CN113089715A - 过路管线保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过路管线保护方法，包括：在过路管线的外部套设框架，且使框架的内侧与过路管线的外壁相离；在框架的内侧与过路管线的外壁之间设置缓冲部；在框架的上端设置盖板。根据本发明的过路管线保护方法，通过在过路管线的左右两侧及上方设置框架，并在框架与过路管线之间填充缓冲部，能够使得车载作用下盖板所发生的变形不会作用于过路管线上，且在路基工后沉降的情况下，路面载荷不会通过盖板直接作用于过路管线上，对过路管线起到很好的保护作用，消除因路基工后沉降而导致的过路管线保护方法失效的问题。

Description

过路管线保护方法

技术领域

本发明涉及过路管线技术领域，尤其是涉及一种过路管线保护方法。

背景技术

过路的埋地管线，由于埋深较浅，所以为了避免交通荷载直接作用于管线上，往往需要额外的保护措施，例如外加盖板保护或是对管线增加套管进行保护。然而，对于外加盖板的方式而言，在路基发生工后沉降时，盖板和盖板基础会跟随路基沉降，交通和路基填土荷载最后还是会通过盖板直接作用于管道上；而对于套管保护措施而言，则会使得管线在路中和路侧出现沉降差，从而使管线产生附加应力，给管线带来了新的安全问题。

此外，对于在深厚软土地层上进行的工程建设，一般事先会对路基软土进行加固处理，但因软土较为深厚，所以路基工后沉降大且不均匀。如果盖板基础采用钢管桩等刚性桩的方法，该类基础沉降小，会造成在管线保护设计处的不均匀沉降，从而出现桥头跳车现象，影响道路使用的舒适性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种过路管线保护方法，能够在路基工后沉降的情况下，使得路面荷载不会直接作用于过路管线上，对过路管线起到很好的保护作用。

根据本发明实施例的过路管线保护方法，包括：在过路管线的外部套设框架，且使所述框架的内侧与所述过路管线的外壁相离；在所述框架的内侧与所述过路管线的外壁之间设置缓冲部；在所述框架的上端设置盖板。

根据本发明实施例的过路管线保护方法，至少具有如下有益效果：通过在过路管线的外部设置框架，能够使得过路管线两侧的回填土体有效压实；而在框架与过路管线之间设置缓冲部，既能使得在车载作用下盖板所发生的变形不会作用于过路管线上，又能够在路基工后沉降的情况下，使路面载荷不会通过盖板直接作用于过路管线上，而是受到缓冲部的缓冲作用，对过路管线起到很好的保护作用，消除因路基工后沉降而导致的过路管线保护方法失效的问题。

根据本发明的一些实施例，还包括：在所述盖板的底部设置盖板基础，并将所述盖板基础埋设在路基中。

根据本发明的一些实施例，所述盖板基础所采用的桩型与所述路基处理时所采用的桩型相同。

根据本发明的一些实施例，还包括：在所述过路管线的底部设置管线基础，所述管线基础位于所述框架内部，所述缓冲部填充于所述框架、所述过路管线及所述管线基础三者围合而成的空间。

根据本发明的一些实施例，所述框架为门型框架，所述框架的材料采用PE塑料。

根据本发明的一些实施例，所述框架的内侧顶部与所述过路管线的外侧顶部的距离为ΔH，

ΔH＝Δs+f_max+Δh，

其中，Δs为路基允许工后沉降，f_max为所述盖板(400)的最大挠度，Δh为预留值。

根据本发明的一些实施例，所述预留值Δh的取值范围为：0.10m≤Δh≤0.20m。

根据本发明的一些实施例，所述盖板的最大挠度f_max的计算公式为：

其中，b取单位宽度1m，h为所述盖板的厚度，l为所述盖板的计算净跨度，q为所述盖板的承受荷载的标准组合值，E为所述盖板的弹性模量。

根据本发明的一些实施例，所述缓冲部采用的材料为橡胶、硅胶、泡沫或中粗砂。

根据本发明的一些实施例，所述缓冲部的弹性模量E′的取值范围为：5MPa≤E′≤10MPa，所述缓冲部受两侧静止土压力后的形变量ΔB的取值范围为：0＜ΔB≤5.0mm。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的过路管线保护方法的流程示意图；

图2为本发明实施例的过路管线保护方法在具体应用时的结构示意图；

图3为本发明实施例的框架、过路管线、缓冲部及管线基础的结构示意图；

附图标记：

框架100、过路管线200、缓冲部300、盖板400、盖板基础500、管线基础600、软土路基700、复合路基800、复合路基增强体900、褥垫层1000、路基填土1100、路面结构层1200。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1至图3，根据本发明实施例的过路管线保护方法，包括以下步骤：

