CN109162298A - 一种富水区综合管廊的施工方法 - Google Patents

一种富水区综合管廊的施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种富水区综合管廊的施工方法,施工步骤如下:1.根据规划及设计要求确定管廊开挖路线;2.沿开挖路线在其中轴线两边等间距斜向地下顶进冻结管和钢管混凝土形成管幕;3.对冻结管实施冻结,在冻结帷幕厚度达到止水要求后,对冻结帷幕之间的土方开挖至帷幕底部,并进行回填和夯实;4.清理冻结帷幕上的浮土,在其上铺设一层隔热卷材;5.在基坑底部用C15素混凝土作垫层;6.在垫层上安装管廊底板模板,并浇筑一层ECC,然后再进行后续施工;7.拆除模板后在管廊外表面喷射一层ECC并养护;8.管廊整体施工、验收完毕后,采用粗颗粒碎石回填。该方法的优势在于同时利用管幕冻结法的承载力高和封水性好的特点,以克服管廊富水区施工止水难的难题。

Description

一种富水区综合管廊的施工方法
技术领域
本发明涉及综合管廊施工技术领域,更具体地,涉及一种富水区综合管廊的施工方法。
背景技术
综合管廊是集电力、通信、燃气、供热、给排水等各种工程于一体的遂道空间,因其具有诸多的优点,极大方便了城市的市政建设,目前国内加快了综合管廊的建设。综合管廊的施工一般采用明挖基坑进行施工,然而在遇到富水区软弱土层(如沼泽等地形)的时候,采用明挖基坑施工就会有支护难、防水、排水难的问题,这些问题如不妥善解决将会导致施工不能正常进行甚至出现危险事故。另ー方面,富水区域积水(沼泽水、生活废水)一般呈酸性。而钢筋混凝土内部则是碱性环境。混凝土内包裏的钢筋正是有弱碱性的保护膜存在才不会锈蚀。因此处于酸性环境下的钢筋混凝土综合管廊的耐久性将大打折扣,长期的氯离子侵入和酸性液体的浸泡、将使得混凝土加速老化、进而引起钢锈蚀、膨胀产生纵向贯通裂缝,最终导致管廊无法正常使用,造成巨大的经济损失。
基于上述分析,本发明提出一种新型的在富水区域软弱土层综合管廊基坑开挖施工的方法。采用管幕冻结法,即管幕工法和人工冻结法在同一项工程中联合运用。不同于传统管幕冻结法的是,传统的管幕冻结法主要是用于暗挖施工,顶管是沿着隧道的方向顶进,冻结后产生的冻土帷幕主要起封水和承受上部荷载;本发明提出的管幕冻结发主要适用于富水区明挖法施工,顶管是斜向下从地面顶入到要开挖的基坑两侧,实施冻结后形成的冻土帷幕,当冻土帷幕厚度达到止水要求和强度要求后,则对V型冻土帷幕内未冻结的土方进行开挖,直到将其中的泥土和积水清理完毕,最后在V型冻土帷幕内进行综合管廊的施工作业。
发明内容
为了实现上述目的,本发明采用了以下技术方案:
一种富水区综合管廊的施工方法,包括如下步骤:
(1)根据规划及设计要求,进行测量定位,确定管廊建设开挖的具体路线;
(2)沿开挖路线在路线中轴两边等距离隔地斜向地下顶进冻结管和钢管混凝土形成管幕:打入冻结管和钢管混凝土的长度及打入角度依据管廊设计尺寸及设计埋深确定;
(3)对冻结管实施冻结,当冻结管之间的冻结帷幕厚度达到止水要求时,根据设计要求对冻结帷幕之间的土方开挖,开挖至冻土帷幕底部:然后在底层回填粗颗粒碎石。,在碎石层上铺三七灰土并夯实。采取开挖一段,回填一段、回填完一段后再开挖下一段的工序进行。在开挖回填工作完毕后,需在基坑顶部两边设置截水沟和钢管防护栏;
