CN111962632A - 一种雨水下水道及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种雨水下水道及其施工方法。雨水下水道包括地下连续墙，地下连续墙包括多个管状构件单元，多个管状构件单元相互连接构成地下连续墙的墙体，墙体围成多个用于容纳水的格室；墙体空腔内填充有水泥土，地下连续墙底部下方为水泥土止水帷幕；各格室的底面中心向下打入有管桩，管桩穿过水泥土层进至下卧地基土层，格室的底面上设置有镀锌铁丝网水泥砂浆层以形成格室的底板；格室与格室之间的内墙壁上设置有多个用于使格室相互连通的第一通孔，格室的外墙壁上开设有若干用于收集地表排水沟渠排水的第二通孔。本发明具有施工方法简单、建造成本低、存储容量大、施工进度快、环境低影响等特点。

Description

一种雨水下水道及其施工方法

技术领域

本发明涉及下水道工程技术领域，具体涉及一种雨水下水道及其施工方法。

背景技术

海绵城市，犹如一块海绵，可以对水进行弹性处理，通过城市的绿化地、道路、排水系统等基础设施，对城市内部的降雨、生活用水、工业用水等进行储蓄和排放。通过对城市内部水资源的控制，城市在需要用水时有足够的供水，在水量过大时可以存蓄用水，并对废水、污水进行净化处理，让城市自身的渗透和修复功能良好运行。

下水道被称为城市文明的地标。我国很多地区经常出现短时强降雨天气，这种天气降雨强度较高，在发生后短时间内地面会出现大面积径流，积水如果无法顺利排出，就会带来严重的城市内涝问题。

现有的城市下水道由于结构设计不合理，存在施工时间长、建造成本高、存储容量小等问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种雨水下水道及其施工方法，解决现有城市下水道建造成本高、存储容量小、施工进度慢的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种雨水下水道，包括地下连续墙，所述地下连续墙包括多个管状构件单元，多个所述管状构件单元相互连接构成的所述地下连续墙管的墙体，所述墙体围成多个用于容纳水的格室；

所述墙体内空腔填充有水泥土，所述地下连续墙底部下方设置有水泥土止水帷幕层；

各所述格室的底面中心向下打入有所述管桩，所述管桩穿过所述水泥土层并伸入至下卧地基土层，所述格室的底面上方设置有镀锌铁丝网水泥砂浆层以形成所述格室的底板；

所述地下连续墙的侧壁上设置有多个用于使格室相互之间连通的第一通孔和多个用于收集地表排水沟渠排水的第二通孔。

在一种可选的实施例中，所述管状构件单元包括管体和设置在管体上的子扣件和母扣件；

所述子扣件包括平行设置的钢板和圆管，所述钢板一侧长边固定在所述管体侧壁上且从所述管体一端延伸至其另一端，所述圆管设置在所述钢板的另一长边上且从所述管板一端延伸至其另一端；

所述母扣件包括平行设置的钢板和凹槽结构，所述钢板一侧长边固定在所述管体侧壁上且从所述管体一端延伸至其另一端，所述凹槽结构具有类似“8”字型空腔的凹槽结构，所述凹槽结构设置在所述钢板的另一长边上且从所述管板一端延伸至其另一端；

