CN110130397A - 倾斜支护与主体结构结合的六边形管廊体系及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于地基及基础工程施工技术领域，公开了一种倾斜支护与主体结构相结合的六边形管廊体系与施工方法，在采用明挖法施工的地区，先打入两排斜桩，再施工冠梁将两排斜桩分别连接，做好斜桩支护后将两排斜桩之间土层开挖成敞开式基坑，夯实场地；接着将折形管片拼接构成六边形的管廊主体，折形管片与斜桩之间的缝隙用水泥砂浆填充，最后把土回填。本发明将放坡采用的倾斜支护与六边形截面的管廊底部两斜侧壁相结合，倾斜支护可以减少管廊侧壁受力、有助于减轻管廊长期沉降、有助于提高管廊抗震性能，六边形截面底部两斜侧壁与放坡相重合，可以减少回填土，减少施工量；而六边形截面的设计也更好地平衡了受力和空间利用率之间的矛盾。

Description

倾斜支护与主体结构结合的六边形管廊体系及其施工方法

技术领域

本发明属于地基及基础工程施工技术领域，具体的说，是涉及一种新型的管廊体系及其施工方法。

背景技术

随着我国经济快速发展，城镇化率大幅提升，现有的城市基础设施已经与城市发展的步伐失调，在此情况下综合管廊建设变得至关重要。综合管廊工程的结构设计使用年限应按照永久构筑物的合理使用年限确定，不宜低于100年。但是在实际使用中，长期沉降会使管廊接头处容易发生渗漏，渗水又会使管廊加速沉降，影响耐久性。另外，管廊在地震作用下也容易发生破坏，由于管廊埋在地下，一旦发生破坏就会造成重大经济损失。因此对于管廊建设而言，如何平衡成本、受力、空间利用率、耐久性显得尤为重要。

目前综合管廊横断面形式以及根据容纳管道的性质、容量、地质、地形情况及施工方式，管廊体系可分为圆形和箱型两种截面形式。常规圆形截面与常规矩形截面有各自的优点，但都难以平衡所有方面，主要表现在以下几个方面：

第一，在软土地区，浅埋管廊一般选用明挖法施工。对于常规圆形与矩形截面管廊都是先用竖直桩支护、再开挖，边开挖边设置内支撑，在管廊安装结束后将内支撑拆除，最后将土回填。而内撑安装要耗费巨大的人力、物力，却只在施工过程中起到作用，在使用过程中效果不明显。

第二，圆形截面的管廊虽然在受力性能方面有优势，但空间利用率低、影响范围大、施工速度慢。

第三，矩形截面的管廊相较于圆形断面，其空间利用率高、影响范围小、施工速度快；但是受力性能差，四个角的应力集中特别明显。

发明内容

本发明着力解决的是常规矩形、圆形截面管廊在使用阶段对竖直支护的利用不足而造成长期沉降较大和抗震能力较差，以及在明挖法施工中内支撑的安装与拆除会造成成本浪费的技术问题，提供了一种倾斜支护与主体结构结合的六边形管廊体系及其施工方法，将放坡采用的倾斜支护与六边形截面的管廊底部两斜侧壁相结合，倾斜支护可以减少管廊侧壁受力、有助于减轻管廊长期沉降、有助于提高管廊抗震性能，六边形截面底部两斜侧壁与放坡相重合，可以减少回填土，减少施工量；而六边形截面的设计也更好地平衡了受力和空间利用率之间的矛盾。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种倾斜支护与主体结构相结合的六边形管廊体系，包括管廊主体和倾斜支护；

所述管廊主体的截面为两侧对称的六边形，所述管廊主体在长度方向上由多个节段拼接而成，每一节段是由六个折形管片首尾顺次拼装成的框体结构；所述折形管片包括呈夹角设置的长边和短边；

所述倾斜支护包括设置在所述管廊主体两侧的斜桩，两排所述斜桩在管廊主体两侧对称设置且紧靠于所述折形管片；所述斜桩与所述折形管片之间填充有水泥砂浆；每一排所述斜桩顶部连接有冠梁；

所述管廊主体施工前，两排斜桩之间的土层挖出，开挖成敞开的基坑；所述管廊主体施工后，所述折形管片与所述斜桩之间把土回填。

进一步地，所述折形管片通过接头螺栓横向连接和纵向连接。

更进一步地，同一节段内的所述折形管片横向连接的所述接头螺栓设置在所述折形管片纵向方向的中间位置以及两边距边缘200-300mm处；相邻两个节段的所述折形管片纵向连接的所述接头螺栓在其短边均匀布置1-2个，长边均匀布置2-4个。

