CN112962613A

CN112962613A - 一种沉降自动补偿的跨基坑地下管线保护施工方法及系统

Info

Publication number: CN112962613A
Application number: CN202110189121.5A
Authority: CN
Inventors: 张传强; 乔南; 孙连勇; 袁言臣; 王倩; 董爽; 孔令坤; 于杨; 滕瑜
Original assignee: Jinan Rail Transit Group Co Ltd
Current assignee: Jinan Rail Transit Group Co Ltd
Priority date: 2021-02-19
Filing date: 2021-02-19
Publication date: 2021-06-15
Anticipated expiration: 2041-02-19
Also published as: CN112962613B

Abstract

本发明公开了一种沉降自动补偿的跨基坑地下管线保护施工方法及系统，其技术方案为:包括施工基坑围护桩，在基坑地面架设桁架；基坑分层开挖至管线底，在管线顶部安装位移传感器；在管线底部采取间隔跳孔方式开挖先导孔；在先导孔内安装水平托架，水平托架与管线之间安装顶升装置；采用钢索将水平托架与钢桁架固定，通过顶升装置使水平托架体系与管线紧密接触，形成第一阶段受力体系；在管线底开挖剩余先导孔，重复上述步骤，形成第二阶段受力体系；开挖管线底部土方，同步自动监测管线沉降位移，沉降数据达到报警值时，自动启动顶升装置进行沉降补偿。本发明能够有效解决受保护管线持续沉降的问题，实现管线精细化保护。

Description

一种沉降自动补偿的跨基坑地下管线保护施工方法及系统

技术领域

本发明涉及地下工程施工领域，尤其涉及一种沉降自动补偿的跨基坑地下管线保护施工方法及系统。

背景技术

城市基坑开挖过程中会遇到各类市政管线，管线改迁须耗费较长工期及大量资金成本。针对无法改迁或是改迁成本较高的管线通常采取原位保护措施，常规施工方法通常采用钢桁架悬吊保护方法。

发明人发现，由于施工过程中基坑、周边土体会有一定的差异沉降，钢桁架受力产生挠度，使得管线会产生一定的变形，产生安全隐患。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种沉降自动补偿的跨基坑地下管线保护施工方法及系统，能够有效解决受保护管线持续沉降的问题，实现管线精细化保护。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种沉降自动补偿的跨基坑地下管线保护施工方法，包括：

施工基坑围护桩，在基坑地面架设桁架；

基坑分层开挖至管线底，在管线顶部安装位移传感器，并采集位移初始值；在管线底部采取间隔跳孔方式开挖先导孔；

在先导孔内安装水平托架，水平托架与管线之间安装顶升装置；

采用钢索将水平托架与钢桁架固定，通过顶升装置使水平托架体系与管线紧密接触，形成第一阶段受力体系；

在管线底开挖剩余先导孔，并在先导孔中安装水平托架；水平托架与管线之间安装顶升装置，采用钢索将水平托架与钢桁架固定，形成第二阶段受力体系；

开挖管线底部土方，同步自动监测管线沉降位移，沉降数据达到报警值时，自动启动顶升装置进行沉降补偿；

完成地下结构，分层回填土方至管线底标高，逐步对称拆除并回收管线保护装置。

作为进一步的实现方式，先导孔采用人工掏土法开挖。

作为进一步的实现方式，所述顶升装置与管线之间设置垫板。

作为进一步的实现方式，所述水平托架采用双拼H型钢。

作为进一步的实现方式，所述顶升装置设置于管线宽度的1/4处。

作为进一步的实现方式，所述桁架沿管线长度方向架设于管线两侧。

作为进一步的实现方式，所述桁架长度大于基坑宽度。

第二方面，本发明实施例还提供了一种沉降自动补偿的跨基坑地下管线保护系统，包括：

桁架，设置于基坑围护桩上方；

位移传感器，用于实时监测管线位移信息；

水平托架，用于支撑管线，所述水平托架通过钢索与桁架相连；

顶升装置，与水平托架相连，能够使水平托架与管线紧密接触。

作为进一步的实现方式，所述顶升装置远离水平托架一端设置垫板。

作为进一步的实现方式，所述水平托架沿管线长度方向间隔设置多个。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