所述圆管可插入至相邻管状构件单元上设置的所述凹槽结构的空腔内以实现两所述管状构件单元的相互连接，相邻所述管状构件单元连接后其中间连接处形成中间空腔。

在一种可选的实施例中，所述管体设置为钢管，所述管体的截面形状为正方形、矩形、曲边四边形、不等边四边形或圆形中的一种。

在一种可选的实施例中，所述地下连续墙顶部设置有闭合所述格室的钢板，所述钢板顶部设置有由钢筋水泥土构成的顶板。

在一种可选的实施例中，所述水泥土止水帷幕层的厚度为3m~5m。

在一种可选的实施例中，所述第一通孔和第二通孔分别设置在地下连续墙内墙和外墙上。

本发明实施例还提供了一种雨水下水道的施工方法，包括以下步骤：

在下水道侧壁所在的平面位置放线，采用角钢、槽钢制作二个起到地下连续墙导墙作用的网架结构并固定于地下连续墙放线位置的二侧；

采用潜孔冲击高压旋喷桩工法设置所述水泥土及水泥土止水帷幕层；

在所述水泥土及止水帷幕层的水泥土初凝前竖直打入预制的管状构件单元，各管状构件单元相互嵌合连接组成设计要求的地下连续墙；

对下水道底板顶面以下土体采用潜孔冲击高压旋喷桩工法进行固化处理形成水泥土层，并在格室底面中心向下打入所述管桩；

从格室顶部向下挖土至露出所述地下连续墙底面，采用渗透结晶防水型水泥砂浆抹平后，在所述格室底面浇筑一层镀锌铁丝网水泥砂浆层作为所述格室的底板；

在地下连续墙的墙壁上开设第一通孔和第二通孔；

在地下连续墙顶部浇筑下水道的顶板。

在一种可选的实施例中，所述各管状构件单元相互嵌合连接组成设计要求的地下连续墙，包括：对各管状构件单元连接位置进行防水处理。

本发明实施例提供的雨水下水道，通过打入预制的管状构件单元和水泥土止水帷幕构成成下水道地下连续墙的墙体部分，降低了地下连续墙的施工难度，提高了效率；通过由地下连续墙的墙体围成容纳水的格室，通过在格室内开设通孔形成雨水流动通道。通过采用水泥土层与高强预应力管桩相结合作为下水道的抗浮反渗透复合层，通过采用镀锌铁丝网水泥砂浆层构成下水道的底板。整个下水道的结构简单，施工方便，缩短了工期，而且整体强度高，使用寿命长。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的雨水下水道俯视图；

图2为图A中A-A剖视图；

图3为图A中B-B剖视图；

图4为图A中C-C剖视图；

图5为本发明一实施例提供的子扣件和母扣件拆分示意图。

附图标记说明：

10-管状构件单元；20-管桩；30-第一通孔；40-第二通孔；50-子扣件；60-母扣件；70-水泥土层或水泥土止水帷幕层；80-顶板；90-压型钢板；11-下卧地基土层；12-格室；13-底板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1-5，本发明提供一种雨水下水道，包括地下连续墙，地下连续墙构成下水道的主体结构，起到承载外部载荷的作用，该地下连续墙需要具有较高的强度。

为了提高地下连续墙的强度，同时又能降低地下连续墙的施工难度，本实施例的地下连续墙包括多个管状构件单元10。管状构件单元10构成地下连续墙的墙体架体结构，其材料通常采用钢板制作。多个管状构件单元10相互连接构成的地下连续墙的墙体，也就是说，管状构件单元10作为组装地下连续墙的墙体的最小单元，通过多个管状构件单元10相互拼装可构成不同设置要求的规定形状的下水道墙体。

本实施例中墙体围成如图3所示的格室12，墙体围成有多个格室12，本实施例其中一个格室12为例，该格室12作为下水道内容纳水的部分，其可以为方格状的容纳空间。

为了进一步提高墙体的强度，需要将墙体内的土进行固化处理变成水泥土，本实施例中的墙体由管状构件单元10采用依次打入的方式组装形成，管状构件与管状构件内腔中的水泥土共同构成的墙体结构，其墙体结构具有较高的强度和承载能力。

为了进一步提高地下连续墙承载能力以及增加下水道底板的抗隆起强度，可选地，该地下连续墙的下方设置在水泥土止水帷幕层70上，该水泥土止水帷幕层70与地下连续墙的墙体内腔的水泥土相连通。

在一种可能的实现方式中，在墙体围成的格室12底部的中心位置设置有管桩20，可选地，该管桩20为具有高强预应力的管桩20，管桩20主要是起抗拔作用，一般采用单根桩。为提高管桩20的抗拔能力，管桩20穿过水泥土止水帷幕层70并伸入至下卧地基土层11中。

在格室12空间的底部也就是水泥土层70的上方设置有底板13，该底板13为镀锌铁丝网水泥砂浆层，即先铺设并固定一层镀锌铁丝网，然后浇筑一层水泥砂浆并抹平后固化而成，该镀锌铁丝网水泥砂浆层构成下水道的底板13。其具有防渗透和抗冲刷作用，可以提高下水道的使用寿命。

