CN111305267A - Uhpc预制拼装综合管廊平曲线连接节段构造及施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种UHPC预制拼装综合管廊平曲线连接节段构造及施工方法，其构造由侧板、底板、顶板、短隔板、入口和通口组成；连接节段通过入口或通口与接预制管廊节段连接；连接节段预留张拉孔道，通过预应力筋与预制管廊节段连接。UHPC连接节段具有合理的构造及牢固可靠的连接方式，可使预制管廊节段铺设路线实现角度调整和曲线变换，适用于地基地质条件较差的地带，接缝防水性好、耐久性高，提高了预制拼装管廊铺设路线的灵活性。本发明的UHPC预制拼装综合管廊平曲线连接节段构造及施工方法，促进了全预制拼装综合管廊技术的发展，使管廊的耐久性、刚度、和防水性能均得到了较大提升，具有良好的工程意义。

Description

UHPC预制拼装综合管廊平曲线连接节段构造及施工方法
技术领域
本发明涉及市政设施建设领域，特别是涉及一种UHPC预制拼装综合管廊平曲线连接节段构造及施工方法。
背景技术
综合管廊是指在市政道路下建造一个隧道空间，将排水、热力、燃气、电力、通信、广电等各种工程管线归纳其中，并设置专门的检修口、投料口等设施，统一建设管理，省去管线自身独立的构筑物和土方开挖，可以有效集约化的利用城市空间资源。城市地下综合管廊是城市建设现代化、科技化、集约化的标志之一，是城市地下空间得到充分利用、保障城市安全运转的基础设施。
目前，综合管廊建设方法主要可分为现场浇筑法和预制拼装施工法，相比于现浇式综合管廊，预制拼装综合管廊具有施工质量好、建设周期短、环境污染小等优点，但是由于管线种类、数量较多，综合管廊断面一般较大，整节段预制在运输、施工等方面存在较多的问题，预制拼装可以规避这些问题，正在得到越来越多的关注与应用。
然而，预制拼装综合管廊在建设施工中考虑到节段尺寸标准预制和节段张拉连接等因素，预制管廊节段的铺设路线只能为直线，若由于路线方向或地下管线转向、规避重要建筑物或不良地段等因素需要改变铺设方向，则只能采用现浇施工工艺来施工转弯段，大幅放缓了施工速度，故现阶段综合管廊的预制拼装施工工艺须和现浇施工工艺相结合，全预制拼装综合管廊的施工工程还未开始普及。
超高性能混凝土UHPC(Ultra-High Performance Concrete)的出现为全预制拼装综合管廊施工工艺提供了新的思路。UHPC是一种超高强度、超高韧性、高耐久性的新型混凝土，如何将UHPC的材料特性与合理的节段构造相结合，提出一种适用于路线呈平曲线变化的UHPC预制拼装综合管廊连接节段是目前亟待解决的技术问题，有利于实现全预制拼装综合管廊施工工艺的可行性。
发明内容
本发明的目的是提供一种UHPC预制拼装综合管廊平曲线连接节段构造及施工方法，材料性能良好且用量少，运输吊装方便，自重轻，刚度大；通过该UHPC连接节段可使预制管廊节段铺设路线实现角度调整和曲线变换，适用于地基地质条件较差的地带，且接缝较普通混凝土预制管廊防水性好，耐久性高，综合经济指标有所提高，能够有效克服现有技术的不足。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种UHPC预制拼装综合管廊平曲线连接节段构造，包括UHPC连接节段，所述UHPC连接节段通过预设的入口和/或通口与预制管廊节段连接；所述通口至少包括三种，三种所述通口分别用于满足所需平曲线为锐角时的管廊路线调整要求、所需平曲线为直角时的管廊路线调整要求、以及所需平曲线为钝角时的管廊路线调整要求。
可选的，所述UHPC连接节段为六面体节段构造，所述六面体节段构造包括底板、顶板以及若干侧板，所述侧板上开设所述入口和/或所述通口。
可选的，所述UHPC连接节段内部安装有间断型工字钢短隔板，所述间断型工字钢短隔板的两端分别固定于所述UHPC连接节段的顶板和底板。