S100：在过路管线200的外部套设框架100，且使框架100的内侧与过路管线200的外壁相离，即使得框架100的内侧与过路管线300的左右两侧及顶部之间分别具有一定的预留空间；

S200：在框架100的内侧与过路管线200的外壁之间的预留空间内填充缓冲部300；

S300：在框架100的上端设置盖板400。

如图2和图3所示，通过在过路管线200的左右两侧及上方设置框架100，并在框架100与过路管线200之间填充缓冲部300，既能使得过路管线200两侧的回填土体有效压实，又能使得在车载作用下盖板400所发生的变形不会作用于过路管线200上；而且由于设置了缓冲部300，所以在路基工后沉降的情况下，路面载荷不会通过盖板400直接作用于过路管线200上，而是受到缓冲部300的缓冲作用，对过路管线200起到很好的保护作用，消除因路基工后沉降而导致的过路管线保护方法失效的问题。

需要说明的是，上述的步骤标号，例如S100、S200、S300等，仅为了便于表述，而不是对步骤的先后顺序进行限定。本发明实施例的方法不仅能应用在已有的过路管线200上方修建道路的过路保护，还能在新建过路管线200时使用。

在本发明的一些实施例中，为确保缓冲部300和框架100的组合能够承受两侧土压力，缓冲部300的弹性模量E′的取值范围为：5MPa≤E′≤10MPa，缓冲部300受两侧静止土压力后的形变量ΔB的取值范围为0＜ΔB≤5.0mm。一般来说，缓冲部300可以采用橡胶、硅胶、泡沫或中粗砂等，兼具抗变形和传力功能。

如图2和图3所示，在本发明的一些实施例中，框架100为门型框架，框架100的材料采用PE塑料，该材料的化学性质稳定，抗老化性能好。当然，框架100也可以采用其它常见化学性质稳定、抗老化的材料，而不限于此。

如图2所示，根据本发明的方法，还包括：在盖板400的底部设置盖板基础500，并将盖板基础500埋设在路基中。根据本发明的过路管线保护方法，能够应用在深厚软土地层中，如图2所示，盖板基础500埋设在软土路基700中，对盖板400起到支撑作用。盖板基础500所采用的桩型与软土路基700处理时所用的桩型相同，使得盖板400和盖板基础500与软土路基700的工后沉降保持同步，防止不均匀沉降，减弱甚至消除桥头跳车现象。其中，盖板基础500可以采用水泥搅拌桩等，其形式与软土路基700的处理工艺相同，如水泥搅拌桩、旋喷桩、振冲砂石桩等，可以防止不均匀沉降的问题。盖板400可以采用《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)中的C30等级混凝土等。

如图2和图3所示，根据本发明的方法，还包括：在过路管线200的底部设置管线基础600，管线基础600位于框架100内部。管线基础600对过路管线200起到支撑作用，框架100内壁左侧与过路管线200外壁左侧的距离为Δb，框架100内壁右侧与过路管线200外壁右侧的距离也为Δb，Δb的大小设置需能够使得框架100内侧面超出管线基础600的边缘。

如图2所示，在本发明的一些实施例中，框架100的内侧顶部与过路管线200的外侧顶部的距离为ΔH，

ΔH＝Δs+f_max+Δh，

其中，Δs为路基允许工后沉降，一般取300mm或500mm，f_max为盖板400的最大挠度，Δh为预留值。

一般来说，Δh较好的取值范围为0.10m≤Δh≤0.20m，当然，Δh也可以是其它的数值，而不限于此。而盖板400的最大挠度f_max的计算公式为：

其中，b取单位宽度1m，h为盖板400的厚度，l为盖板400的计算净跨度，q为盖板400的承受荷载的标准组合值，E为盖板400的弹性模量。盖板400的计算净跨度l＝2d+De，其中d为盖板基础500与过路管线200间的水平净距，De为过路管线200的外径，水平净距d根据过路管线200两侧保护要求的距离确定，一般不小于1.5m。

为确保车载作用下盖板400发生的变形不作用于过路管线200上，且在路基工后沉降的情况下，路面载荷不通过盖板400直接作用于过路管线200，缓冲部300的顶面和门型框架100横梁的垂直距离D为：D＝f_max+Δh，缓冲部300的宽度B为：B＝De+2Δb。

在本发明的一些实施例中，框架100的底标高为H_底，过路管线200的外底标高为H₁，令H′＝H₁-H_底，则H′的取值范围为：H′≥500mm。这样设置能够确保框架100的底标高低于过路管线200的外底标高，以便于框架100的安装固定。