格室底部土体进行固化处理后形成的水泥土层70，与管桩20和镀锌铁丝网水泥砂浆层一道构成半刚性结构，这种半刚性结构的抗开裂防渗透抗浮能力强。

在一种可能的实现方式中，地下连续墙的侧壁上设置有多个用于使格室12相互之间连通的第一通孔30和多个用于收集地表排水沟渠排水的第二通孔40。

具体而言，第一通孔30设置在沿格室12排布方向的墙体上，第一通孔30开设在管状构件单元10上，可选地，第一通孔30设置在地下连续墙靠底面位置；可选地，第一通孔30设置在相对的两个内墙上，且在两个墙体上开孔的位置和形状相同，以实现水流从一个格室12流入另一个格室12内。

可选地，第二通孔40设置在另外两个相对的外墙上，第二通孔40用于用于收集地表排水沟渠排水或连接外部的排水系统；可选地，第二通孔40设置在靠地下连续墙顶部的位置。

本发明实施例通过使用预制的管状构件和原状土就地高压旋喷得到的水泥土构成下水道地下连续墙的墙体部分，降低了地下连续墙的施工难度，提高了效率；通过由地下连续墙的墙体围成容纳水的格室12，通过在格室12内开设通孔实现进水和排水。通过采用水泥土层与高强预应力管桩20相结合作为下水道的抗浮隔水复合层，通过采用镀锌铁丝网水泥砂浆层构成下水道的底板13。整个下水道的结构简单，施工方便，强度高且使用寿命长。

在一种可能的实现方式中，管状构件单元10包括管体和设置在管体上的子扣件50和母扣件60。可选地，每个管体上至少设置一对子扣件50和一对母扣件60，在相邻两个格室12位置的管体上可以设置一对子扣件50和两对母扣件60或者两对子扣件50和一对子扣件50。

其中，子扣件50包括平行设置的连接板和圆管，连接板一侧长边固定在管体侧壁上且从管体一端延伸至其另一端，圆管设置在连接板的另一侧长边上且从管板一端延伸至其另一端。可选地，圆管为直径很小的管体结构。

其中，母扣件60包括平行设置的连接板和凹槽结构，连接板一侧长边固定在管体侧壁上且从管体一端延伸至其另一端，凹槽结构具有类似“8”字型空腔的凹槽结构，凹槽结构设置在连接板的另一侧长边上且从连接板一端延伸至其另一端。也就是说，母扣件60内形成有两个沿其长度方向延伸的通孔，这两个通孔中间连通，形成“8”字型孔，其制作方法是采用二个直径相同的圆管平行焊接而成，然后采用等离子切割机开槽形成凹槽结构。

在一种可选的实施例中，圆管可插入至相邻管状构件单元10上设置的凹槽结构的空腔内以实现两管状构件单元10相互连接，相邻管状构件单元10连接后其中间连接处形成中间空腔。

也就是说，相邻两个管状构件单元10通过其中一个管状构件单元10管体上设置的一对子扣件50与相邻管状构件单元10的母扣件60相卡合，从而实现相互连接。由于子扣件50可母扣件60均包括向一侧延伸的连接板结构，故当子扣件50与母扣件60连接后，即圆管插入“8”字型凹槽结构远端的一个通孔内时实现连接，相邻两个管状构件单元10相连后构成三个空腔，其中两个是管体的内腔，另一个是该中间空间。

可选地，管体设置为钢管，管体的截面形状为正方形、矩形、曲边四边形、不等边四边形或圆形中的一种。本实施例以管体截面为正方形为例，可选地，上述连接结构的空腔均设置为正方形，也就是说，管体的内腔为截面是正方形的腔，中间空腔也构成截面是正方形的腔，三个正方形的面积相等。相应地，由正方形的管状构件单元10围成的格室12也是截面为正方形的空间。通过这种设置，一方面便于连接，同时结构强度较好。

