CN114541459B - 一种预制井内补偿暗埋管道沉降的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种预制井内补偿暗埋管道沉降的系统,目的是解决因地基沉降造成暗埋管道变形或拉裂,影响正常使用,且后期修复困难的问题。提供一种预制井内补偿暗埋管道沉降的系统,包括:操作井,设置在地表;升降安装组件,一端与操作井连接;提升井,位于操作井下方,升降安装组件的另一端延伸至其内部;暗埋管道组件,设置在提升井内,并与升降安装组件连接;暗埋管道组件包括:保护套管,设置在提升井的相对侧壁上;提升管道,套设在保护套管内。本发明通过建立管道沉降补偿机制,在管道覆土完工后,甚至在运营期间,若地基沉降超过允许值,可通过动态提升管道位置,将其复位到设计标高,最终通过后浇支墩,管道形成空间稳定状态。

Description

一种预制井内补偿暗埋管道沉降的系统
技术领域
本发明涉及建筑技术领域,尤其是涉及一种预制井内补偿暗埋管道沉降的系统。
背景技术
复合地基和刚性桩基实施时,现场应具备大型机械施工操作的空间条件。两者在管道地基处理方面适用性较差。复合地基一般为成片处理,不适合线状敷设的管道,且受土层类型和工程经验限制。刚性桩也不适用管道地基处理,其中刚性管道容易因应力集中导致管体局部破损,柔性管道在规范中明确规定不得采用刚性桩。
换土回填法具有施工周期较短、工程造价较低等优势,但管道下方换填土体厚度会增加基槽开挖支护的深度,此方法受施工作业面狭小、施工操作不规范、回填材料不合格、降水作业不利等因素影响,土体本身也有固结沉降的特性,后期回填地基沉降风险较大。很多管道工程为长线路敷设,跨越区域范围广,沿线地质条件可能出现显著变化,产生各种复杂状况,若采用多种地基处理措施,其协调性差,处理难度高。
管道主体若采用柔性接头等弹性构造,会具有一定的适应沉降的能力,但在实际工程中,地基土层的沉降值经常会远超设计允许值,尤其厚填土形式的管道地基土层,若处理不当,沉降量甚至可能达到设计允许值的数十倍。以埋地给排水管道为例,其对土体沉降和管道变形要求较高,地基土层的沉降超过容许值,可能会引发管道位移、变形、错位甚至接口拉裂等不良后果。
综上,常规地基处理措施只能适用于特定条件下的管道工程,通常无法兼顾工期、造价、应用范围和处理效果,管道进行管体构造后适应沉降和变形的能力也有限。若深埋地下的管道出现问题,处理和修复难度大、费用高,还会影响正常运营。
发明内容
本发明为解决现有技术中因地基沉降造成暗埋管道变形或拉裂,影响正常使用,且后期修复困难的问题,提供一种预制井内补偿暗埋管道沉降的系统,通过建立管道沉降补偿机制,在管道覆土完工后,甚至在运营期间,若有地基沉降现象,可通过动态提升管道位置,将其复位到设计标高。
本发明采用的技术方案是:
一种预制井内补偿暗埋管道沉降的系统,包括:
预制的操作井,设置在地表;
升降安装组件,其一端与所述操作井可拆卸连接;
预制的提升井,埋在地基内,并位于所述操作井的正下方,所述升降安装组件的另一端延伸至所述提升井内;及
暗埋管道组件,设置在所述提升井内,并与所述升降安装组件连接;
其中,所述暗埋管道组件包括:
保护套管,设置在所述提升井的相对侧壁上,并与所述提升井的内部连通;及
提升管道,套设在所述保护套管内,与所述升降安装组件的另一端连接;
由于,所述提升管道的直径小于所述保护套管的直径,在地基发生沉降需要进行补偿时,调整在所述操作井内的所述升降安装组件使得安装在所述提升井内的提升管道的标高得到调整。
可选地,所述升降安装组件包括:
波纹管,一端与所述操作井连通,另一端与所述提升井连通;
提升件,套设在所述波纹管内,一端穿过所述波纹管延伸至所述提升井内与提升管道连接;
紧固锚具,设置在所述操作井内,并用于固定所述提升件。
可选地,所述提升件为吊杆或钢绞线。
可选地,相邻两所述提升管道的连接接口设置在所述提升井内。
可选地,相邻两所述提升管道的连接处位于所述提升井内,然后通过管道柔性接头连接。
可选地,所述系统进一步包括:
两支吊架,套设在所述提升管道上,并位于相邻两提升管道的连接处两端,所述升降安装组件与所述支吊架连接。
可选地,所述系统进一步包括:
两钢模板,对称安装在所述提升井内,其顶部具有与所述提升管道形状相适配的卡口,使得两所述钢模板之间形成灌浆空间。
可选地,所述系统进一步包括:
第一钢板,一端与所述提升井的底部铰接;
第二钢板,与所述第一钢板的另一端铰接,远离所述第一钢板的一端设有所述卡口;
柔性片,设置在所述第一钢板和第二钢板与提升井的侧壁之间。
可选地,所述提升管道在两相对设置的所述钢模板之间的外侧壁上包裹有弹性垫板。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、在工期方面,微型的提升井和操作井为预制件,管道为标准件,省略混凝土构件养护和复杂地基处理措施等环节,施工效率高,适用于工期紧张的项目。在施工操作界面方面,施工设备简单,施工工艺简便,管道施工为正常工序,对施工作业空间上无特殊要求,适用于狭窄的场地空间。
2、增加保护套管和预制的操作井和提升井,整体造价远低于采用复合地基或刚性桩基处理措施。管道标高在施工后可根据实际沉降情况进行动态调整。在调整过程中也不必依赖工程经验,通过机械方式调整实现管道的零沉降,从根本上解决地基沉降引发的问题。
3、提升管道于保护套管内,使得提升管道免受环境介质侵蚀和管周土压力影响,延长了管道的使用时间。特别是提升管道用作污水管道时,污水管道因质量、寿命等原因发生破损,保护套管可阻止污水的扩散和渗漏,避免污染管网周边土体。
4、在管道上方覆土完成后,甚至在运营期管道内通水后,都可以进行对沉降的调整。在运营期,也可利用操作井内通往提升井的波纹管,监测有无污水渗漏。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述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申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为预制井内补偿暗埋管道沉降的系统的整体结构示意图。
图2为预制井内补偿暗埋管道沉降的系统的剖面结构示意图。
图3为预制井内补偿暗埋管道沉降的系统的局部结构示意图。
附图标记:
1、操作井;2、升降安装组件;21、波纹管;22、提升件;23、紧固锚具;3、提升井;4、暗埋管道组件;41、保护套管;42、提升管道;5、管道柔性接头;6、支吊架;7、钢模板;71、卡口;72、第一钢板;73、第二钢板;74、柔性片;8、溜槽板。
具体实施方式
在下文中,仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样,在不脱离本发明的精神或范围的情况下,可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此,附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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,或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系,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。