(4)清除两侧冻土帷幕上的泥土,在清理完后的冻结帷幕两侧铺上一层隔热巻材,以保护冻结帷幕的温度,降低施工及周围环境对其冻结温度的扰动,并在基坑内每隔一段距离设置从基坑顶部通往底部的爬梯;
(5)在处理完后的基坑底部用C15素混凝土作100mm-200mm厚垫层,并在基坑两边设置排水沟;
(6)在做好的垫层基础上按照综合管廊的设计尺寸及施工位置,架设管廊底板模板,在模板内浇筑一层超高韧性水泥基复合材料(ECC);然后再放置底层钢筋,浇筑底板混凝土,待底层混凝土达到强度要求后,架设墙身及顶板模板、钢筋,最后整体浇筑混凝土;
(7)拆除模板后在管廊外表面、两个侧面及顶部喷射一层超高韧性水泥基复合材料(ECC)并抹平、养护;
(8)综合管廊整体施工、验收完毕后,采用粗颗粒碎石回填。
优选的是,所述的冻结管、钢管混凝土截面均为圆形,具体尺寸可依据实际施工时的施工荷载及结构自重计算确定,冻结管、钢管混凝土直径参考值为600m~1200mm。
优选的是,所述的管幕冻结可采用低温盐水冻结,亦可采用液氮冻结。
优选的是,所述的冻结管为一种单管循环冻结管,其特征为一端封闭另一端有进水管和出水管,其中进水管为一根细圆管从冻结管口伸入到冻结管的底部:出水管为与进水管等直径的细圆管,但只伸入到冻结管的管口。
优选的是,所述的钢管混凝土内的混凝土强度可选为C40-C60混凝土。
优选的是,所述的冻土帷幕达到止水要求的厚度,按照相关工程实例数据参考值为1.45m。
优选的是,所述的隔热巻村可为石棉、岩棉或气凝胶毡,同时应注意防火。
优选的是,所述的三七灰土为素土与石灰体积3:7配置而成的建筑材料,其中素土的粒径不得大于15mm,石灰粒径不得大于5mm。
优选的是,所述的粗颗粒碎石可为煤矸石、矿渣。
优选的是,所述的超高韧性水泥基复合材料(ECC)采用普通硅酸盐水泥、精细沙、粉煤灰、硅灰等活性矿物掺合料、偏高岭土、可再分散乳胶粉、纤维、触变剂、高效减水剂,用清洁水拌合而成。
优选的是,所述的综合管廊外表面的底面、侧面、顶面浇筑或喷射的超高韧性水泥基复合材料(ECC)的厚度为30mm-50mm。
相比于传统的明挖法支护,在富水区采用管幕冻结法有其独特的优点,主要表现在:1、有很好的止水效果,传统的用模板支护在富水区施工难以达到止水的效果,需要不断的往外排水,影响施工进程:2、不会发生局部沉降,一旦冻土帷幕形成,整个基坑两边的冻土帷幕就是一个整体,在富水区不会出现局部沉降,因此比传统的支护手段更加安全;3、在综合管廊施工完成后,采用粗颗粒碎石回填到基坑的两侧,这样使得填在基坑底部的三七灰土+综合管廊+基坑两边的回填碎石形成一个倒三角的整体,更有利于综合管廊的抗沉浮。相比较于排水固结法,管幕冻结法则不需要将周围的水排除,对周围土体的扰动小,更加环保。
而为增强综合管廊的耐久性,延长其使用寿命,本发明采取在管廊的外表面的底部、顶部及两侧浇筑一层超高韧性水泥基复合材料(ECC),超高韧性水泥基复合村料(ECC)是种新型的高性能纤维水泥基复合材料,掺入不超过2.5%体积率的短纤维增强,用常规的搅拌工艺加工成型,硬化后的复合材料极限拉应变在3%以上,有效地将极限裂缝宽度限制在0.1mm以内,故可称之为“无缝混凝土”,且其具有优异的阻裂、高韧性、高耐久性、抗渗性能。在有超高韧性水泥基复合材料(ECC)的保护下,钢筋混凝土浇筑的综合管廊可免受周围环境的侵蚀。
