CN111622268A - 基于电力管廊下穿大型刚性箱涵的保护施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力管廊施工中下穿刚性箱涵时的施工方法，特别是一种基于电力管廊下穿大型刚性箱涵的保护施工方法，结合支撑保护装置，先确保箱涵正下方土体不动，箱涵两侧开挖狭长型基坑，随后开挖电力管廊基坑并加固基坑外侧、箱涵正下方土体以做箱涵的前期支撑，在箱涵两侧安装除钢花管外的支撑保护装置，在箱涵底部与钢主梁之间打孔安装钢花管，随后启动顶升组件，使得管棚组件有效承托箱涵，为箱涵提供中期支撑保护；电力管廊施工完成后，回填箱涵正下方的空间并通过钢花管注浆加固，为箱涵提供后期支撑。本发明优点在于：有效保护了大型刚性箱涵，减小了对箱涵地基的扰动，确保了回填质量，施工便捷，有效提高施工效率，缩短施工工期、减少施工造价。

Description

基于电力管廊下穿大型刚性箱涵的保护施工方法

技术领域

本发明涉及一种电力管廊施工中下穿刚性箱涵时的施工方法，特别是一种基于电力管廊下穿大型刚性箱涵的保护施工方法。

背景技术

城市电力管廊为地下工程，电力管廊在施工过程中往往需要下穿雨水、污水、电力等大型刚性箱涵。目前主要采用两种方式：一是临时改迁刚性箱涵，待电力管廊施工完成后再恢复箱涵；二是采用非开挖式顶管作业，在不改动刚性箱涵的基础上，采用顶管机顶进的方式下穿刚性管涵。然而上述方案的不足之处在于：

1）大型刚性箱涵的临时改迁需要较为复杂的设计和施工工程，施工工期长，且对使用箱涵的社会范围影响大，因此实用性不高；

2）非开挖式顶管作业需要大型顶管机械，工程前后期准备多、造价高、施工工期长，而且顶管机对地下土岩性质有一定的要求，例如遇到孤石等状况时，处理困难。

现有技术还采用了悬吊支撑的保护方案：先人工清理箱涵下方土体，然后安装支撑悬吊的保护装置对箱涵进行隔离和保护，然后待电力管廊施工完成后，再行回填土支撑。然而这方案的不足之处在于无法有效保护刚性箱涵：首先会导致箱涵下方存在较大范围的脱空，并对箱涵的地基产生较大的扰动，使得该段刚性箱涵存在安全隐患；其次悬吊钢筋未施加预应力，导致当箱涵下部土体开挖时箱涵存在较大变形，甚至引起裂缝；除此之外大型刚性箱涵正下方土体回填时无法夯实，回填质量难以保证，造成后期大型刚性箱涵沉降严重，甚至影响线路运行。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种能够有效保护箱涵、减少施工造价、缩短施工工期的基于电力管廊下穿大型刚性箱涵的保护施工方法。

本发明所述目的是通过以下途径来实现的：

基于电力管廊下穿大型刚性箱涵的保护施工方法，其要点在于，包括如下步骤：

1）对在箱涵外侧与箱涵走向垂直的电力管廊进行基坑围护结构施工，包括围护结构的对撑安装；

2）提供支撑保护装置，包括支撑组件、顶升组件和管棚组件，支撑组件包括四根钢管桩以及安装在每根钢管桩顶端面的支撑钢板；顶升组件包括位于支撑钢板上端面中心并与支撑钢板螺栓连接的带轴力计的千斤顶、位于支撑钢板上端面边缘并以千斤顶为对称中心的两个钢制圆形拉杆以及安装在圆形拉杆上的承载钢板；管棚组件包括两组双拼工字型的钢主梁和垂直于钢主梁分布并搭设在两组钢主梁上端面上的多根钢花管；

3）沿着箱涵走向，在箱涵两侧各开挖一个狭长型基坑，直至狭长型基坑底部与箱涵底部高差为管棚组件与顶升组件的高度之和；

4）保留箱涵正下方的土体，在箱涵两侧沿着垂直于箱涵方向开挖电力管廊基坑，然后对电力管廊基坑两侧外且位于箱涵正下方的土体进行注浆加固；

5）在电力管廊基坑两侧部且位于箱涵的两侧外沿处设置支撑组件，四根钢管桩分别位于电力管廊基坑两侧与箱涵两侧外沿的四个相交处，支撑钢板与钢管桩焊接形成整体施工；

6）将顶升组件安装在支撑钢板上，千斤顶和圆形拉杆分别与支撑钢板螺栓连接，承载钢板两侧设置的圆孔穿套在圆形拉杆上端部，并压在千斤顶顶端部；管棚组件中的钢主梁平行于箱涵分布，钢主梁两端分别与一承载钢板焊接连接；

