CN114718116A - 不良地质条件下市政管网施工支护一体化结构及施工方法 - Google Patents

不良地质条件下市政管网施工支护一体化结构及施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种不良地质条件下市政管网施工支护一体化结构，包括于不良地基处开挖形成的沟槽，沟槽底部嵌设有多个沟槽软基桩，各沟槽软基桩均露出沟槽底部一定长度，并于沟槽底部铺设碎石层；沟槽软基桩左右两侧且紧贴沟槽外壁布设有嵌入沟槽底部的侧向支护桩；沟槽软基桩、侧向支护桩及碎石层相配合形成不良地基支撑结构；每侧侧向支护桩之间通过防护板纵向固定连接，且两侧侧向支护桩之间通过支撑构件横向固定连接，侧向支护桩、防护板及支撑构件相配合形成开挖边坡支护结构。本发明的一体化的施工结构，兼顾了软基处理、安全文明施工、支护工程等市政管道挖掘上常遇到的问题，减少了部分争议性的推诿，促进工程的快速开展。

Description

不良地质条件下市政管网施工支护一体化结构及施工方法
技术领域
本发明涉及城市市政管网基础施工加固领域，具体涉及一种不良地质条件下市政管网施工支护一体化结构及施工方法。
背景技术
市政管道作为城市的命脉所在，在城市发展中具有举足轻重的地位，作为城市居民日常生活的必要设施，市政管道质量直接影响城市发展及居民的生活质量。由于部分市政管道所处位置地下水丰富，且地下土质多以淤泥或淤泥质土为主，管道安装过程中易发生安全事故，同时安装好的管道易受外部不良地质条件影响，发生管道形变、位移等情况，从而影响管道质量，产生管道破坏等情况。传统的钢板桩支护工艺，虽也可起到相应的支护作用，但其施工过程中不可避免造成的低频振动使其不宜在城市密集区采用。本发明均采用静压方式进行施工，在节约施工场地的同时，不会对周边建筑物造成震动损害。为预防因不良地质及外部因素影响导致的管道破坏、质量下降等情况的发生，同时增加在城市建筑密集区的可操作性。可对管道安装必要支撑及支护，强化管道刚度，保证管道质量。
如果城市管道基础的土质为淤泥或淤泥质土等不良地质条件，在安装及后期运行市政管道时，极易受外部因素影响导致位移、变形、漏水甚至是破坏等现象。安装及后期运营导致位移、变形及渗漏等现象的主要因素如下：
(1)沿海(河)城市内的地下管道的基础，多为海洋环境沉积相、大陆环境沉积相，其地质层多为淤泥或淤泥质土等不良地质土层。淤泥或淤泥质土的渗透力差，压缩性高，抗剪强度低，触变性强，受到外界扰动时，极易产生触变或液化，引起管道位移、变形及漏水等破坏。
(2)施工过程中，因施工机械及其他因素产生不均匀的垂直应力，导致沟槽周边土壤发生扰动、变形，进而导致管道在沟槽内产生位移、变形。
(3)管道底部及管道两侧基础土质为淤泥质土，在管槽回填完成后，需将用作支护的构件进行拔除，在拔除支护构件时不可避免会将沟槽侧向土方带走，导致沟槽侧向产生空洞，在后期管槽自然沉降时，易造成管道位移、变形及渗漏等破坏。
(4)管道在后期运行过程中，可能受到交通车辆、上部建筑物及其他上部构筑物传来的荷载，上述荷载可能将导致管道位移、变形及渗漏等破坏。
(5)随着在城市的高速发展，在后续城市基础建设时，必然会涉及土方开挖等施工内容，此举可能会扰动原有管道，可能导致管道位移、变形及渗漏等破坏。
上述因素均可能造成管道位移、变形、渗漏等现象，因市政管道在城市发展中具有举足轻重的地位，市政管网出现质量问题将会影响城市运行，进而影响居民生活，造成较大的经济损失。为此，针对不良地质条件的管道施工，在安装管道前应合理设置可靠的支撑及沟槽支护结构，保证管道质量。
基于上述情况，本发明提出了一种不良地质条件下市政管网施工支护一体化结构及施工方法，可有效解决以上问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，结合沿海(河)城市管道基础地质情况和管道安装施工方案，针对在不良地质条件下的管道基础，保证管道安装质量，简化市政管道施工流程，加快市政管道施工进度，延长市政管道使用周期，降低市政管道后期成本投入，提供一种安全的支护结构及相应的施工方法。
为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：