综上所述,本发明提出的一种富水区软弱土层综合管廊施工的方法,是一种高效多益的方法,它不但能够解決在富水区软弱土层明挖法施工支护难、止水难的难题,还保证了施工完成后综合管廊有很好的抗沉浮能力。此外,还解决了综合管廊耐久性的难题,通过在管廊外浇筑一层超高韧性水泥基复合材料(ECC)作为保护层,大幅度的提高了综合管廊的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的冻结管及钢管混凝土管幕示意图。
图2为本发明的单管循环冻结管示意图。
图3为本发明的综合管廊施工断面图。
图中标记:1-冻结管,2-钢管混凝土,3-冻土帷幕,4-粗颗粒碎石垫层,5-三七灰土垫层,6-素混凝土垫层、7-超高韧性水泥基复合村料(ECC)保护层,8-综合管廊:9-隔热巻材,10-钢管防护栏,11-截水沟。
具体实施方式
下面通过具体实施案例,并结合附图对本发明所述的施工方法做进一步的阐述,以帮助本领域的技术人员对本发明的技术方案有更完整、准确、深入的理解。
某综合管廊设计埋深2.5m:管廊分三个舱室,分别为:天然气舱、综合舱、热力舱,净宽分别为:3m、3.2m、3.2m:净高均为2.5m。建设项目要穿过一片富水软弱土层地带,地下水埋深为0.5m,按地层的岩性特征差异可分为如下几层,分层并描述如下:
淤泥质土:层底埋深3.5m~5.5m,层厚3.4m~5.4m,呈浅灰、灰色,流塑状、高含水量、高压缩性、松软、较弱、干强度大,工程特性差。
粉土:层底埋深5.5m~8.6m,层厚2.1m~3.2m、呈浅黄色、高含水、中密,工程特性一般、但在较大降雨后含水量较大时强度明显降低:工程特性差,易成“弹簧士”、稳定性差。
粉沙层:本层埋深在9m以下,中密至密实、易流砂,砂粒径均匀,砂粒矿物成分以石英为主,工程特性一般。
采用管幕冻结法进行明挖基坑施工,施工步骤如下:
第一步.根据规划及设计要求,进行放线定位,确定管廊建设开挖的具体路线;
第二步.沿开挖路线在路线中轴线两边等距离间隔地斜向地下顶进冻结管1和钢管混凝土2形成管幕,其中冻结管及钢管混凝土的直径均为1m:钢管混凝土的钢管壁厚为4.5mm,内填混凝土强度为C40,打入冻结管1和钢管混凝土的长度均为19m、打入角度为60°,冻结管与钢管混凝士间隔布置,间隔距离为0.3m;
第三步.对冻结管1实施冻结,当冻结管1之间的冻土帷幕3厚度达到1.5m后,对冻土帷幕3之间的土方进行开挖,当开挖到左右两边的冻土帷幕之间的水平距离为2米时、停止机械开挖,改为人工开挖,直到开挖到冻土帷幕底部,并将基坑里的泥土及积水清理后,底层采用粗颗粒碎石垫层4回填5.5m高,在粗颗粒碎石垫层4上再铺2m厚的三七灰土垫层5并夯实。采取开挖一段、回填一段,回填完一段后再开挖下一段的工序进行,每段开挖长度为10m。在开挖回填工作完完毕后,需在基坑顶部两边设置截水沟11和钢管防护栏10;
第四歩.整段基坑开挖回填完毕后,清除两侧冻土帷幕3表面上的泥土,在清理完后的冻土帷幕3两侧铺上一层隔热巻材9,以保护冻土帷幕3温度,降低施工及周围环境对其冻结温度的扰动。并在基坑内每隔一段距离设置从基坑顶部通往底部的爬梯;
第五步.在处理完后的基坑底部用C15素混凝土作100mm厚垫层,并在基坑两边设置排水沟;
第六步.在做好的素混凝土垫层6基础中间位置架设管廊底板模板在模板内浇筑一层6mm厚的超高韧性水泥基复合材料(ECC)保护层7,然后再放置底层钢筋。浇筑底板混凝土,待底层混凝土达到强度要求后,架设墙身及顶板模板、钢筋。最后整体浇筑混凝土;
第七歩.拆除模板后在管廊外表面、两个侧面及顶部喷射一层60mm厚的超高韧性水泥基复合材料(ECC)保护层7并抹平、养护;
