CN110439082B - 一种适用于地下管道隔振的回填结构和施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于地下管道隔振的回填结构和施工方法，通过制备特定配合比的橡胶改良回填土，并辅以相应的施工方式，达到对结构整体的隔振性能。主要包括碎石层、中粗砂层、橡胶改良回填土层和普通回填土层，所述碎石层位于填埋槽的最下层，管道放置在碎石层上，中粗砂层位于管道两侧、且厚度低于管道半径的15％～25％；橡胶改良回填土层位于中粗砂层和管道的上方，且在位于管道两侧的橡胶改良回填土层中设置倾斜的土工布；所述普通回填土层位于橡胶改良回填土层的上方。本发明成本低廉，原理清晰，结构简单，施工方便，易于实现，能有效起到隔振减振防护地下管道的作用。
Description
技术领域
本发明涉及市政工程领域，特别涉及一种适用于地下管道隔振的回填结构和施工方法。
背景技术
随着城市化进程及市政工程发展不断加快，地下管道的应用越来越广泛。地下管道在交通荷载、施工等振动荷载作用下会发生弯曲变形甚至开裂、破损，从而导致管道失效，甚至造成次生灾害。
当前地下管道隔振防护的设计思路主要有两种，一种是提高管道直接抵抗振动的能力，如使用管道夹持装置，使用特制管道提高强度，使用土工布包裹管道等；另一种是减小管- 土相互作用从而起到保护，如松砂回填管沟，使用特殊涂层，设置拱形隔振机构等。当前的措施与方法在工程应用中具有一定的局限性：
1.管道夹持装置因零件设计繁琐，局部加固区工艺特殊，施工困难，仅适用于局部重点部位的隔振防护；
2.采用特制钢管代替原有的地下管道，虽能大幅提高强度，但因成本昂贵、钢管锈蚀等原因难以普及；
3.土工布包裹管道可以有效提供侧向约束，限制管道在振动过程中出现的变形破坏，但土工布容易剥落，需频繁维护且维护困难；
4.松砂回填管沟，在短时间内能一定程度减小管-土相互作用，但效果有限，且随着时间推移，松砂被压实，隔振效果进一步降低甚至丧失；
5.特殊涂层可减小管道外壁与土体的摩擦，但涂层的化学活泼性各异，使用前需甄选，难以有普适性。
6.拱形隔振机构将管道与管周土分隔，保证土体随机构振动时内部管道不受干扰，但成本高昂，施工困难，而且复杂的机构降低了其可靠度。
废旧汽车橡胶轮胎作为一种来源广泛的再利用材料，化学性态稳定，不易与土发生反应，且质量轻，透水性、抗水性好、耐磨性良好，耐老化，抗撕裂性优良，阻尼特性优良等优秀的物理性质，可以采用废弃橡胶颗粒改良回填土保护地下管道降低交通荷载、施工等振动的影响，从而达到隔振防护地下管道的效果。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种适用于地下管道隔振的回填结构。本发明成本低廉，原理清晰，结构简单，施工方便，易于实现，能有效起到隔振减振防护地下管道的作用。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种适用于地下管道隔振的回填结构，主要包括碎石层、中粗砂层、橡胶改良回填土层和普通回填土层，所述碎石层位于填埋槽的最下层，管道放置在碎石层上，中粗砂层位于管道两侧、且厚度低于管道半径的15％～25％；橡胶改良回填土层位于中粗砂层和管道的上方，且在位于管道两侧的橡胶改良回填土层中设置倾斜的土工布，所述土工布的上端与管道水平位置的直径对应的管壁外侧紧靠，土工布的下端向远离管道、且向下的方向延伸；所述普通回填土层位于橡胶改良回填土层的上方。