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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明申请实施例的描述中,“多个”的含义是两个或者两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,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,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接,还可以是通信;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或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中的具体含义。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本发明。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
如图1、图2和图3所示,本发明实施例提供了一种预制井内补偿暗埋管道沉降的系统,包括:预制的操作井1、升降安装组件2、预制的提升井3和暗埋管道组件4;操作井1位于地坪标高(即地表)附近(部分位于地表内,部分裸露在地表外);升降安装组件2的一端与所述操作井1可拆卸连接;提升井3埋在所述地基内,并位于所述操作井1的正下方,所述升降安装组件2的另一端延伸至所述提升井3内;暗埋管道组件4设置在所述提升井3内,并与所述升降安装组件2连接;
其中,所述暗埋管道组件4包括:保护套管41和提升管道42,保护套管41设置在所述提升井3的相对侧壁上,并与所述提升井3的内部连通;提升管道42套设在保护套管41内,与所述升降安装组件2的另一端连接;由于,所述提升管道42的直径小于所述保护套管41的直径,在需要进行沉降补偿时,通过所述升降安装组件2调整所述操作井1与所述提升井3之间的间距。
更具体的是保护套管41内径至少大于提升管道42的外径100mm,且尺寸应满足预计的沉降量,保护套管41可采用竖向椭圆形状,增强空间调整能力。保护套管41可选耐久性强和力学性能好的HDPE管道,或者钢管等其它符合要求的预制管道。
提升管道42在提升井3和保护套管41内按设计标高通长敷设,位于保护套管41里面的提升管道42,其底部放置在保护套管41的内底;提升井3的侧壁内表面与提升管道42外侧的距离不小于150mm。提升管道42在提升井3内的管段表面粘贴弹性垫,厚度为3mm,对提升管道42进行保护。将提升管道42套设在保护套管41内,使得提升管道42免受环境介质侵蚀和管周土压力影响,延长了提升管道42的使用时间。特别是提升管道42用作污水管道时,污水管道因质量、寿命等原因发生破损,保护套管41可阻止污水的扩散和渗漏,避免污染管网周边土体。
在需要进行调整高度的时候,通过升降安装组件2带动提升管道42在保护套管41内进行移动。由于提升井3和操作井1为预制件,管道为标准件,省略混凝土构件养护和复杂地基处理措施等环节,施工效率高,适用于工期紧张的项目。在施工操作界面方面,施工设备简单,施工工艺简便,管道施工为正常工序,对施工作业空间上无特殊要求,适用于狭窄的场地空间。
增加保护套管41和预制的操作井1和提升井3,整体造价远低于采用复合地基或刚性桩基处理措施。管道标高在施工后可根据实际沉降情况进行动态调整。在调整过程中也不必依赖工程经验,通过机械方式调整实现管道的零沉降,从根本上解决地基沉降引发的问题。
在另外一个实施例中,如图2和图3所示,为了方便通过升降安装组件2进行调整,该升降安装组件2包括:波纹管21、提升件22和紧固锚具23,波纹管21的一端与所述操作井1连通,另一端与所述提升井3连通;提升件22套设在所述波纹管21内,一端穿过所述波纹管21延伸至所述提升井3内与提升管道42连接;紧固锚具23设置在所述操作井1内,并用于固定所述提升件22。
在进行微调的时候,通过松开紧固锚具23,调整提升件22的位置达到调整的目的,波纹管21采用金属制成,提高波纹管21的使用寿命,同时波纹管21在后期进行灌浆时,作为灌浆入口使用。在进行设置时,位于操作井1一端的波纹管21的管口聚拢设置,减小操作井1的尺寸。
本实施例中的紧固锚具23为支承式螺母锚具。
在另外一个实施例中,为了方便不同的使用场景使用该升降安装组件2,升降安装组件2中的提升件22为吊杆或钢绞线。