第八步.综合管廊8整体施工、验收完毕后:采用粗颗粒碎石垫层4回填到与地面齐平。

Claims (11)

1.一种富水区综合管廊的施工方法,其特征是,包括如下步骤:
(1)根据规划及设计要求,进行测量定位,确定管廊建设开挖的具体路线;
(2)沿开挖路线在路线中轴两边等距离隔地斜向地下顶进冻结管和钢管混凝土形成管幕:打入冻结管和钢管混凝土的长度及打入角度依据管廊设计尺寸及设计埋深确定;
(3)对冻结管实施冻结,当冻结管之间的冻结帷幕厚度达到止水要求时,根据设计要求对冻结帷幕之间的土方开挖,开挖至冻土帷幕底部:然后在底层回填粗颗粒碎石,在碎石层上铺三七灰土并夯实,采取开挖一段,回填一段、回填完一段后再开挖下一段的工序进行,在开挖回填工作完毕后,需在基坑顶部两边设置截水沟和钢管防护栏;
(4)清除两侧冻土帷幕上的泥土,在清理完后的冻结帷幕两侧铺上一层隔热巻材,以保护冻结帷幕的温度,降低施工及周围环境对其冻结温度的扰动,并在基坑内每隔一段距离设置从基坑顶部通往底部的爬梯;
(5)在处理完后的基坑底部用C15素混凝土作100mm-200mm厚垫层,并在基坑两边设置排水沟;
(6)在做好的垫层基础上按照综合管廊的设计尺寸及施工位置,架设管廊底板模板,在模板内浇筑一层超高韧性水泥基复合材料(ECC);然后再放置底层钢筋,浇筑底板混凝土,待底层混凝土达到强度要求后,架设墙身及顶板模板、钢筋,最后整体浇筑混凝土;
(7)拆除模板后在管廊外表面、两个侧面及顶部喷射一层超高韧性水泥基复合材料(ECC)并抹平、养护;
(8)综合管廊整体施工、验收完毕后,采用粗颗粒碎石回填。
2.如权利要求1所述的施工方法,其特征在于,所述的冻结管、钢管混凝土截面均为圆形,具体尺寸可依据实际施工时的施工荷载及结构自重计算确定,冻结管、钢管混凝土直径参考值为600m~1200mm。
3.如权利要求1所述的施工方法,其特征在于,所述的管幕冻结可采用低温盐水冻结,亦可采用液氮冻结。
4.如权利要求1所述的施工方法,其特征在于,所述的冻结管为一种单管循环冻结管,其特征为一端封闭另一端有进水管和出水管,其中进水管为一根细圆管从冻结管口伸入到冻结管的底部:出水管为与进水管等直径的细圆管,但只伸入到冻结管的管口。
5.如权利要求1所述的施工方法,其特征在于,所述的钢管混凝土内的混凝土强度可选为C40-C60混凝土。
6.如权利要求1所述的施工方法,其特征在于,所述的冻土帷幕达到止水要求的厚度,按照相关工程实例数据参考值为1.45m。
7.如权利要求1所述的施工方法,其特征在于,所述的隔热巻村可为石棉、岩棉或气凝胶毡,同时应注意防火。
8.如权利要求1所述的施工方法,其特征在于,所述的三七灰土为素土与石灰体积3:7配置而成的建筑材料,其中素土的粒径不得大于15mm,石灰粒径不得大于5mm。
9.如权利要求1所述的施工方法,其特征在于,所述的粗颗粒碎石可为煤矸石、矿渣。
10.如权利要求1所述的施工方法,其特征在于,所述的超高韧性水泥基复合材料(ECC)采用普通硅酸盐水泥、精细沙、粉煤灰、硅灰等活性矿物掺合料、偏高岭土、可再分散乳胶粉、纤维、触变剂、高效减水剂,用清洁水拌合而成。
11.如权利要求1所述的施工方法,其特征在于,所述的综合管廊外表面的底面、侧面、顶面浇筑或喷射的超高韧性水泥基复合材料(ECC)的厚度为30mm-50mm。
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