可选的，所述UHPC连接节段内预留有若干用于安装预应力筋的张拉孔道，所述预应力筋的两端分别锚固于所述UHPC连接节段和所述预制管廊节段。
可选的，所述UHPC连接节段与所述预制管廊节段的接缝处涂胶并设置可遇水膨胀的橡胶条；所述预制管廊节段的内部接缝处设置可更换式的防水橡胶条。
可选的，所述UHPC连接节段能够同时连接多个不同舱数的预制管廊节段。
可选的，管廊路线调整时所需的锐角平曲线的角度范围为45°～90°。
一种基于上述UHPC预制拼装综合管廊平曲线连接节段构造的施工方法，主要包括以下步骤：
步骤一：预制所述UHPC连接节段，并根据所需方案留口，同时预留张拉孔道和、或螺栓孔道；
步骤二：使用开挖设备进行基坑开挖，并对所开挖的基坑进行支护；
步骤三：整平步骤二已挖好基坑的基底，再在基底上进行垫层施工，基底和垫层均需间隔设置施工缝、集水井及纵坡；
步骤四：将预制管廊节段按编号吊放至指定位置；
步骤五：UHPC连接节段和预制管廊节段接口处涂胶并设置可遇水膨胀的橡胶条；
步骤六：将UHPC连接节段与预制管廊节段依照方案进行选口对接；
步骤七：张拉预应力筋到设计值为止；
步骤八：在预制管廊节段内部接缝处设置可更换式的防水橡胶条；
步骤九：选取预制管廊节段的部分节段，进行防水试验；
步骤十：在UHPC连接节段内部安装短隔板，短隔板的两端分别固定于UHPC连接节段的顶板和底板；
步骤十一：按要求分层回填并夯实，分层厚度为0.3～0.5m；两侧填土使用小型打夯机或人工进行夯实，顶层填土视情况采用机械进行压实。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供的UHPC预制拼装综合管廊平曲线连接节段具有合理的构造及牢固可靠的连接方式，不仅材料性能良好且用量少、运输吊装方便、自重轻、刚度大，并且通过该UHPC连接节段可使预制管廊节段铺设路线实现角度调整和曲线变换，适用于地基地质条件较差的地带，接缝较普通混凝土预制管廊防水性好，耐久性高，综合经济指标有所提高，提高了预制拼装管廊铺设路线的灵活性。本发明的UHPC预制拼装综合管廊平曲线连接节段构造及施工方法，促进了全预制拼装综合管廊技术的发展，使管廊的耐久性、刚度、和防水性能均得到了较大提升，具有良好的工程意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明UHPC预制拼装综合管廊平曲线连接节段构造及连接方式中UHPC连接节段的立体示意图；
图2为本发明UHPC预制拼装综合管廊平曲线连接节段构造及连接方式中UHPC连接节段的俯视图；
图3为本发明UHPC预制拼装综合管廊平曲线连接节段构造及连接方式中单个短隔板的横断面图；
图4为本发明UHPC预制拼装综合管廊平曲线连接节段构造及连接方式中单个短隔板的纵断面图；
图5为图2中A-A截面示意图；
其中，附图标记为：1、1号侧板；2、2号侧板；3、3号侧板；4、4号侧板；5、底板；6、顶板；7、入口；8、1号通口；9、2号通口；10、3号通口；11、4号通口；12、5号通口；13、连接段锚固端；14、预应力筋；15、预制管廊节段；16、管廊预制段锚固端；17、短隔板；18、螺栓。
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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一：
如图1-5所示，本实施例提供一种UHPC预制拼装综合管廊平曲线连接节段构造，UHPC连接节段主要1号侧板1、2号侧板2、3号侧板3、4号侧板4、底板5、顶板6、短隔板17、入口7和通口8～12组成，顶、底板和各侧板在工厂根据所需方案留口预制，短隔板17为现场设置。
进一步地，如图1所示，本实施例中UHPC连接节段通过入口7和/或通口8～12与预制管廊节段15连接。