当提升件22为吊杆时,吊杆与波纹管21之间的规格对应关系如下:12mm吊杆对应54mm波纹管21;14mm吊杆对应57mm波纹管21;16mm吊杆对应60mm波纹管21。
当提升件22为钢绞线时,钢绞线的尺寸和波纹管21的尺寸要满足相关要求,钢绞线截面面积不得超过波纹管21的孔道截面面积的三分之一。
在另外一个实施例中,为了更进一步地保护提升管道42,将相邻两所述提升管道42的连接接口设置在所述提升井3内。位于提升井3内的提升管道42外包裹弹性垫。
在另外一个实施例中,如图2和图3所示,为了使得相邻两提升管道42的连接处具有一定的形变能力,相邻两所述提升管道42的连接处通过管道柔性接头5连接,连接后其连接处位于所述提升井3内。同时在提升井3内的提升管道42外侧壁上包裹弹性垫。
本发明中的弹性垫为橡胶垫。
在另外一个实施例中,如图2所示,为了更进一步地方便调整提升管道42的位置,该系统进一步包括:两支吊架6,两支吊架6套设在所述提升管道42上,并位于相邻两提升管道42的连接处两端,所述升降安装组件2与所述支吊架6连接。
提升管道42在提升井3内设管道柔性接头5(或采取其他抵抗变形的柔性构造),提升管道42的两侧分别设置一个支吊架6,两侧的支吊架6在顶部汇集到一根吊杆上。支吊架6的上方的吊杆在顶部金属的波纹管21中通长设置,支吊架6的规格可按提升管道42通水后的重量设计。支吊架6与吊杆通过螺钉紧固件连接在一起即可。
在另外一个实施例中,如图2和图3所示,为了进一步对提升管道42实现支撑,该系统进一步包括:两钢模板7,两钢模板7对称安装在所述提升井3内,其顶部具有与所述提升管道42相配合的卡口71。
在另外一个实施例中,如图3所示,当通过升降安装组件2的波纹管向提升井3内灌注混凝土时,为了方便给混凝土导流,所述系统进一步包括:呈半圆弧形的溜槽板8,所述溜槽板8安装在所述提升管道42上,其槽口对应波纹管21的出口设置。
在另外一个实施例中,如图2和图3所示,为了方便支撑调整后的提升管道42,该钢模板7包括:第一钢板72、第二钢板73和柔性片74,第一钢板72的一端与所述提升井3的底部铰接;第二钢板73与所述第一钢板72的另一端铰接,远离所述第一钢板72的一端设有所述卡口71;柔性片74设置在所述第一钢板72和第二钢板73与提升井3的侧壁之间,使得两所述钢模板7之间形成灌浆空间。
两钢模板7的间距根据支墩尺寸确定,钢板材质为Q235A,厚度不得小于6mm。每只钢模板7和提升井3底板通过底部转轴铰接;第一钢板72和第二钢板73通过转轴铰接。采用铰接的方式,使得第一钢板72和第二钢板73具备适应管道提升的变形能力。第二钢板73顶部中间位置按管道尺寸加工出半圆形状的卡口71(卡口71可按180°的基础支承角设计),第二钢板73的顶部在卡口71两侧各设一个固定吊点,将钢模板7和钢绞线连接。每块第二钢板73上的固定的两根钢绞线在顶板汇集为一根钢绞线。在钢模板7的边缘固定有柔性片74,柔性片74为橡胶材质,用于填补钢模板7和提升井3内部的空隙,可保证在后期灌浆时不发生漏浆和跑浆。
钢绞线在波纹管21中通长设置。钢模板7可在钢绞线牵引下绕连接轴转动,轴连接部位做好保护措施,防止有地下砂水侵入井内时,影响连接轴正常转动。钢模板7在后期提升,形成支墩模板形状。
其中浇筑支墩的灌浆料若采用水泥砂浆,强度不宜低于30MPa;若采用细石混凝土,强度不宜低于C30。
具体工作原理:
步骤1:开槽敷设的提升管道42,在开槽完工后,应根据工程和地质条件,对槽底应进行初步的处理,如浅挖工况换土垫层、深挖工况厚土回填等,在回填时按规范要求进行分层压实。
步骤2:将提升井3、保护套管41和提升管道42按设计标高进行敷设。将提升井3的预制件沿敷设路线等间距布置,其布置满足提升管道42的支墩和支吊架6对间距的要求。
步骤3:在提升井3顶部预留孔位置插入波纹管21,做好孔洞封堵工作,金属波纹管21中钢绞线或吊杆已安装到位。
步骤4:在回填过程中,在保护套管41周边和上部覆土回填时,土体应按设计要求的压实度进行施工,注意在进行波纹管21周边回填时,应保证做好其成品保护工作。