进一步地，所述管廊主体的相邻两个节段的所述折形管片错缝连接安装。

进一步地，所述管廊主体的每一节段的长度为2-3m。

进一步地，所述折形管片的长边一般为短边的1.8-2.2倍长度。

进一步地，所述管廊主体的相邻两个节段之间采用防水橡胶垫。

进一步地，所述管廊主体的截面为正六边形，所述管廊主体的每一节段由六个相同的折形管片首尾顺次拼装而成；所述折形管片的长边和短边呈120°夹角，且长边为短边的2倍长度。

进一步地，所述斜桩的桩径为600-800mm；所述冠梁的宽度不小于所述斜桩的桩径，所述冠梁的高度不小于冠梁宽度的0.6倍。

一种所述倾斜支护与主体结构相结合的六边形管廊体系的施工方法，该方法按照以下步骤进行：

(1)根据管廊设计确定两排所述斜桩的位置，再根据管廊尺寸、设计埋深、水文地质条件预估所述斜桩的埋深与尺寸，进行放样定位后，施工两排所述斜桩；

(2)在每一排所述斜桩顶部预留的钢筋基础上按照设计要求进行绑扎钢筋、支模板，浇筑所述冠梁；

(3)在两排所述斜桩之间进行基坑开挖，挖好以后夯实场地；

(4)吊装所述折形管片至基坑底，将所述折形管片通过所述接头螺栓拼接成所述管廊主体；所述管廊主体在长度方向上由多个节段拼接而成，每一节段由六个折形管片按照长边接短边的顺序首尾依次拼接；

(5)在拼装完管廊主体的所述折形管片与所述斜桩之间的缝隙里注入水泥砂浆，使所述折形管片与所述斜桩紧密结合；

(6)在所述折形管片与所述斜桩之间进行回填土施工。

本发明的有益效果是：

(一)本发明可实现减小长期沉降：由于基坑支护采用斜桩，而斜桩插入管廊下方，在长期使用过程中，斜桩起到了卸荷作用，因此可以减小管廊的长期沉降，增强管廊的抗渗能力，提高管廊的耐久性。

(二)本发明可实现提高管廊抗震性能：由于管廊与斜桩紧贴在一起，并且斜桩插入管廊下方，管廊与斜桩可形成一个整体，并且两边的斜桩近似形成一个倒三角形，增强了管廊体系的稳定性；地震时，管廊与斜桩整体运动，减小了管廊的相对错动，从而减小地震的破坏。

(三)本发明可实现节约成本：由于基坑采用斜桩支护，省去了内撑，并且斜桩作为永久性支护，可以为管廊分担荷载，减少管廊主体结构侧壁的受力，从而减小工作量，节约成本。

(四)本发明采用六边形截面管廊更好地平衡了受力与空间利用率之间的矛盾，管廊主体采用六边形截面，具有更好的稳定性，并且管廊主体由同一种形状的折形管片拼装而成，标准化程度高，减小预制成本。

附图说明

图1是本发明所提供的六边形管廊体系的正视图；

图2是本发明所提供的六边形管廊体系的俯视图；

图3是本发明所提供的六边形管廊体系中折形管片的螺栓孔布置示意图；

图4是本发明所提供的六边形管廊体系中接头螺栓的连接示意图。

上述图中：1-斜桩，2-冠梁，3-折形管片，4-水泥砂浆，5-接头螺栓。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明作进一步的详细描述，以下实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种倾斜支护与主体结构结合的六边形管廊体系及其施工方法，在采用明挖法施工的地区，先打入两排斜桩1，再施工冠梁2将两排斜桩1分别连接，做好斜桩1支护后用挖掘机将两排斜桩1之间的土层挖出，开挖成敞开式的基坑，然后夯实场地。接着进行折形管片3的吊装与安装，拼接构成六边形的管廊主体；折形管片3与斜桩1之间的缝隙用水泥砂浆4填充，最后再把土回填。由此，折形管片3构成了六边形的管廊主体，斜桩1对管廊主体起着卸载作用。

本发明的一种倾斜支护与主体结构结合的六边形管廊体系包括管廊主体和倾斜支护。管廊主体的截面为两侧对称的六边形，在长度方向上由多个节段拼接而成，每一节段是由六个折形管片3首尾顺次拼装成的六边形截面框体结构。管廊主体的相邻两个节段，其折形管片3应错缝连接安装。折形管片3为预制件，每个折形管片3包括构成折线的长边和短边，长边和短边按照六边形管廊主体的设计呈夹角设置。对管廊主体起卸载作用的倾斜支护由分别设置于管廊主体两侧的两排斜桩1和每一排斜桩1顶部连接的冠梁2构成。

