CN104846840B - 一种浅埋软土加固综合管沟装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浅埋软土加固综合管沟装置及施工方法，先进行基坑放坡开挖，坑外设排水沟，然后在坑底由下至上呈梯形往复分层铺设土工格栅与碎石层并进行土体回填，铺设碎石砂层，浇筑混凝土垫层，安装综合管沟主体、预埋螺杆和止水钢板，在综合管沟主体内部安装横纵向工字钢梁、钢管柱，在综合管沟主体侧墙外表面安装斜拉角钢和竖向钢板，斜拉角钢通过连接钢板和螺帽固定在预埋螺杆上，进行第二层土体回填，再次铺设土工格栅与碎石层，最后进行第三层土体回填。本发明施工方法通过土工格栅、碎石层的复合层状结构间接加固及在沟体内外设置安装加固构件直接加固，大大提高了综合管沟施工过程和运营期间的稳定性。

Description

一种浅埋软土加固综合管沟装置及施工方法

技术领域

本发明涉及岩土工程的地下洞室开挖技术领域，具体是一种浅埋软土加固综合管沟装置及施工方法。

背景技术

城市综合管沟(廊)也称为共同沟，是在城市地下建造市政公用隧道空间，将电力、通信、供水等市政公用管线，根据规划的要求集中敷设在一个构筑物内，实施统一规划、设计、施工和管理。作为城市的地下生命线，综合管沟的修建给城市的交通与经济带来了巨大的活力，但同时也不能忽视综合管沟带来的巨大的安全隐患。供热管道、给水排水管道、煤气管道以及通信管道等重要城市管道都敷设在综合管沟之中，而一旦遇到人为因素或自然灾害造成综合管沟的破坏,很可能由于沟内管道的破坏而引发火灾、爆炸、泄毒以及疫情传播等次生灾害，这一隐患严重威胁了城市的安全及居民的生命财产安全。综合管沟一般埋设于地表以下1.5～2.0m，属于浅埋管沟，由于土的传力特性，浅埋管沟需要特别注意外部荷载作用下主体结构的承载能力；同时地质条件为软土，管沟受场地条件、管沟结构的影响尤为明显。所以浅埋软土综合管沟被破坏的可能性相比一般低下洞室而言大大增加，造成破坏的因素主要考虑外部荷载、场地条件和管沟结构三个方面。在外部荷载方面，主要考虑自重荷载及动荷载，动荷载一般包括地震波与施工过程中的车辆荷载；在场地条件方面，主要考虑地基的土质、断层及周边建筑影响；在管沟结构方面，主要考虑综合管沟的受力特性、承力类型及接头处理。

有鉴于此，目前亟需从上述三个方面设计一种方法来减小浅埋软土中综合管沟破坏的隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种浅埋软土加固综合管沟装置及施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种浅埋软土加固综合管沟装置，包括设置在基坑内的土工格栅、综合管沟主体、连接钢板和预埋螺杆，所述土工格栅设置在基坑内的底端和顶端，所述综合管沟主体设置在土工格栅之间，所述预埋螺杆竖向焊接在综合管沟主体顶板和底板的的中心处的钢筋上，综合管沟主体的顶板下端呈井字形安装有横向工字钢梁和纵向工字钢梁，横向工字钢梁和纵向工字钢梁交叉处的下方设置有钢管柱，综合管沟主体外侧壁上设置有呈菱形状分布的斜拉角钢，在菱形状的斜拉角钢内侧焊接有竖向钢板，所述连接钢板焊接在斜拉角钢两端，预埋螺杆穿过连接钢板的预留孔洞并通过螺帽固定。