步骤5:在提升井3的正上方接近地表的区域,设置操作井1,波纹管21在操作井1底部预留的孔洞穿入,对孔洞进行封堵,在顶部用可拆卸式的固定锚具(如支承式螺母锚具)将钢绞线和吊杆固定。
步骤6:施工完毕后,监测提升管道42沉降情况。以承插式接头管道为例,提升管道42的柔性接头处设计允许位移量在不得超过其抗震计算得出的位移量,否则用牵引机具通过吊杆和用于管道支撑的支吊架6,直至将管道恢复至原设计标高。因沉降可能是长期存在的过程,此环节有可能重复进行,直至提升管道42的沉降趋于无。若提升管道42沉降在建设期尚未完成,可在运营期继续实施相关操作。
步骤7:在提升管道42沉降完成后,用钢绞线牵引钢模板7转动提升,直至钢模板7的顶部卡口71卡在提升管道42底部。将有钢绞线的波纹管21作为注浆孔道,对提升井3内的钢模板7形成的支墩区域浇筑灌浆料,形成管道基础,注意灌浆前观测模板内有无渗水,抽除积水后浇灌或考虑灌浆料水下浇筑的可行性,另外不可超灌。最终管道工程是由支墩支撑的管道形式。保留操作井1作为后期的观察井。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种预制井内补偿暗埋管道沉降的系统,其特征在于,包括:
预制的操作井,设置在地表;
升降安装组件,其一端与所述操作井可拆卸连接;
预制的提升井,埋在地基内,并位于所述操作井的正下方,所述升降安装组件的另一端延伸至所述提升井内;及
暗埋管道组件,设置在所述提升井内,并与所述升降安装组件连接;
其中,所述暗埋管道组件包括:
保护套管,设置在所述提升井的相对侧壁上,并与所述提升井的内部连通;及
提升管道,套设在所述保护套管内,与所述升降安装组件的另一端连接;
由于,所述提升管道的直径小于所述保护套管的直径,在地基发生沉降需要进行补偿时,调整在所述操作井内的所述升降安装组件使得安装在所述提升井内的提升管道的标高得到调整。
2.根据权利要求1所述的预制井内补偿暗埋管道沉降的系统,其特征在于,所述升降安装组件包括:
波纹管,一端与所述操作井连通,另一端与所述提升井连通;
提升件,套设在所述波纹管内,一端穿过所述波纹管延伸至所述提升井内与提升管道连接;
紧固锚具,设置在所述操作井内,并用于固定所述提升件。
3.根据权利要求2所述的预制井内补偿暗埋管道沉降的系统,其特征在于,所述提升件为吊杆或钢绞线。
4.根据权利要求1或3所述的预制井内补偿暗埋管道沉降的系统,其特征在于,相邻两所述提升管道的连接接口设置在所述提升井内。
5.根据权利要求1或3所述的预制井内补偿暗埋管道沉降的系统,其特征在于,相邻两所述提升管道的连接处位于所述提升井内,然后通过管道柔性接头连接。
6.根据权利要求5所述的预制井内补偿暗埋管道沉降的系统,其特征在于,所述系统进一步包括:
两支吊架,套设在所述提升管道上,并位于相邻两提升管道的连接处两端,所述升降安装组件与所述支吊架连接。
7.根据权利要求1或6所述的预制井内补偿暗埋管道沉降的系统,其特征在于,所述系统进一步包括:
两钢模板,对称安装在所述提升井内,其顶部具有与所述提升管道形状相适配的卡口,使得两所述钢模板之间形成灌浆空间。
8.根据权利要求7所述的预制井内补偿暗埋管道沉降的系统,其特征在于,所述系统进一步包括:
呈半圆弧形的溜槽板,所述溜槽板安装在所述提升管道上,并位于所述升降安装组件下方。
9.根据权利要求8所述的预制井内补偿暗埋管道沉降的系统,其特征在于,所述钢模板包括:
第一钢板,一端与所述提升井的底部铰接;
第二钢板,与所述第一钢板的另一端铰接,远离所述第一钢板的一端设有所述卡口;
柔性片,设置在所述第一钢板和第二钢板与提升井的侧壁之间。
10.根据权利要求7所述的预制井内补偿暗埋管道沉降的系统,其特征在于,所述提升管道在两相对设置的所述钢模板之间的外侧壁上包裹有弹性垫板。
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