传统的钢筋混凝土盖板受拉主筋的作用。所述钢纤维混凝土显著地改善了混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，具有较好的延性。相较于传统的钢筋混凝土盖板，采用上述盖板结构，减免了钢筋材料及绑扎钢筋的人工，缩短了施工工期。
26、优选的，所述盖板顶钢板两侧焊接于两侧所述墙身的墙身外钢板顶部。所述盖板顶钢板增强了组合结构的横向联系，具有增加截面刚度的作用。
27、一种钢与水泥固化土组合结构盖板涵的施工方法，包括以下步骤：
28、s1、安装基础的劲性骨架：先将盖板涵横向两侧的基础槽钢分别通过若干连接螺栓连接于基础底钢板，并将盖板涵纵向间隔分布的若干基础工字钢分别通过若干连接螺栓连接于基础底钢板，使得所述基础工字钢位于两侧的基础槽钢之间且基础工字钢的腹板竖向设置；然后将基础顶钢板通过若干连接螺栓分别与基础工字钢和基础槽钢连接，形成基础空腔；
29、s2、安装两侧墙身的劲性骨架：将墙身外钢板和墙身内钢板底部的插接部分别插入基础顶钢板的对应预留孔中，并使用若干连接螺栓将墙身外钢板与对应墙身外钢板和墙身内钢板之间的墙身工字钢的其中一个翼缘板连接，并使用若干连接螺栓将墙身内钢板与对应墙身外钢板和墙身内钢板之间的墙身工字钢的另一个翼缘板连接；形成墙身空腔；
30、s3、向墙身空腔和基础空腔中灌注水泥固化土，水泥固化土固化形成基础和两侧墙身；
31、s4、先将盖板波纹钢板两侧放置在两侧墙身上，使得盖板波纹钢板的波纹的延伸方向为盖板涵横向；然后在盖板涵纵向间隔焊接与盖板波纹钢板上表面适配的盖板横隔钢板形成盖板灌注区域；再在盖板灌注区域灌注钢纤维混凝土；最后将盖板顶钢板两侧与两侧的墙身外钢板焊接，钢与水泥固化土组合结构盖板涵施工完成。
32、所述钢与水泥固化土组合结构盖板涵的施工方法，墙身与基础为钢板与水泥固化土组合结构，相较于传统的水泥混凝土墙身与基础，因水泥固化土价格较低，降低了材料成本，减少了水泥用量，减少了水泥水化热，使得能够在安装基础的劲性骨架后，稳定安装两侧墙身的劲性骨架，且使得基础的劲性骨架和两侧墙身的劲性骨架形成交叉固定，再浇筑水泥固化土形成基础和两侧墙身，无需分层浇筑，大大的缩短了施工工期，且形成基础和两侧墙身的整体性好，强度满足要求，质量好。且墙身与基础的钢板既是受力结构同时也是水泥固化土的模板，相较于传统的水泥混凝土墙身和基础的模板，节省了拆模工序，简化了施工安装工序，减少了人工成本，有利于缩短工期。
33、在基础和两侧墙身施工成型后，能够作为支撑结构用于施工盖板，盖板为波纹钢板与钢纤维混凝土组合结构，相较于传统的钢筋混凝土盖板，减免了钢筋材料及绑扎钢筋的人工，缩短了施工工期。钢材的连接主要采用连接螺栓连接，相较于焊缝连接和铆钉连接，连接螺栓连接采用的连接件相对简单，易于生产和装配，可以实现结构的标准化和模块化。且相较于传统的钢筋砼盖板涵，本方案的钢结构装配化程度高，工厂标准化生产，模块化施工，施工速度快且质量易于保证。
34、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
35、1、本发明所述钢与水泥固化土组合结构盖板涵，通过基础的钢结构形成基础空腔，并通过墙身的钢结构形成墙身空腔，使得能够通过钢结构和水泥固化土形成结构强度满足要求的基础和墙身；基础和墙身的钢结构既作为模板，能够浇筑水泥固化土，又作为永久结构的一部分，不需要拆除，节省了拆模工序，简化了施工安装工序，能够减少人工成本，有利于缩短工期；而水泥固化土相比于混凝土所需水泥更少，减少了水泥水化热，使得墙身和基础能够分别浇筑，无需分层浇筑，施工工期更短；且消耗的水泥少，无需采用钢筋，造价更低。