一种浅埋软土加固综合管沟装置的施工方法，包括以下步骤：

(1)场地放线，基坑放坡开挖呈梯形，基坑外设排水沟；

(2)在基坑底由下至上呈梯形往复分层铺设土工格栅与碎石层至实际施工所需高度，然后进行结构两侧的土体回填；

(3)铺设碎石砂层，浇筑混凝土垫层；

(4)综合管沟主体施工，综合管沟主体的外墙顶板与底板纵向中心处安装预埋螺杆，施工缝处预埋止水钢板；

(5)综合管沟主体内部安装横向工字钢梁和纵向工字钢梁，横向工字钢梁和纵向工字钢梁交叉中心处安装钢管柱；

(6)综合管沟主体侧墙外表面呈菱形状安装斜拉角钢，菱形中焊接四道竖向钢板，斜拉角钢两端焊接于连接钢板两侧，用螺帽将连接钢板固定在预埋螺杆上；

(7)施工第二层土体回填；

(8)在第二层回填土体表面由下至上往复分层铺设土工格栅与碎石层至设计标高，进行结构两侧的第三层土体回填。

作为本发明进一步的方案：所述步骤(2)(8)中，在碎石层上铺设土工格栅时，先在碎石层上铺洒5cm的碎土；碎石层厚度均为0.3m，碎石层的碎石粒径为土工格栅孔眼当量直径的0.5～0.8；所述土工格栅采用聚丙烯双拉塑料格栅，每段土工格栅沿基坑水平横向铺设，相邻土工格栅的搭接长度应不小于20cm。

作为本发明进一步的方案：所述步骤(3)中，碎石砂层与混凝土垫层的厚度均为0.15m。

作为本发明进一步的方案：所述步骤(4)中，综合管沟主体外侧墙上，顶板和底板的纵向中心线处各设有2个竖向间距为0.12m的预埋螺杆，纵向间距为6m。

作为本发明进一步的方案：所述步骤(5)中，纵向工字钢梁沿综合管沟主体的顶板内面纵向分两道布置，横向间距为2m；横向工字梁沿综合管沟主体顶板内面横向布置，间距为4m；横向工字钢梁和纵向工字钢梁在腹板处均设有竖向加劲肋，间距为1m；钢管柱的直径为0.2m，钢管柱两端焊有方形钢板，一端贴于钢梁，一端贴于综合管沟主体的底板。

作为本发明进一步的方案：所述步骤(6)中，斜拉角钢的型号为L160×100×12，竖向钢板纵向间距为1.2m。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤(2)(7)(8)中，回填土夯实时，先夯实基坑边坡部分回填土及综合管沟主体外侧墙加固部位，再夯实沟槽回填土，综合管沟主体两侧的填土高度差不大于0.5m。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明方法中坑底形成复合层状结构能加固软弱地层，大大增加地基承载能力，间接放大了基础的底面积，减少了软土地基的单位面荷载，从而改善了综合管沟的不均匀沉降，达到了防止综合管沟主体结构破坏的问题；

(2)使用本发明施工方法能形成综合管沟主体内外双重加固结构，能将综合管沟原有的板式结构承载体系变为梁柱式承载体系，在由于人为因素或地震而造成沟体上覆荷载增大的情况下，通过合理改变沟体的承载模式使沟体能够继续安全工作；在沟体结构外侧墙的加固措施限制了施工缝与变形缝处沟体接头两侧墙体的相对位移，从而大大减小了地下沟体在接头处破坏的可能性，同时增加了侧墙的整体性及对侧向土压力的承载能力；

(3)使用本发明方法在肯定形成的复合层状结构能增大回填土层的承载能力，可直接将该复合层状结构作为道路基础；同时该复合层状结构具有较好的刚度，能够发挥跨越作用，将所承受的施工荷载由中部转移至两侧边缘，从而达到综合管沟上部卸载作用，保证综合管沟的安全使用，间接加固综合管沟。

附图说明

图1为本发明的综合管沟主体的横断面示意图。

图2为本发明的综合管沟主体内部加固的纵断面示意图。

图3为本发明的综合管沟主体外侧墙加固示意图。

图中：1-排水沟；2-土工格栅；3-碎石层；4-第一层回填土体；5-碎石砂层；6-混凝土垫层；7-施工缝；8-综合管沟主体；9-横向工字钢梁；10-纵向工字钢梁；11-钢管柱；12-连接钢板；13-斜拉角钢；14-变形缝；15-预埋螺杆；16-竖向钢板；17-第二层回填土体；18-第三层回填土体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～3，本发明实施例中，一种浅埋软土加固综合管沟装置，包括设置在基坑内的土工格栅2、综合管沟主体8、连接钢板12和预埋螺杆15，土工格栅2设置在基坑内的底端和顶端，综合管沟主体8设置在土工格栅2之间，预埋螺杆15纵向焊接在综合管沟主体8顶板和底板的的中心处的钢筋上，综合管沟主体8的顶板下端安装有呈井字形分布的横向工字钢梁9和纵向工字钢梁10，横向工字钢梁9和纵向工字钢梁10交叉处的下方设置有钢管柱11，综合管沟主体8外侧壁上呈菱形设置有斜拉角钢13，在菱形状分布的斜拉角钢13内侧焊接有竖向钢板16，连接钢板12焊接在斜拉角钢13两端，预埋螺杆15穿过连接钢板12的预留孔洞并通过螺帽固定。