具体地，在本发明的一种可选实施例中，其管廊主体的截面为正六边形，每一节段的管廊主体由六个相同的折形管片3首尾顺次拼装而成。预制的折形管片3的长边和短边呈120°夹角，且长边为短边的2倍长度。在本发明的其他本实施例中，管廊主体的截面可以为左右对称的六边形，折形管片3的夹角根据六边形的具体形状预制，折形管片3的长边一般为短边的1.8-2.2倍长度。因此，管廊主体每一节段的六个预制管片3拼成的框体结构截面大小决定了管廊主体的空间大小，而预制管片3的尺寸按照设计要求加工。

每一节段的管廊主体长度为2-3m，每一个折形管片3在预制时应在管片内侧壁面预设有手孔，每个手孔内预留有连通至折形管片3截面的螺栓孔，用于通过接头螺栓5将折形管片3横向连接和纵向连接，接头螺栓5的设置方向与折形管片3表面平行。折形管片3的横向连接即为同一节段内的六个折形管片3首尾顺次拼装，折形管片3的纵向连接即为管廊主体相邻两个节段的错缝连接。如图3所示，用于折形管片3横向连接的螺栓孔通常预设在折形管片3纵向方向的中间以及两边距边缘200-300mm处，并且相邻两个折形管片3上对应连接的螺栓孔的中心距为300-400mm。用于折形管片3纵向连接的螺栓孔通常在折形管片3的短边预留一个，长边预留两个，短边上预设的螺栓孔位于短边的中间位置，长边上预设的螺栓孔位于距折角1/4处与3/4处的位置。折形管片3拼好后按照预留的螺栓孔，通过接头螺栓5进行连接，如图4所示。

管廊主体的相邻两个节段之间应使用防水橡胶垫，且防水橡胶垫的预压力不应小于3MPa。并且，管廊主体每隔40-60米，在相邻两个节段之间设置沉降缝。

折形管片3构成的管廊主体两侧分别设置有一排斜桩1，两排斜桩1在管廊主体两侧左右对称设置。斜桩1尽量紧靠于管廊主体的底部两斜侧壁，且与管廊主体的底部两斜侧壁倾斜角度基本相同。两排斜桩1之间的土层挖出，开挖成敞开的基坑。一般情况不需对基坑进行喷锚支护，如遇强降雨天气或是地下水涌出等情况，对基坑进行喷锚支护。斜桩1的桩径一般不小于600mm，优选为600-800mm范围内，而斜桩1的间距应符合规范要求。斜桩1在施工时，顶部应预留钢筋方便与冠梁2连接。管廊主体与斜桩1之间的缝隙用水泥砂浆4填充，水泥砂浆强度应大于10MPa。

两排斜桩1的上部分别由冠梁2进行连接，冠梁2的宽度(水平方向)不宜小于斜桩1的桩径，冠梁2的高度(竖直方向)不宜小于冠梁2宽度的0.6倍。冠梁2的混凝土强度等级宜大于C25，并且冠梁2每隔一定距离应断开设置沉降缝。

上述倾斜支护与主体结构结合的六边形管廊体系的施工方法，具体按照如下步骤进行：

一、斜桩1定位

根据管廊设计确定斜桩1的位置，再根据管廊尺寸、设计埋深、水文地质条件来预估两排斜桩1的埋深与尺寸，最后进行放样定位。

二、斜桩1施工

先安装钻机，使钻杆中心重合，倾斜度按六边形管廊主体的设计要求调整。钻孔过程采用正循环回转钻进施工技术，在黏土层适当少投泥土，靠钻进自行造浆，在砂土层则加大泥浆浓度固壁。钻孔完毕后进行清孔，尽可能使沉渣全部清除，使混凝土与基岩接合完好，以提高桩底承载力。再将制作好的钢筋笼整体吊装，浇筑混凝土，钢筋笼入孔后至浇筑混凝土完毕的时间不超过4个小时。

三、冠梁2施工

根据设计要求进行测量放线，然后开挖沟槽，再凿斜桩1桩头、将斜桩1桩头清理干净。在斜桩1预留的钢筋基础上按照设计要求进行绑扎钢筋、支模板，然后浇筑冠梁2。

四、基坑开挖

基坑开挖前，设置管井井点降水。根据设计要求，在两排斜桩1之间进行基坑开挖，顶层6m以内用长臂挖掘机开挖，6m以下的土方用人力配合挖掘机挖装；挖好以后夯实场地。一般情况不需对基坑进行喷锚支护，如遇强降雨天气或是地下水涌出等情况，对基坑进行喷锚支护。