7）在箱涵正下方的土体进行钻孔，钻孔位置位于箱涵底部与钢主梁之间，钻孔方向与箱涵和钢主梁垂直，钻孔孔径与钢花管的管外径适配，并与箱涵底部和钢主梁之间的高差适配，每钻完一个孔就及时安装插入一根钢花管，安装好的钢花管两端部位于两组钢主梁上方，直至完成所有钢花管的安装；

8）顶升组件中的四个千斤顶启动，通过承载钢板顶升整个管棚，直至轴力计显示的轴力值达到预定值，然后开挖箱涵正下方的土体，进行电力管廊施工；

9）电力管廊施工完毕，回填电力管廊上方、箱涵正下方的基坑直至箱涵底板位置，利用注浆机械通过各钢花管上的注浆孔将水泥浆注射到回填的土体中，直到注浆压力达到设定值；撤离支撑组件、顶升组件和工字型的钢主梁，

10）回填电力管廊基坑和箱涵两侧的狭长型基坑，进行场地恢复。

本发明结合支撑保护装置，采用支撑式施工方式，先确保箱涵正下方土体不动，箱涵两侧开挖狭长型基坑，随后开挖箱涵两侧的电力管廊基坑并加固电力管廊基坑外侧、箱涵正下方土体以做箱涵的前期支撑，在箱涵两侧安装支撑组件、顶升组件以及管棚组件中的工字型钢主梁，在箱涵底部与钢主梁之间打孔安装钢花管，随后顶升组件启动，提供竖向预应力，使得管棚组件有效承托大型刚性箱涵，为大型刚性箱涵提供中期支撑保护；电力管廊施工完成后，回填箱涵正下方的空间并通过钢花管注浆加固，为箱涵提供后期支撑。由此本发明在整个施工过程均有效保护了大型刚性箱涵，避免了箱涵下方较大范围的脱空，减小了对箱涵地基的扰动，确保了回填质量，施工便捷，有效提高施工效率，缩短施工工期、减少施工造价。

本发明可以进一步具体为：

所述支撑钢板和承载钢板均或者为方形钢板，或者为圆形钢板。

其中承载钢板优选为方形钢板，其与管棚组件中的工字型钢主梁的端部形状适配，便于连接。

所述钢管桩、支撑钢板、千斤顶和承载钢板为同轴心布置，钢制圆形拉杆一端与支撑钢板螺栓连接，另一端竖直向上，承载钢板穿套在该竖直上端部。

与支撑组件同轴心布置的顶升组件便于操作，此时支撑大型刚性箱涵的管棚组件与钢管桩之间通过顶升组件施加竖向预应力。

所述钢花管为一种无缝钢管，其侧壁等间隔分布有多个注浆孔。

安装钢花管时，注浆孔面向侧边和下部，便于水泥注浆以提高大型钢性箱涵下方基坑回填密实度。

综上所述，本发明提供了一种基于电力管廊下穿大型刚性箱涵的保护施工方法，结合支撑保护装置，采用支撑式施工方式，在整个施工过程均有效保护了大型刚性箱涵，避免了箱涵下方较大范围的脱空，减小了对箱涵地基的扰动，确保了回填质量，施工便捷，有效提高施工效率，缩短施工工期、减少施工造价。

附图说明

图1为本发明所述基于电力管廊下穿大型刚性箱涵的支撑保护装置的立面结构示意图；

图2为本发明所述基于电力管廊下穿大型刚性箱涵的保护施工方法的施工结构示意图；

图3为本发明所述基于电力管廊下穿大型刚性箱涵的保护施工方法的施工方向示意图；

图4为本发明所述基于电力管廊下穿大型刚性箱涵的保护施工方法中箱涵方向的断面结构示意图；

图5为本发明所述基于电力管廊下穿大型刚性箱涵的保护施工方法中电力管廊方向的断面结构示意图；

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

具体实施方式

最佳实施例：

参照附图1，本发明所述基于电力管廊下穿大型刚性箱涵的保护施工方法是基于该支撑保护装置而进行的，所述支撑保护装置包括支撑组件、顶升组件和管棚组件，其中，支撑组件包括四根钢管桩1以及安装在每根钢管桩1顶端面的支撑钢板2，钢管桩1顶部与支撑钢板2焊接形成整体作为顶升组件基础；所述支撑钢板2为一种方形钢板，其中心预留若干与带轴力计的千斤顶3底座匹配的螺栓孔；支撑钢板2沿通过轴心的一条轴线靠近边缘处预留若干与钢制圆形拉杆4底座匹配的螺栓孔。