地下连续墙采用截面为正方形的管状构件单元10构成，当中间的格室12挖土时无需采用内支撑来保持稳定，对周围环境影响小。地下连续墙的施工采用了预制装配化特点的新技术，突破了传统地下连续墙的施工工艺限制，施工时无需使用昂贵的挖槽机械挖槽，也无需采用泥浆护壁，避免了挖槽引起的地面沉降和地面侧向位移问题，也避免了施工后期废泥浆的处理问题，大幅度降低了施工成本。

在一种可能的实现方式中，地下连续墙顶部设置有闭合格室12的钢板90，钢板90顶部设置有由钢筋水泥土构成的顶板80。下水道的顶部板采用压型钢板90与钢筋混凝土相结合的形式提高了整体的强度。其中，可选地，钢板90采用预制压型镀铝锌钢板90作为永久性模板，并在其上浇筑钢筋混凝土板，其有益效果是无需支模，施工速度快，所耗成本低。

在一种可能的实现方式中，水泥土止水帷幕层70的厚度为3m~5m。通过在格室内水泥土层70打入管桩20，提高下水道底板水泥土层70的抗浮能力。

本实施例还提供一种雨水下水道的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：在下水道侧壁所在的平面位置放线，采用角钢、槽钢制作二个起到地下连续墙导墙作用的网架结构并固定于地下连续墙放线位置的二侧。

其中步骤1还包括在工厂预制管状构件单元10，对管状构件单元10的外表面进行镀铝防锈处理或设置环氧树脂涂层。

步骤2：采用潜孔冲击高压旋喷桩工法DJP（Down the hole Jet grouting Pile）工法设置水泥土层或水泥土止水帷幕层70，水泥土止水帷幕层70的埋置深度深入到地下连续墙下3~5m。

通过潜孔冲击高压旋喷桩DJP工法设置水泥土层及水泥土止水帷幕，该工法相较于其它工法如深层水泥搅拌桩等，具有速度快、施工质量好、成本低的优点，而且适用于各种复杂地层条件。如地层为粉土、黏土，喷射的高压水流可切割软化四周的土体；如地层为砂土，高压水流和高压空气可使四周砂土悬浮；如遇到碎石、卵石或块体时，则可直接冲击破碎。此外，潜孔锤的高频振动冲击和高压空气的联合作用也会在锤底空间内产生“微气爆”效果，进一步加强对黏土、粉土和砂土的冲击切割能力，对卵石、块石地层通过振动、气爆调整块石位置，打开通道，利于后续水泥浆进入被加固区域。

步骤3：在水泥土层70的水泥土初凝前依次竖直打入预制的管状构件单元10，各管状构件单元10相互嵌合连接组成设计要求的地下连续墙。

对于场地土质较硬的土层，充分利用水泥土初凝前强度很低，成塑性流动状态的时间窗口，采用振动或静压的方式轻松打入高强预应力管桩20和钢管构件单元10，施工速度快。

步骤4：对下水道底板13顶面以下土体采用潜孔冲击高压旋喷桩（DJP）工法进行固化处理，根据抗浮设计要求在下水道的格室12中心位置打入管桩20至水泥土止水帷幕层70及其下卧地基土层11中。

具体而言，通过对墙体内闭合正方形格室空腔内的土体采用潜孔冲击高压旋喷桩工法固化处理转变成水泥土。

步骤5：从格室12顶部向下挖土至露出地下连续墙底面，采用渗透结晶防水型水泥砂浆抹平后，在格室12底面浇筑一层镀锌铁丝网水泥砂浆层作为格室12的底板13。

采用渗透结晶防水技术，具有微裂缝自愈合功能，防渗效果好、费用低、施工方便。

步骤6：在地下连续墙的墙壁上开设第一通孔30和第二通孔40，第一通孔30用于连通各个下水道内的格室12，第二通孔40用于连通墙外地表排水沟渠等排水系统。

步骤7：在地下连续墙顶部浇筑下水道的顶板80，包括在地下连续墙的顶部焊接固定压型钢板90并在其上浇筑下水道钢筋混凝土的顶板80。

在步骤7之后还包括对下水道的格室12表面进行清理、并布设照明设施、步梯等。

在步骤3之后还包括对各管状构件单元10连接位置进行防水处理。具体而言，即依次向每个管状构件单元10端部的子扣件50的小圆管内注入水泥浆，直至浆液从小圆管旁母扣件60的“8”字型空腔中溢出。从而达到防水要求。