进一步地，如图1所示，本实施例中UHPC连接节段预留张拉孔道，通过顶、底板张拉预应力筋14与预制管廊节段15连接，增强了UHPC连接节段与预制管廊节段15的整体性和接口的受力性能。预应力筋14的两端分别形成有连接段锚固端13和管廊预制段锚固端16。
进一步地，本实施例中UHPC连接节段与预制管廊节段15接口处涂胶处理并设置可遇水膨胀的橡胶条，管廊内部接缝处设置可更换式的防水橡胶条，接缝涂胶+双重防水橡胶条可增强连接段处接缝的防水能力。
进一步地，如图1所示，本实施例中UHPC连接节段各侧板可开设5个通口，即1号通口8、2号通口9、3号通口10、4号通口11和5号通口12。其中，优选1号通口8设置为满足所需平曲线为锐角(45°≤α≤90°)时的管廊路线调整要求，2号通口9设置为满足所需平曲线为直角(α＝90°)时的管廊路线调整要求，3号通口10、4号通口11和5号通口12则均设置为满足所需平曲线为钝角(90°≤α≤180°)时的管廊路线调整要求。实际生产中，可根据管廊铺设路线平曲线要求选择各通口开设位置，以满足预制拼装综合管廊对于铺设路线平曲线的要求。
进一步地，本实施例通过UHPC连接节段的方向调整作用，克服了传统预制拼装综合管廊对现浇段综合管廊的依赖性，使预制拼装综合管廊路线选择更灵活，还可完成对重要建筑物的避让，更好的满足了城市地下管线的布置要求。
进一步地，本实施例中UHPC连接节段的通口可外接不同舱数(单舱、双舱及多舱)的预制管廊标准段，通过此UHPC连接节段实现不同舱数预制管廊节段的连接。UHPC连接节段可根据不同舱数和尺寸的要求，定制适用于不同舱数的标准连接段，从而加快施工进程，缩短工期。
进一步地，如图2～5所示，本实施例中UHPC连接节段内部设置若干短隔板17，短隔板17优选为间断型工字钢短隔板，隔板高度为管廊高度减去顶、底板的厚度之和，隔板长度优选为0.2m-0.5m，便于携带和现场安装，通过预设螺栓孔道经螺栓连接固定在顶板6和底板5之间，可增强顶板6的抗弯曲能力，螺栓孔道可预设也可现场设置。
进一步地，如图2所示，短隔板17的设置位置根据管廊使用通口的选择在图2中17所示路线上进行调整；短隔板17优选呈十字形排布。
进一步地，本实施例的连接节段中，顶板6、底板5和侧板1～4均由UHPC高性能材料制备，基于UHPC超强的力学性能，连接节段对钢筋的配置要求较低，降低了侧板开口钢筋缺失对连接段受力性能的影响。基于UHPC轻质高强的力学特性，连接节段可降低对运输和吊装设备的要求，降低施工难度。基于UHPC抗渗性能高的特点，连接节段可提高管廊节段连接接缝的防水性能。由于UHPC的刚度较大，连接节段可适用于不均匀沉降等地基地质条件较差的地带。根据施工条件，连接节段基于UHPC超高强度、超高韧性的力学特性，可根据预制管廊节段的舱数和尺寸要求在图1所示的X方向和Y方向的尺寸进行调整。
同时，本实施例提出一种基于上述UHPC预制拼装综合管廊平曲线连接节段构造的施工方法，主要包括以下步骤：
步骤一：预制件预制：在工厂或现场预制上述UHPC连接节段(由顶板6、底板5和侧板4、3、2、1组成)，并根据所需方案留口，预留张拉孔道和螺栓孔道(螺栓孔道可预制也可现场设置)；
步骤二：基坑开挖、支护：使用开挖设备进行基坑开挖，并对所开挖的基坑进行支护；
步骤三：地基处理及垫层铺设：整平步骤二已挖好基坑的基底，再在基底上进行垫层的施工，基底及垫层每隔150m～250m左右均需设置施工缝和集水井，且每一段距离均需设置纵坡；
步骤四：吊装预制拼装管廊体系的预制节段：将预制段按编号吊放至指定位置；
步骤五：连接节段和预制管廊节段15接口处涂胶和设置遇水膨胀橡胶条；
步骤六：将连接节段与预制管廊节段15依照方案进行选口对接；
步骤七：张拉预应力筋14，张拉到设计值为止；
步骤八：管廊内部接缝设置可更换式防水橡胶条；
步骤九：管廊防水实验：选取部分节段，进行防水试验；
步骤十：依据设计方案在管廊内部安装短隔板，并用螺栓18将短隔板17与连接节段的顶板6、底板5连接为一体；