(1)本发明的一个或多个实施方式相较于传统的管线保护施工方法，水平托架安装采用先导孔法，且分两阶段形成保护体系，在管线保护体系未形成之前，最大限度的减少了土体扰动对管线的影响。

(2)本发明的一个或多个实施方式的水平托架与管线之间安装垫板，能够避免集中受力对管线造成损伤。

(3)本发明的一个或多个实施方式采用沉降自动监测和沉降自动补偿系统，为跨基坑管线保护的设计施工提供了新的思路，实现管线精细化保护，适用于保护要求等级高、变形较敏感的重要管线。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的架设桁架示意图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的安装位移传感器示意图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的开挖第一先导孔示意图；

图4是本发明根据一个或多个实施方式的第一先导孔内安装水平托架示意图；

图5是本发明根据一个或多个实施方式的顶升装置安装示意图；

图6是图5中A处局部放大图；

图7是本发明根据一个或多个实施方式的第一先导孔内水平托架连接钢索示意图；

图8是本发明根据一个或多个实施方式的开挖第二先导孔示意图；

图9是本发明根据一个或多个实施方式的第二先导孔内安装水平托架示意图；

图10是本发明根据一个或多个实施方式的第二先导孔内水平托架连接钢索示意图；

图11是本发明根据一个或多个实施方式的地下结构施工示意图；

其中，1、基坑围护桩，2、桁架，3、管线，4、位移传感器，5-1、第一先导孔，5-2、第二先导孔，5-3、第一先导孔，5-4、第二先导孔，5-5、第一先导孔，5-6、第二先导孔，5-7、第一先导孔，5-8、第二先导孔，5-9、第一先导孔，6、水平托架，7、顶升装置，8、垫板，9、钢索,10、地下结构。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本申请中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

术语解释部分:本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

实施例一：

正如背景技术所介绍的，通常采用钢桁架悬吊保护方法，由于施工过程中基坑、周边土体会有一定的差异沉降，钢桁架受力产生挠度，使得管线会产生一定的变形，产生安全隐患。

为了解决如上的技术问题，本实施例提供了一种沉降自动补偿的跨基坑地下管线保护施工方法，包括以下步骤：

第一步：如图1所示，按照设计图纸要求施工基坑围护桩1，之后在地面架设桁架2，桁架2沿管线3长度方向架设于管线3两侧；且桁架2长度大于基坑宽度。

在本实施例中，所述桁架2为钢桁架；管线3为2500mm×1500mm管线箱涵。可以理解的，在其他实施例中，桁架2也可以采用其他材质，管线3也可以为其他尺寸。

第二步：根据设计及规范要求开挖土方至管线3底，管线3附近采用人工开挖；如图2所示，在管线3顶部间隔设置多个位移传感器4，通过位移传感器4采集位移初始值。

第三步：如图3所示，采用人工掏土法间隔开挖多个第一先导孔，第一先导孔的开挖个数与基坑宽度有关；第一先导孔的方向与管线3长度方向垂直。在本实施例中，开挖五个第一先导孔，即第一先导孔5-1、第一先导孔5-3、第一先导孔5-5、第一先导孔5-7和第一先导孔5-9。

第四步：如图4-图6所示，在各第一先导孔内安装水平托架6，并在水平托架6两端对称安装顶升装置7。

本实施例安装水平托架6时，采用先导孔法，在未形成保护体系之前，减少土体扰动对管线的影响。先导孔施工采用跳孔法施工，分阶段形成保护体系。

进一步的，所述顶升装置7设置在管线3宽度的1/4处，在顶升装置7与管线3之间设置垫板8，以分散受力。在本实施例中，所述顶升装置7采用伺服顶升机构，其伸缩端连接水平托架6。可以理解的，在其他实施例中，顶升装置7也可以采用液压缸或其他直线运动机构。