在一种可能的实施例中，步骤2可为先依次竖直打入管状构件单元10，步骤3可为采用潜孔冲击高压旋喷桩DJP工法对钢管构件单元内以及钢管构件以下的土体进行固化处理，此时潜孔冲击高压旋喷桩的桩心与钢管构件单元的形心位置重合。

可选地，上述水泥砂浆采用P.O 42.5标号的普通硅酸盐水泥。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种雨水下水道，其特征在于，包括地下连续墙，所述地下连续墙包括多个管状构件单元，多个所述管状构件单元相互连接构成所述地下连续墙管的墙体，所述墙体围成多个用于容纳水的格室；

所述墙体内的空腔填充有水泥土，所述地下连续墙底部下方还设置有水泥土止水帷幕；

各所述格室的底面中心向下打入有所述管桩，所述管桩穿过所述水泥土层并进入至下卧地基土层，所述格室的底面上方设置有镀锌铁丝网水泥砂浆层以形成所述格室的底板；

所述地下连续墙的侧壁上设置有多个用于使格室相互之间连通的第一通孔和多个用于收集地表沟渠排水的第二通孔。

2.根据权利要求1所述的雨水下水道，其特征在于，所述管状构件单元包括管体和设置在管体上的子扣件和母扣件；

所述子扣件包括平行设置的钢板和圆管，所述钢板一长边固定在所述管体侧壁上且从所述管体一端延伸至其另一端，所述圆管设置在所述钢板的另一长边上且从所述钢板的一端延伸至其另一端；

所述母扣件包括平行设置的钢板和凹槽结构，所述钢板一长边固定在所述管体侧壁上且从所述管体一端延伸至其另一端，所述凹槽结构具有类似“8”字型空腔的凹槽结构，所述凹槽结构设置在所述钢板的另一长边上且从所述钢板一端延伸至其另一端；

所述圆管可插入至相邻管状构件单元上设置的所述凹槽结构的空腔内以实现两所述管状构件单元相互连接，相邻所述管状构件单元连接后其中间连接处形成中间空腔。

3.根据权利要求2所述的雨水下水道，其特征在于，所述管体为钢管，所述管体的截面形状为正方形、矩形、曲边四边形、不等边四边形或圆形中的一种。

4.根据权利要求1所述的雨水下水道，其特征在于，所述地下连续墙顶部设置有闭合所述格室的压型钢板，所述压型钢板顶部设置有由钢筋水泥土构成的顶板。

5.根据权利要求1所述的雨水下水道，其特征在于，所述水泥土止水帷幕层的厚度为3m~5m。

6.根据权利要求1所述的雨水下水道，其特征在于，所述第一通孔和第二通孔分别设置在所述下水道格室的地下连续墙的内墙和外墙侧壁上。

7.根据权利要求1所述的雨水下水道的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

在下水道侧壁所在的平面位置放线，采用角钢、槽钢制作二个起到地下连续墙导墙作用的网架结构并固定于地下连续墙放线位置的二侧；

采用潜孔冲击高压旋喷桩工法设置所述水泥土及水泥土止水帷幕层；

在所述水泥土初凝前竖直打入预制的管状构件单元，各管状构件单元相互嵌合连接组成设计要求的地下连续墙；

对下水道底板顶面以下土体采用潜孔冲击高压旋喷桩工法进行固化处理，并在格室底面中心向下打入所述管桩；

从格室顶部向下挖土至露出所述地下连续墙底面，采用渗透结晶防水型水泥砂浆抹平格室底面后，浇筑一层镀锌铁丝网水泥砂浆层作为所述格室的底板；

在格室的地下连续墙内墙和外墙墙壁上分别开设第一通孔和第二通孔；

在格室的地下连续墙顶部放置并固定压型钢板作为永久模板，然后浇筑下水道的钢筋混凝土顶板。

8.根据权利要求7的雨水下水道的施工方法，其特征在于，所述各管状构件单元相互嵌合连接组成设计要求的地下连续墙，包括：

对各管状构件单元连接位置进行防水处理。

Images