36、2、本发明所述钢与水泥固化土组合结构盖板涵，盖板为波纹钢板与钢纤维混凝土组合结构，相较于传统的钢筋混凝土盖板，减免了钢筋材料及绑扎钢筋的人工，缩短了施工工期。
37、3、本发明所述钢与水泥固化土组合结构盖板涵，水泥固化土主要成分为废弃泥浆、水泥和其他添加剂，其中废弃泥浆是公路工程中钻孔灌注桩的施工所产生的污染物，水泥固化土能够变废为宝，能够提高资源利用率，从而减少对自然资源的消耗和环境的污染，更有利于生态环境，减少环保处治成本。总之，它不仅能保护环境，还可以为社会带来经济效益。
38、4、本发明所述钢与水泥固化土组合结构盖板涵的施工方法，其简化了施工安装工序、减少了人工成本，有利于缩短工期。
1.一种钢与水泥固化土组合结构盖板涵，包括盖板（1）、基础（3）和两侧的墙身（2），所述墙身（2）位于所述盖板（1）和所述基础（3）之间，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的钢与水泥固化土组合结构盖板涵，其特征在于，所述基础钢侧封为基础槽钢（32），所述基础槽钢（32）沿盖板涵的纵向设置，所述基础槽钢（32）上侧连接所述基础顶钢板（31）、下侧连接所述基础底钢板（33）；
3.根据权利要求2所述的钢与水泥固化土组合结构盖板涵，其特征在于，所述基础顶钢板（31）和所述基础底钢板（33）在盖板涵纵向对应分成若干拼接块，所述基础顶钢板（31）的相邻拼接块和所述基础底钢板（33）的相邻拼接块在对应拼接处通过同一个所述基础工字钢（34）连接；
4.根据权利要求3所述的钢与水泥固化土组合结构盖板涵，其特征在于，所述墙身内钢板（21）的相邻拼接块和所述墙身外钢板（22）的相邻拼接块的对应拼接处与所述基础顶钢板（31）的相邻拼接块和所述基础底钢板（33）的相邻拼接块的对应拼接处错位设置。
5.根据权利要求1-4任一所述的钢与水泥固化土组合结构盖板涵，其特征在于，所述墙身内钢板（21）和所述墙身外钢板（22）均具有沿盖板涵纵向间隔且对应设置的插接部（211），所述基础顶钢板（31）设有与所述插接部（211）对应的预留孔（311），所述插接部（211）能够插入对应的所述预留孔（311）进入所述基础空腔（301）内，所述插接部（211）下端接触所述基础底钢板（33）。
6.根据权利要求5所述的钢与水泥固化土组合结构盖板涵，其特征在于，所述插接部（211）在盖板涵纵向的截面为等腰梯形，所述插接部（211）上侧宽度大于下侧宽度。
7.根据权利要求1-4任一所述的钢与水泥固化土组合结构盖板涵，其特征在于，所述水泥固化土的泥浆部分或全部为公路工程中钻孔灌注桩的施工产生的废弃泥浆。
8.根据权利要求1-4任一所述的钢与水泥固化土组合结构盖板涵，其特征在于，所述盖板（1）包括盖板顶钢板（11）、盖板波纹钢板（12）和若干盖板横隔钢板（13），所述盖板横隔钢板（13）沿盖板涵纵向间隔分布，所述盖板横隔钢板（13）沿盖板涵横向设置，所述盖板波纹钢板（12）的波纹的延伸方向为盖板涵横向，所述盖板横隔钢板（13）底部与所述盖板波纹钢板（12）顶部适配，所述盖板波纹钢板（12）和盖板横隔钢板（13）形成盖板灌注区域，所述盖板灌注区域内灌注钢纤维混凝土。
9.根据权利要求8所述的钢与水泥固化土组合结构盖板涵，其特征在于，所述盖板顶钢板（11）两侧焊接于两侧所述墙身（2）的墙身外钢板（22）顶部。
10.一种钢与水泥固化土组合结构盖板涵的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