该浅埋软土加固综合管沟装置的施工方法，包括以下步骤：

(1)首先进行基坑开挖的准备工作，在场地上测量放线；在建设、设计、监理单位现场交接测量控制点后，组织对交接桩点的复核测量，建立测量控制网，并在施工区内设立导线点，对最先开工的沟槽放出中线、边线、做好中线、边线、导线点保护措施；沿着放好的线，根据基坑坑底设计标高呈梯型放坡开挖，注意挖掘机使用反铲由中线向两侧进行分段分层开挖，且开挖时注意跳跃性施工；开挖至阶梯20mm范围内使用人工开挖，避免土体扰动；开挖至坑底后，注意压实整平，待坑底检验合格后进行下一步施工；在坑边界外1.5m处设置0.3m×0.3m的排水沟1；

(2)基坑开挖完成后，由下至上在坑底平整面上铺设第一层土工格栅2，并且将第一层土工格栅2的两侧留余，留余的长度为2m；在第一层土工格栅2上铺设第一层碎石层3并压实，碎石层厚度为0.3m；将第一层土工格栅2的留余部分向上折回从而裹住碎石层两侧并覆盖在碎石层上表面；如此往复分层铺设土工格栅2及碎石层3并压实，直至达到实际施工所需高度；在土工格栅2及碎石层3铺设完毕后，进行两侧相应高度范围的回填施工，将第一层回填土体4压实并整平；

(3)在步骤(2)形成的土工格栅2和碎石层3的复合层状结构上铺设碎石砂层5并压实，碎石砂层厚为0.15m；在碎石砂层5表面浇筑0.15m混凝土垫层6；

(4)待养护至施工强度后，在混凝土垫层6基础上，按照设计要求进行模板工程、钢筋工程、混凝土浇筑工程的综合管沟主体8施工；在安装筋网时，在综合管沟主体8外顶板及底板的纵向中心处的钢筋上焊接上纵向间距为6m的两排预埋螺杆15，在施工缝7处钢筋上焊接止水钢板，在变形缝14处设置钢边止水条并在浇筑混凝土时，在两处细致振捣严实；

(5)在综合管沟主体8的顶板防水层完成7天后，在综合管沟主体的顶板内面加设纵向工字钢梁10及横向工字钢梁9，中间设置钢管柱11支撑横纵钢梁，纵向工字钢梁10纵向分为两道布置，横向间距为2m；横向工字钢梁横向布置，纵向间距为4m；横纵钢梁在腹板处均设竖向加劲肋，间距为1m；

(6)在综合管沟主体8的外侧墙上呈菱形设置斜拉角钢13，斜拉角钢13在菱形内侧通过竖向钢板16焊接，斜拉角钢13的交叉处平整焊接，斜拉角钢13的两端焊接在连接钢板12的两侧，预埋螺杆15穿过连接钢板12的预留孔洞，并用螺帽固定，从而将连接钢板12固定在综合管沟主体的外侧墙表面；

(7)在综合管沟主体8内外安装加固构件完毕后，进行第二层回填土体17的施工；

(8)压实平整第二层回填土体17，在其表面两侧横向超出综合管沟主体1.5m的范围内铺设土工格栅2并留余，留余长度为2m，该层土工格栅上铺设碎石层3并压实，碎石层厚度为0.3m；将土工格栅2的留余部分向上折回从而裹住碎石层两侧并覆盖在碎石层上表面，如此往复分层铺设土工格栅2及碎石层3并压实，直至达到设计地面标高。

本发明的施工方法通过在施工期间直接与间接的加固措施，大大减小了综合管沟主体结构在浅埋软土中的不均匀沉降；增强了在人为因素或地震引起的顶板上覆压力增大情况下主体结构的承载能力，减少了沟体接头处的相对位移；同时由于土工格栅、碎石层构成的复合层状结构由其刚度特性发挥跨越作用，对施工荷载进行卸载；从这几个方面直接或间接的加固综合管沟主体结构，防止了综合管沟的破坏，延长了综合管沟使用寿命，具有成本低廉、工艺方便、经济安全等优点。