进一步地，所述橡胶改良回填土层由橡胶颗粒和细砂均匀混合而成。
进一步地，橡胶颗粒质量占橡胶颗粒-细砂混合物质量的3％～15％。
进一步地，所述橡胶颗粒的粒径1～5mm之间。
进一步地，所述橡胶颗粒由废弃橡胶轮胎经除去钢绞线后并机械破碎得到。
进一步地，所述管道填埋槽包括自上往下逐渐变窄的渐窄槽，以及位于渐窄槽下方的直槽；所述碎石层、中粗砂层、橡胶改良回填土层均填充于下方的直槽内，所述普通回填土层填充于渐窄槽内。
进一步地，所述渐窄槽顶部的宽度大于渐窄槽底部的宽度，渐窄槽底部的宽度大于直槽的宽度。
进一步地，渐窄槽的深度不小于2米；下层直槽宽度不大于上层渐窄槽底部宽度的50％且不大于所埋管道宽度的160％；直槽高度需满足管道顶部至直槽顶部之间的高度差大于管道直径和50厘米两者中的大值。
进一步地，普通回填土层的压实度不小于90％，管道上方橡胶改良回填土层的压实度不小于85％，管道两侧橡胶改良回填土层的压实度不小于95％。
一种适用于地下管道隔振的回填结构的施工方法，具体实施步骤如下：
S1：按照管道尺寸开挖沟槽，平整槽底并在槽底铺设碎石层；
S2：将管道放置于碎石层之上，管道两侧用中粗砂层填埋，且中粗砂层的厚度为管道直径的15％～25％；
S3：在填埋现场用水浸泡橡胶颗粒，滤出后按照橡胶颗粒质量占混合物总质量3～15％的比例与细砂现场拌匀制备橡胶改良回填土；在混合之前先用水浸泡橡胶颗粒，利用表面湿润的橡胶颗粒与细砂拌匀而成；
S4：取一部分拌匀的橡胶改良回填土，用水湿润后，填充于管道两侧下方的类三角形区域，并确保压实度达到95％，用土工布覆盖；
S5：在管道中心两侧对称填充橡胶改良回填土，土工布上方的压实度不小于95％，管道上方的压实度不小于85％；
S6：在橡胶改良回填土层上方填充普通回填土，确保压实度不小于90％。
与现有技术比，本发明的有益效果是：
1)本发明将废弃橡胶轮胎进行加工、回收再利用，成本低廉，经济适用。
2)本发明中利用橡胶良好的化学稳定性与高阻尼比的特点，与细砂相结合能够有效地对管道起到消能隔振的保护作用，本发明的铺设方式对地下管道上方的振动荷载和侧方的振动荷载都能有效的隔振。
3)本发明在施工中增加了土工布以控制局部橡胶颗粒迁移，设置的渐窄槽底宽度大于直槽宽度的设计形式能够保护柔软的橡胶改良回填土层，结构简单，施工方便、易于实现，是一种有效适用于地下管道隔振的回填结构。
附图说明
图1为本发明所述适用于地下管道隔振的回填结构一种实施例的结构示意图。
附图标记：
1-渐窄槽、2-直槽、3-碎石层、4-中粗砂层、5-橡胶改良回填土层、6-管道、7-土工布、 8-普通回填土层。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明采用的具体实施方案如下：
本发明公开了一种适用于地下管道隔振的回填结构，图1为本发明所述适用于地下管道隔振的回填结构的一种实施例的结构示意图，主要包括碎石层3、中粗砂层4、橡胶改良回填土层5和普通回填土层8。所述碎石层3位于填埋槽的最下层，管道6放置在碎石层3上，中粗砂层4位于管道6两侧、且厚度低于管道6半径的15％～25％；橡胶改良回填土层5位于中粗砂层4和管道6的上方，且在位于管道6两侧的橡胶改良回填土层5中设置倾斜的土工布7，所述土工布7的上端与管道6水平位置的直径对应的管壁外侧紧靠，土工布7的下端向远离管道6、且向下的方向延伸；所述普通回填土层8位于橡胶改良回填土层5的上方。