五、折形管片3吊装、拼装

利用吊车将摆放在基坑旁边的折形管片3吊装至基坑底，吊装完成后在预留的螺栓孔处用接头螺栓5把折形管片3拼接起来。每一节段由六个折形管片3按照长边接短边的顺序首尾依次拼接，每一节段的管廊主体长度为2-3m。管廊主体纵向由多个节段拼接而成，节段之间的连接处应设置防水橡胶垫，且防水橡胶垫的预压力不应小于3MPa。管廊主体每隔40-60米，在相邻两个节段之间设置沉降缝。

六、缝隙注浆

在折形管片3拼装完成的管廊主体与斜桩1之间的缝隙里用导管注入水泥砂浆4，使折形管片3与斜桩1紧密结合；注浆的最大压力一般大于4MPa。

七、回填土

在管廊主体的顶部与斜桩1之间进行回填土施工，填土要满足密实度、含水率等要求，用铲土机、铲运机等对填土采用分层铺摊的方法，每层铺土的厚度应根据土质、密实度要求和机具性能确定。碾压时，轮(夯)迹互相搭接，防止漏压、漏夯。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种倾斜支护与主体结构相结合的六边形管廊体系，其特征在于，包括管廊主体和倾斜支护；

所述管廊主体的截面为两侧对称的六边形，所述管廊主体在长度方向上由多个节段拼接而成，每一节段是由六个折形管片首尾顺次拼装成的框体结构；所述折形管片包括呈夹角设置的长边和短边；

所述倾斜支护包括设置在所述管廊主体两侧的斜桩，两排所述斜桩在管廊主体两侧对称设置且紧靠于所述折形管片；所述斜桩与所述折形管片之间填充有水泥砂浆；每一排所述斜桩顶部连接有冠梁；

所述管廊主体施工前，两排斜桩之间的土层挖出，开挖成敞开的基坑；所述管廊主体施工后，所述折形管片与所述斜桩之间把土回填。

2.根据权利要求1所述的一种倾斜支护与主体结构相结合的六边形管廊体系，其特征在于，所述折形管片通过接头螺栓横向连接和纵向连接。

3.根据权利要求2所述的一种倾斜支护与主体结构相结合的六边形管廊体系，其特征在于，同一节段内的所述折形管片横向连接的所述接头螺栓设置在所述折形管片纵向方向的中间位置以及两边距边缘200-300mm处；相邻两个节段的所述折形管片纵向连接的所述接头螺栓在其短边均匀布置1-2个，长边均匀布置2-4个。

4.根据权利要求1所述的一种倾斜支护与主体结构相结合的六边形管廊体系，其特征在于，所述管廊主体的相邻两个节段的所述折形管片错缝连接安装。

5.根据权利要求1所述的一种倾斜支护与主体结构相结合的六边形管廊体系，其特征在于，所述管廊主体的每一节段的长度为2-3m。

6.根据权利要求1所述的一种倾斜支护与主体结构相结合的六边形管廊体系，其特征在于，所述折形管片的长边一般为短边的1.8-2.2倍长度。

7.根据权利要求1所述的一种倾斜支护与主体结构相结合的六边形管廊体系，其特征在于，所述管廊主体的相邻两个节段之间采用防水橡胶垫。

8.根据权利要求1所述的一种倾斜支护与主体结构相结合的六边形管廊体系，其特征在于，所述管廊主体的截面为正六边形，所述管廊主体的每一节段由六个相同的折形管片首尾顺次拼装而成；所述折形管片的长边和短边呈120°夹角，且长边为短边的2倍长度。

9.根据权利要求1所述的一种倾斜支护与主体结构相结合的六边形管廊体系，其特征在于，所述斜桩的桩径为600-800mm；所述冠梁的宽度不小于所述斜桩的桩径，所述冠梁的高度不小于冠梁宽度的0.6倍。

10.一种如权利要求1-9中任一项所述倾斜支护与主体结构相结合的六边形管廊体系的施工方法，其特征在于，该方法按照以下步骤进行：

(1)根据管廊设计确定两排所述斜桩的位置，再根据管廊尺寸、设计埋深、水文地质条件预估所述斜桩的埋深与尺寸，进行放样定位后，施工两排所述斜桩；

(2)在每一排所述斜桩顶部预留的钢筋基础上按照设计要求进行绑扎钢筋、支模板，浇筑所述冠梁；

(3)在两排所述斜桩之间进行基坑开挖，挖好以后夯实场地；

(4)吊装所述折形管片至基坑底，将所述折形管片通过所述接头螺栓拼接成所述管廊主体；所述管廊主体在长度方向上由多个节段拼接而成，每一节段由六个折形管片按照长边接短边的顺序首尾依次拼接；

(5)在拼装完管廊主体的所述折形管片与所述斜桩之间的缝隙里注入水泥砂浆，使所述折形管片与所述斜桩紧密结合；

(6)在所述折形管片与所述斜桩之间进行回填土施工。