顶升组件包括位于支撑钢板2上端面中心并与支撑钢板2螺栓连接的带轴力计的千斤顶3、位于支撑钢板2上端面边缘并以千斤顶3为对称中心的两个钢制圆形拉杆4以及安装在圆形拉杆4上的承载钢板5；带轴力计的千斤顶3通过螺栓固定于支撑钢板2的中心位置；两根钢制圆形拉杆4通过螺栓固定于支撑钢板2两侧；承载钢板5为一种方形钢板，顶座处预留两个与钢制圆形拉杆相匹配的圆孔；所述钢管桩、支撑钢板、千斤顶和承载钢板为同轴心布置。

管棚组件包括两组双拼工字型的钢主梁6和垂直于钢主梁6分布并搭设在两组钢主梁6上端面上的多根钢花管7；钢花管7由无缝钢管加工而成侧壁等间隔预留若干15mm注浆孔；钢花管7两端搭在双拼工字型的钢主梁6上方共同形成“井”字形管棚构造。

在上述支撑保护装置的基础上，本发明所述基于电力管廊下穿大型刚性箱涵的保护施工方法，参照附图2，包括如下步骤：

1）结合附图3，对在箱涵8外侧与箱涵走向垂直的电力管廊9进行基坑围护结构10施工，包括围护结构的对撑安装；

2）沿着箱涵8走向，在箱涵两侧各开挖一个狭长型基坑，当狭长型基坑底部与大型刚性箱涵管底部高差为“井”字形管棚组件与顶升组件高度之和时停止开挖；

4）保留箱涵正下方的土体，在箱涵两侧沿着垂直于箱涵方向开挖电力管廊基坑，然后对电力管廊基坑两侧外且位于箱涵正下方的土体11进行注浆加固；注浆加固包括竖直设在大型刚性箱涵外侧的直插式注浆加固和倾斜设置的斜插式注浆加固，如附图4所示。该土体注浆加固提高大型刚性箱涵地基承载力的同时作为其正下方电力管廊基坑的支护结构；

5）在电力管廊基坑两侧部且位于箱涵的两侧外沿处设置支撑组件，四根钢管桩1分别位于电力管廊基坑两侧与箱涵两侧外沿的四个相交处，支撑钢板与钢管桩焊接形成整体施工；

6）将顶升组件安装在支撑钢板上，千斤顶3和圆形拉杆4分别与支撑钢板2通过螺栓固定连接，承载钢板5两侧设置的圆孔穿套在圆形拉杆4上端部，并压在千斤顶3顶端部；管棚组件中的钢主梁6平行于箱涵分布，钢主梁6两端分别与一承载钢板5点焊连接；

7）利用手持式风压钻机在箱涵正下方的土体进行钻孔，钻孔位置位于箱涵底部与钢主梁之间，钻孔方向与箱涵和钢主梁垂直，钻孔孔径与钢花管的管外径适配，并与箱涵底部和钢主梁之间的高差适配，每钻完一个孔就及时安装插入一根钢花管，安装好的钢花管7两端部位于两组钢主梁6上方，直至完成所有钢花管7的安装；

8）结合附图5，顶升组件中的四个千斤顶3启动，顶升整个“井”字形管棚构造，直至轴力计显示的轴力值达到预定值，然后开挖箱涵正下方的土体，进行电力管廊施工，直至管廊结构承载力达到设计值；

9）电力管廊施工完毕，回填电力管廊上方、箱涵正下方的基坑直至箱涵底板位置，利用注浆机械通过各钢花管上的注浆孔将水泥浆注射到回填的土体中，直到注浆压力达到设定值；当注射的水泥浆液达到设计强度后，撤离支撑组件、顶升组件和工字型的钢主梁；