在管道6周围铺设的橡胶改良回填土，由橡胶颗粒和细砂均匀混合后填充压实而成，橡胶具有良好的化学稳定性与高阻尼比的特点，与细砂相结合能够有效地对管道6起到消能隔振的保护作用。橡胶改良回填土为现场预制用土，由橡胶颗粒和细砂均匀混合而成，所述橡胶改良回填土中橡胶颗粒质量占橡胶颗粒-细砂混合物质量的3％～15％。所述橡胶颗粒的粒径 1～5mm之间，由废弃橡胶轮胎经除去钢绞线后并机械破碎得到。橡胶改良回填土制备时需先用水浸泡橡胶颗粒，滤出后与细砂现场拌匀而成。
管道6水平直径最大处与同侧中粗砂层4上表面最远端连线和同侧中粗砂层4上表面以及管道6外壁形成的类三角区域，即A区域；A区域内用橡胶改良回填土混合适量水配合回填，再沿斜面压实达到95％的压实度。采用土工布7约束A区域内的橡胶改良回填土。橡胶颗粒由废弃橡胶轮胎经机械破碎并除去钢绞线后得到，粒径在1～5mm之间。
另外，本实例中，所述管道6填埋槽包括自上往下逐渐变窄的渐窄槽1，以及位于渐窄槽1下方的直槽2；所述碎石层3、中粗砂层4、橡胶改良回填土层5均填充于下方的直槽2内，所述普通回填土层8填充于渐窄槽1内。渐窄槽1底宽度大于直槽2宽度大于直槽2的宽度，能够保护柔软的橡胶改良回填土层5。
具体的，渐窄槽1的深度不小于2米；下层直槽2宽度不大于上层渐窄槽1底部宽度的 50％且不大于所埋管道6宽度的160％；直槽2高度需满足管道6顶部至直槽2顶部之间的高度差大于管道6直径和50厘米两者中的大值。
进一步地，普通回填土层8的压实度不小于90％，管道6上方橡胶改良回填土层5的压实度不小于85％，管道6两侧橡胶改良回填土层5的压实度不小于95％。
本发明所述适用于地下管道隔振的回填结构的施工步骤如下：
1)按照管道6尺寸开挖沟槽，保证下层直槽2宽度不大于上层渐窄槽1底部宽度的50％且不大于所埋管道6宽度的160％，渐窄槽1深度不小于2米，直槽2高度需满足管道6顶部至直槽2顶部之间的高度差大于管道6直径和50厘米两者中的大值，平整槽底并在槽底铺设厚度不超过20厘米的碎石层3。
2)将管道6底部紧贴于碎石层3之上，管道6两侧用中粗砂层4填埋，中粗砂层4的厚度为管道6直径的15％～25％。
3)在填埋现场用水浸泡橡胶颗粒，滤出后按照橡胶颗粒质量占混合物总质量3～15％的比例与细砂现场拌匀制备橡胶改良回填土；在混合之前先用水浸泡橡胶颗粒，利用表面湿润的橡胶颗粒与细砂拌匀而成。
4)优先在区域A内回填橡胶改良回填土。在填充时，首先取一部分拌匀的橡胶改良回填土，用水湿润后，填充于管道6两侧下方的类三角形区域，确保压实度不小于95％，用土工布7覆盖；采用土工布7覆盖区域A内的橡胶改良回填土，控制局部橡胶颗粒迁移。
5)设定直槽2内土工布7上方为B区域，管道6上方为C区域，沿管道6的轴线对称铺设橡胶改良回填土，确保B区域的压实度不小于95％，C区域的压实度不小于85％。
6)在直槽2内填充橡胶改良回填土之后，用普通回填土完全填满渐窄槽1，普通回填土 8压实度不小于90％，若同年有道路施工时，普通回填土压实度不小于95％。