Claims (7)

1.一种浅埋软土加固综合管沟装置的施工方法，该浅埋软土加固综合管沟装置包括设置在基坑内的土工格栅、综合管沟主体、连接钢板和预埋螺杆，所述土工格栅设置在基坑内的底端和顶端，所述综合管沟主体设置在土工格栅之间，所述预埋螺杆竖向焊接在综合管沟主体的外墙顶板和底板的中心处的钢筋上，综合管沟主体的顶板下端呈井字形安装有横向工字钢梁和纵向工字钢梁，横向工字钢梁和纵向工字钢梁交叉处的下方设置有钢管柱，综合管沟主体外侧壁上设置有呈菱形状分布的斜拉角钢，在菱形状的斜拉角钢内侧焊接有竖向钢板，所述连接钢板焊接在斜拉角钢两端，预埋螺杆穿过连接钢板的预留孔洞并通过螺帽固定；

其特征在于，浅埋软土加固综合管沟装置的施工方法具体包括以下步骤：

(1)场地放线，基坑放坡开挖呈梯形，基坑外设排水沟；

(2)在基坑底由下至上呈梯形往复分层铺设土工格栅与碎石层至实际施工所需高度，然后进行结构两侧的土体回填；

(3)铺设碎石砂层，浇筑混凝土垫层；

(4)综合管沟主体施工，综合管沟主体的外墙顶板与底板纵向中心处安装预埋螺杆，施工缝处预埋止水钢板；

(5)综合管沟主体的顶板下端安装横向工字钢梁和纵向工字钢梁，横向工字钢梁和纵向工字钢梁交叉中心处安装钢管柱；

(6)综合管沟主体侧墙外表面呈菱形状安装斜拉角钢，菱形中焊接四道竖向钢板，斜拉角钢两端焊接于连接钢板两侧，用螺帽将连接钢板固定在预埋螺杆上；

(7)施工第二层土体回填；

(8)在第二层回填土体表面由下至上往复分层铺设土工格栅与碎石层至设计标高，进行结构两侧的第三层土体回填。

2.根据权利要求1所述的浅埋软土加固综合管沟装置的施工方法，其特征在于，所述步骤(2)(8)中，在碎石层上铺设土工格栅时，先在碎石层上铺设5cm的碎土；碎石层厚度均为0.3m，碎石层的碎石粒径为土工格栅孔眼当量直径的0.5～0.8倍；所述土工格栅采用聚丙烯双拉塑料格栅，每段土工格栅沿基坑水平横向铺设，相邻土工格栅的搭接长度应不小于20cm。

3.根据权利要求1所述的浅埋软土加固综合管沟装置的施工方法，其特征在于，所述步骤(3)中，碎石砂层与混凝土垫层的厚度均为0.15m。

4.根据权利要求1所述的浅埋软土加固综合管沟的施工方法，其特征在于，所述步骤(4)中，综合管沟主体外墙上，顶板和底板的纵向中心线处各设有2个竖向间距为0.12m的预埋螺杆，纵向间距为6m。

5.根据权利要求1所述的浅埋软土加固综合管沟的施工方法，其特征在于，所述步骤(5)中，纵向工字钢梁沿综合管沟主体的顶板内面纵向分两道布置，横向间距为2m；横向工字梁沿综合管沟主体顶板内面横向布置，间距为4m；横向工字钢梁和纵向工字钢梁在腹板处均设有竖向加劲肋，间距为1m；钢管柱的直径为0.2m，钢管柱两端焊有方形钢板，一端贴于钢梁，一端贴于综合管沟主体的底板。

6.根据权利要求1所述的浅埋软土加固综合管沟装置的施工方法，其特征在于，所述步骤(6)中，斜拉角钢的型号为L160×100×12，竖向钢板纵向间距为1.2m。

7.根据权利要求1所述的浅埋软土加固综合管沟装置的施工方法，其特征在于，所述步骤(2)(7)(8)中，回填土夯实时，先夯实基坑边坡部分回填土及综合管沟主体外侧墙加固部位，再夯实沟槽回填土，综合管沟主体两侧的填土高度差不大于0.5m。