优选地，所述水平托架6采用双拼H型钢，垫板8采用钢垫板。在本实施例中，水平托架6采用双拼H300×300型钢，垫板8尺寸为1000mm×1000mm×50mm。当然，在其他实施例中，双拼H型钢的型号、垫板8尺寸也可以根据实际施工要求选择。

第五步：如图7所示，将水平托架6两端分别用钢索9固定，且钢索9与上方的桁架2垂直连接。顶升装置7施加压力使水平托架体系与管线3紧密接触，形成第一阶段受力体系。

在本实施例中，钢索为φ30mm钢索。

第六步：如图8-图10所示，采用人工掏土法开挖第二先导孔，第二先导孔设置于相邻第一先导孔之间；在本实施例中，开挖四个第二先导孔，即第二先导孔5-2、第二先导孔5-4、第二先导孔5-6、第二先导孔5-8。

重复第五步、第六步工序，形成第二阶段受力体系。

第七步：正常开挖管线3下土方，位移传感器4同步自动监测管线3沉降位移，当沉降位移达到5mm时，自动启动顶升装置7，使管线3复位至初始值位置。

第八步：如图11所示，完成地下结构10，分层回填至管线3底标高，对称拆除管线3保护体系，回收H型钢、顶升装置7等。分层回填地面标高，拆除并回收桁架2。

在本实施例中，水平托架6间隔为2000mm。

本实施例为跨基坑管线保护的设计施工提供了新的思路，实现管线精细化保护，适用于保护要求等级高、变形较敏感的重要管线。

实施例二：

本实施例提供了一种沉降自动补偿的跨基坑地下管线保护系统，包括桁架2、水平托架6、位移传感器4、顶升装置7、钢索9和垫板8，桁架2设置于基坑围护桩1上方，位移传感器4设置于管线3上方，用于实时监测管线3位移信息。

水平托架6间隔设置于管线3下方的先导孔中，且水平托架6长度方向与管线3长度方向垂直；水平托架6的两端分别通过钢索9与桁架2相连。顶升装置7安装于水平托架6与管线3之间，且顶升装置7与管线3之间设置垫板2。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种沉降自动补偿的跨基坑地下管线保护施工方法，其特征在于，包括：

施工基坑围护桩，在基坑地面架设桁架；

基坑分层开挖至管线底，在管线顶部安装位移传感器，并采集位移初始值；

在管线底部采取间隔跳孔方式开挖先导孔；

2.根据权利要求1所述的一种沉降自动补偿的跨基坑地下管线保护施工方法，其特征在于，先导孔采用人工掏土法开挖。

3.根据权利要求1所述的一种沉降自动补偿的跨基坑地下管线保护施工方法，其特征在于，所述顶升装置与管线之间设置垫板。

4.根据权利要求1所述的一种沉降自动补偿的跨基坑地下管线保护施工方法，其特征在于，所述水平托架采用双拼H型钢。

5.根据权利要求1所述的一种沉降自动补偿的跨基坑地下管线保护施工方法，其特征在于，所述顶升装置设置于管线宽度的1/4处。

6.根据权利要求1所述的一种沉降自动补偿的跨基坑地下管线保护施工方法，其特征在于，所述桁架沿管线长度方向架设于管线两侧。

7.根据权利要求1或6所述的一种沉降自动补偿的跨基坑地下管线保护施工方法，其特征在于，所述桁架长度大于基坑宽度。

8.一种沉降自动补偿的跨基坑地下管线保护系统，其特征在于，包括：

桁架，设置于基坑围护桩上方；

位移传感器，用于实时监测管线位移信息；

9.根据权利要求8所述的一种沉降自动补偿的跨基坑地下管线保护系统，其特征在于，所述顶升装置远离水平托架一端设置垫板。

10.根据权利要求8所述的一种沉降自动补偿的跨基坑地下管线保护系统，其特征在于，所述水平托架沿管线长度方向间隔设置多个。