为了保证压实度差异，区域B内橡胶改良回填土的压实度比区域C内橡胶改良回填土的压实度大至少5％。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种适用于地下管道隔振的回填结构，其特征在于，主要包括碎石层(3)、中粗砂层(4)、橡胶改良回填土层(5)和普通回填土层(8)，管道(6)的填埋槽包括自上往下逐渐变窄的渐窄槽(1)，以及位于渐窄槽(1)下方的直槽(2)；所述碎石层(3)、中粗砂层(4)、橡胶改良回填土层(5)均填充于下方的直槽(2)内，所述普通回填土层(8)填充于渐窄槽(1)内；所述碎石层(3)位于填埋槽的最下层，管道(6)放置在碎石层(3)上，中粗砂层(4)位于管道(6)两侧、且厚度低于管道(6)半径的15％～25％；橡胶改良回填土层(5)位于中粗砂层(4)和管道(6)的上方，且在位于管道(6)两侧的橡胶改良回填土层(5)中设置倾斜的土工布(7)，所述土工布(7)的上端与管道(6)水平位置的直径对应的管壁外侧紧靠，土工布(7)的下端向远离管道(6)、且向下的方向延伸；所述普通回填土层(8)位于橡胶改良回填土层(5)的上方；
所述橡胶改良回填土层(5)由橡胶颗粒和细砂均匀混合而成，橡胶颗粒质量占橡胶颗粒-细砂混合物质量的3％～15％。
2.根据权利要求1所述的适用于地下管道隔振的回填结构，其特征在于，所述橡胶颗粒的粒径1～5mm之间。
3.根据权利要求1所述的适用于地下管道隔振的回填结构，其特征在于，所述橡胶颗粒由废弃橡胶轮胎经除去钢绞线后并机械破碎得到。
4.根据权利要求1所述的适用于地下管道隔振的回填结构，其特征在于，所述渐窄槽(1)顶部的宽度大于渐窄槽(1)底部的宽度，渐窄槽(1)底部的宽度大于直槽(2)的宽度。
5.根据权利要求1所述的适用于地下管道隔振的回填结构，其特征在于，渐窄槽(1)的深度不小于2米；下层直槽(2)宽度不大于上层渐窄槽(1)底部宽度的50％且不大于所埋管道(6)宽度的160％；直槽(2)高度需满足管道(6)顶部至直槽(2)顶部之间的高度差大于管道(6)直径和50厘米两者中的大值。
6.根据权利要求1所述的适用于地下管道隔振的回填结构，其特征在于，普通回填土层(8)的压实度不小于90％，管道(6)上方橡胶改良回填土层(5)的压实度不小于85％，管道(6)两侧橡胶改良回填土层(5)的压实度不小于95％。
7.一种权利要求1-6中任一项所述的适用于地下管道隔振的回填结构的施工方法，其特征在于，具体实施步骤如下：
S1：按照管道(6)尺寸开挖沟槽，平整槽底并在槽底铺设碎石层(3)；
S2：将管道(6)放置于碎石层(3)之上，管道(6)两侧用中粗砂层(4)填埋，且中粗砂层(4)的厚度为管道(6)直径的15％～25％；
S3：在填埋现场用水浸泡橡胶颗粒，滤出后按照橡胶颗粒质量占混合物总质量3～15％的比例与细砂现场拌匀制备橡胶改良回填土；在混合之前先用水浸泡橡胶颗粒，利用表面湿润的橡胶颗粒与细砂拌匀而成；
S4：取一部分拌匀的橡胶改良回填土，用水湿润后，填充于管道(6)两侧下方的类三角形区域，并确保压实度达到95％，用土工布(7)覆盖；
S5：在管道(6)中心两侧对称填充橡胶改良回填土，土工布(7)上方的压实度不小于95％，管道(6)上方的压实度不小于85％；
S6：在橡胶改良回填土层(5)上方填充普通回填土，确保压实度不小于90％。
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