下面参考图1和图2以一个具体的实施例详细描述本发明实施例的过路管线保护方法的具体应用，值得理解的是，以下描述仅是示例性说明，而不是对本发明的具体限制。

在已有的过路管线200(如燃气管道)上方新建道路时，过路管线200的外径De为1016mm，场地为深厚软土路基700，因此需要对过路管线200进行保护措施，并使得该保护措施能够适应软土路基700的工后沉降。

根据过路管线200的压力和管径，设定盖板基础500与过路管线200之间的水平净距d＝1.5m，即盖板400的计算净跨度l＝2d+De＝4.016m。根据计算宽度，设定盖板400的厚度h＝0.4m，材料为C30。此时，盖板400的单位宽度受到汽车均布荷载q₁＝15kN/m，覆土均布荷载q₂＝36kN/m，自重q₃＝10kN/m，则盖板400的承受荷载的标准组合值q＝q₁+q₂+q₃＝61kN/m。

在过路管线200的两侧和上方设置门型框架，为使得框架100侧面超出管线基础600边缘，框架100的内侧面与过路管线200外侧面的距离Δb＝250mm，框架100采用10mm厚的PE塑料板。框架100的内侧底标高H_底＝H₁-H′，在这里取H′＝500mm，其中H₁为过路管线200的管外底标高。框架100的内侧顶标高H_顶＝H₂+ΔH，其中H₂为过路管线200的管外顶标高，ΔH＝Δs+f_max+Δh，取Δs＝300mm，Δh＝150mm，根据材料力学原理，盖板400的惯性矩为：

因此，盖板400的最大挠度为：

式中E＝3×10⁷kN/m²为盖板400所采用的材料C30混凝土的弹性模量。因此ΔH＝Δs+f_max+Δh＝451.29mm。

在过路管线200和框架100之间的预留空间里填充缓冲部300，缓冲部300的顶面和框架100横梁的垂直距离D＝f_max+Δh＝151.29mm，缓冲部300的宽度B＝De+2Δb＝1516mm。缓冲部300采用橡胶，其弹性模量E′＝7.84MPa，承受两侧静止土压力的形变为，

式中，e₀＝K₀γΔH为静止土压力，γ为填土天然重度，取γ＝18kN/m³，K₀为填土静止土压力系数，取K₀＝0.50；B为缓冲部300的宽度。

在设置好框架100后，框架100的两侧分层回填压实路基至框架100顶面，即图1所示的路基填土1100。施作盖板基础500，盖板基础500采用水泥搅拌桩，与软土地基700处理使用的桩型相同，施作盖板400、复合路基增强体900、复合路基800、褥垫层1000和路面结构层1200。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“进一步实施例”、“一些具体实施例”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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种过路管线保护方法，其特征在于，包括：

在过路管线的外部套设框架，且使所述框架的内侧与所述过路管线的外壁相离；

在所述框架的内侧与所述过路管线的外壁之间设置缓冲部；

在所述框架的上端设置盖板。

2.根据权利要求1所述的过路管线保护方法，其特征在于，还包括：

在所述盖板的底部设置盖板基础，并将所述盖板基础埋设在路基中。

3.根据权利要求2所述的过路管线保护方法，其特征在于，所述盖板基础所采用的桩型与所述路基处理时所采用的桩型相同。

4.根据权利要求1至3任一项所述的过路管线保护方法，其特征在于，还包括：

在所述过路管线的底部设置管线基础，所述管线基础位于所述框架内部，所述缓冲部填充于所述框架、所述过路管线及所述管线基础三者围合而成的空间。

5.根据权利要求1所述的过路管线保护方法，其特征在于，所述框架为门型框架，所述框架的材料采用PE塑料。

6.根据权利要求1或5所述的过路管线保护方法，其特征在于，所述框架的内侧顶部与所述过路管线的外侧顶部的距离为ΔH，

ΔH＝Δs+f_max+Δh，

其中，Δs为路基允许工后沉降，f_max为所述盖板的最大挠度，Δh为预留值。

7.根据权利要求6所述的过路管线保护方法，其特征在于，所述预留值Δh的取值范围为：0.10m≤Δh≤0.20m。

8.根据权利要求6所述的过路管线保护方法，其特征在于，所述盖板的最大挠度f_max的计算公式为：

其中，b取单位宽度1m，h为所述盖板的厚度，l为所述盖板的计算净跨度，q为所述盖板的承受荷载的标准组合值，E为所述盖板的弹性模量。

9.根据权利要求1所述的过路管线保护方法，其特征在于，所述缓冲部采用的材料为橡胶、硅胶、泡沫或中粗砂。

10.根据权利要求1或9所述的过路管线保护方法，其特征在于，所述缓冲部的弹性模量E′的取值范围为：5MPa≤E′≤10MPa，所述缓冲部受两侧静止土压力后的形变量ΔB的取值范围为：0＜ΔB≤5.0mm。

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