步骤十一：土体回填：按要求分层回填并夯实，分层厚度为0.3～0.5m，两侧填土使用小型打夯机或人工进行夯实，顶层填土视情况采用机械进行压实。
综上所述，本发明所提出的连接节段在工厂进行整体预制，现场拼装，大幅度地缩短了施工周期，降低了现场施工对周边环境的影响。该UHPC连接节段与管廊预制节段纵向采用预应力进行固定锁紧，自重轻，两侧连接普通混凝土预制节段，解决了UHPC自重轻的抗浮问题，对地基承载力要求较普通混凝土综合管廊低，适用于地基地质条件较差的地带。
此外，本发明的连接节段采用UHPC材料钢筋用量减少，从而减少钢筋焊接、绑扎等过程引起的施工质量问题；施工过程简单便捷，管廊材料用量低至传统管廊体系材料用量的50％，管廊的综合生产成本也相应降低了10-50％。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种UHPC预制拼装综合管廊平曲线连接节段构造，其特征在于：包括UHPC连接节段，所述UHPC连接节段通过预设的入口和/或通口与预制管廊节段连接；所述通口至少包括三种，三种所述通口分别用于满足所需平曲线为锐角时的管廊路线调整要求、所需平曲线为直角时的管廊路线调整要求、以及所需平曲线为钝角时的管廊路线调整要求。
2.根据权利要求1所述的UHPC预制拼装综合管廊平曲线连接节段构造，其特征在于：所述UHPC连接节段为六面体节段构造，所述六面体节段构造包括底板、顶板以及若干侧板，所述侧板上开设所述入口和/或所述通口。
3.根据权利要求1所述的UHPC预制拼装综合管廊平曲线连接节段构造，其特征在于：所述UHPC连接节段内部安装有间断型工字钢短隔板，所述间断型工字钢短隔板的两端分别固定于所述UHPC连接节段的顶板和底板。
4.根据权利要求1所述的UHPC预制拼装综合管廊平曲线连接节段构造，其特征在于：所述UHPC连接节段内预留有若干用于安装预应力筋的张拉孔道，所述预应力筋的两端分别锚固于所述UHPC连接节段和所述预制管廊节段。
5.根据权利要求1所述的UHPC预制拼装综合管廊平曲线连接节段构造，其特征在于：所述UHPC连接节段与所述预制管廊节段的接缝处涂胶并设置橡胶条；所述预制管廊节段的内部接缝处设置防水橡胶条。
6.根据权利要求1所述的UHPC预制拼装综合管廊平曲线连接节段构造，其特征在于：所述UHPC连接节段能够同时连接多个不同舱数的预制管廊节段。
7.根据权利要求1所述的UHPC预制拼装综合管廊平曲线连接节段构造，其特征在于：管廊路线调整时所需的锐角平曲线的角度范围为45°～90°。
8.一种基于权利要求1～7任意一项所述UHPC预制拼装综合管廊平曲线连接节段构造的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：预制所述UHPC连接节段，并根据所需方案留口，同时预留张拉孔道和、或螺栓孔道；
步骤二：使用开挖设备进行基坑开挖，并对所开挖的基坑进行支护；
步骤三：整平步骤二已挖好基坑的基底，再在基底上进行垫层施工，基底和垫层均需间隔设置施工缝、集水井及纵坡；
步骤四：将预制管廊节段按编号吊放至指定位置；
步骤五：UHPC连接节段和预制管廊节段接口处涂胶并设置橡胶条；
步骤六：将UHPC连接节段与预制管廊节段依照方案进行选口对接；
步骤七：张拉预应力筋到设计值为止；
步骤八：在预制管廊节段内部接缝处设置防水橡胶条；
步骤九：选取预制管廊节段的部分节段，进行防水试验；
步骤十：在UHPC连接节段内部安装短隔板，短隔板的两端分别固定于UHPC连接节段的顶板和底板；
步骤十一：按要求分层回填并夯实，两侧填土使用小型打夯机或人工进行夯实，顶层填土视情况采用机械进行压实。
9.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于：步骤十一中，分层厚度为0.3～0.5m。
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