10）回填电力管廊基坑和箱涵两侧的狭长型基坑，拔除基坑围护用钢板桩，进行场地恢复。

本发明的设计要点还包括：

1、平行大型刚性箱涵方向的工字型钢主梁6和置于其上方并与其垂直的钢花管7作为支撑大型刚性箱涵的“井”字形管棚。

2、支撑大型刚性箱涵的“井”字形管棚组件与钢管桩之间设置带轴力计的顶升组件施加竖向预应力，通过带轴力计的顶升组件顶升整个“井”字形管棚，实现管棚有效承托大型刚性箱涵。

3、电力管廊基坑外侧且位于大型刚性箱涵正下方的土体注浆加固，该土体注浆加固提高大型刚性箱涵地基承载力的同时作为其正下方电力管廊基坑的支护结构。

4、手持式风压钻机在大型刚性箱涵的底板正下方土体进行逐个钻孔、并逐孔安装钢花管减小大型刚性箱涵地基扰动。

5、注浆机械将水泥浆液注射到大型刚性箱涵正下方土体，提高大型钢箱管线正下方基坑回填密实度。

本发明未述部分与现有技术相同。

Claims (4)

1.基于电力管廊下穿大型刚性箱涵的保护施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）对在箱涵外侧与箱涵走向垂直的电力管廊进行基坑围护结构施工，包括围护结构的对撑安装；

2）提供支撑保护装置，包括支撑组件、顶升组件和管棚组件，支撑组件包括四根钢管桩以及安装在每根钢管桩顶端面的支撑钢板；顶升组件包括位于支撑钢板上端面中心并与支撑钢板螺栓连接的带轴力计的千斤顶、位于支撑钢板上端面边缘并以千斤顶为对称中心的两个钢制圆形拉杆以及安装在圆形拉杆上的承载钢板；管棚组件包括两组双拼工字型的钢主梁和垂直于钢主梁分布并搭设在两组钢主梁上端面上的多根钢花管；

3）沿着箱涵走向，在箱涵两侧各开挖一个狭长型基坑，直至狭长型基坑底部与箱涵底部高差为管棚组件与顶升组件的高度之和；

4）保留箱涵正下方的土体，在箱涵两侧沿着垂直于箱涵方向开挖电力管廊基坑，然后对电力管廊基坑两侧外且位于箱涵正下方的土体进行注浆加固；

5）在电力管廊基坑两侧部且位于箱涵的两侧外沿处设置支撑组件，四根钢管桩分别位于电力管廊基坑两侧与箱涵两侧外沿的四个相交处，支撑钢板与钢管桩焊接形成整体施工；

6）将顶升组件安装在支撑钢板上，千斤顶和圆形拉杆分别与支撑钢板螺栓连接，承载钢板两侧设置的圆孔穿套在圆形拉杆上端部，并压在千斤顶顶端部；管棚组件中的钢主梁平行于箱涵分布，钢主梁两端分别与一承载钢板焊接连接；

7）在箱涵正下方的土体进行钻孔，钻孔位置位于箱涵底部与钢主梁之间，钻孔方向与箱涵和钢主梁垂直，钻孔孔径与钢花管的管外径适配，并与箱涵底部和钢主梁之间的高差适配，每钻完一个孔就及时安装插入一根钢花管，安装好的钢花管两端部位于两组钢主梁上方，直至完成所有钢花管的安装；

8）顶升组件中的四个千斤顶启动，通过承载钢板顶升整个管棚，直至轴力计显示的轴力值达到预定值，然后开挖箱涵正下方的土体，进行电力管廊施工；

9）电力管廊施工完毕，回填电力管廊上方、箱涵正下方的基坑直至箱涵底板位置，利用注浆机械通过各钢花管上的注浆孔将水泥浆注射到回填的土体中，直到注浆压力达到设定值；撤离支撑组件、顶升组件和工字型的钢主梁，

10）回填电力管廊基坑和箱涵两侧的狭长型基坑，进行场地恢复。

2.根据权利要求1所述的基于电力管廊下穿大型刚性箱涵的保护施工方法，其特征在于，所述支撑钢板和承载钢板均或者为方形钢板，或者为圆形钢板。

3.根据权利要求1所述的基于电力管廊下穿大型刚性箱涵的保护施工方法，其特征在于，所述钢管桩、支撑钢板、千斤顶和承载钢板为同轴心布置，钢制圆形拉杆一端与支撑钢板螺栓连接，另一端竖直向上，承载钢板穿套在该竖直上端部。

4.根据权利要求1所述的基于电力管廊下穿大型刚性箱涵的保护施工方法，其特征在于，所述钢花管为一种无缝钢管，其侧壁等间隔分布有多个注浆孔。

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