一方面，本发明提供一种不良地质条件下市政管网施工支护一体化结构，包括于不良地基处开挖形成的沟槽，所述沟槽底部沿其延伸方向间隔嵌设有多个沟槽软基桩，所述各沟槽软基桩均露出沟槽底部一定长度，并于沟槽底部铺设碎石层至沟槽软基桩顶部；所述沟槽软基桩左右两侧且紧贴沟槽外壁布设有嵌入沟槽底部的侧向支护桩；所述沟槽软基桩、侧向支护桩及碎石层相配合形成不良地基支撑结构；
每侧侧向支护桩之间通过防护板纵向固定连接，且两侧侧向支护桩之间通过支撑构件横向固定连接，所述侧向支护桩、防护板及支撑构件相配合形成开挖边坡支护结构。
作为本发明的一种优选技术方案，所述沟槽软基桩和侧向支护桩均采用行走式打桩设备打入沟槽中。
作为本发明的一种优选技术方案，还包括位于沟槽内的回填料，每层回填厚度不大于20cm，并铺满整个沟槽。
作为本发明的一种优选技术方案，所述侧向支护桩顶高程高于沟槽软基桩，且侧向支护桩、沟槽软基桩及支撑构件之间围设形成安装管道的空间。
作为本发明的一种优选技术方案，所述碎石层回填厚度不小于30cm，并铺满整个沟槽底部。
另一方面，本发明还提供一种不良地质条件下市政管网施工支撑与支护一体化结构的施工方法，包括以下步骤：
a、依照设计图纸，在拟建市政管道位置开挖沟槽至地面标高一定深度以下；
b、待沟槽开挖至设计底标高后，采用行走式打桩设备在沟槽底部两侧打入一定长度的侧向支护桩，并采用紧固件将防护板首尾相接安装于侧向支护桩上，起到边坡支护作用；
c、采用行走式打桩设备在位于侧向支护桩内侧的沟槽底部打入一定长度的侧向支护桩，并露出沟槽底部一定长度；
d、在已开挖完成的沟槽底部及沟槽软基桩周边铺设碎石层，并与沟槽软基桩的顶部齐平；
e、将支撑构件安装于侧向支护桩节点处，每道侧向支护桩均布置一道支撑构件，并使用紧固件在连接处进行固定；
f、依照市政管道安装相关施工规范及相应图纸，对沟槽内管道进行安装施工；
g、管道安装程序验收合格后，拆除防护板、支撑构件，该些构件可重复利用；
h、使用符合工程要求的回填料进行沟槽回填，并依照相关设计图纸要求对市政管道表层硬化进行施工。
作为本发明的一种优选技术方案，侧向支护桩长度和沟槽软基桩长度需根据拟建市政管道位置软弱土层厚度计算确定。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤b中进一步包括，侧向支护桩施工后截掉多余部分，截掉后的侧向支护桩与沟槽顶部的距离可以根据沟槽回填恢复措施进行调整。
作为本发明的一种优选技术方案，所述紧固件为铁制类钉扣材料，包括大尺寸射钉、抓钉。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明开创性的将市政管道软弱基础支撑及侧向支撑一体，在简化了工序的前提下，进一步加强了沟槽支护的刚度及整体性，强化市政管道总体质量，提高市政管道使用周期，进而起到降低市政管道后期成本投入的作用。
(2)本发明使用永久性沟槽底部及侧向支护，可避免因市政管道完成回填后拆除支护引起的二次沉降、扰动。在后期设备运行过程中，永久性支护也可持续保护市政管网，避免因其他外力导致的管道位移、变形及漏水等破坏。
附图说明
图1是本发明的打桩现场平面图；
图2是本发明的支护一体化及管道安装剖面图；
图3是本发明的支护一体化及管道安装平面图；
图4是本发明的沟槽回填完成后的剖面图。
附图标记：1、行走式打桩设备；2、沟槽软基桩；3、侧向支护桩；4、防护板；5、支撑构件；6、管材；7、回填料；8、沟槽；9、碎石层。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
下面结合附图1～4和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
如图1至4所示，本实施例提供了一种不良地质条件下基础处理、边坡支护一体化结构，包括于不良地基处开挖形成的沟槽(沟槽开挖深度为H)，沟槽内具有不良地基支撑结构和开挖边坡支护结构；其中，沟槽软基桩2、侧向支护桩3及碎石层11相配合整体形成不良地基支撑结构；侧向支护桩3，防护板4及支撑构件5相配合整体形成开挖边坡支护结构。
其中，所述沟槽软基桩2、侧向支护桩3可采用松木桩、混凝土桩、混凝土仿松木桩、铁质支护桩等，沟槽软基桩2(长度为L2)打入不良地质中改良基础的地基承载力，避免地基的不均匀沉降、克服因不同土层地质造成的管道铺设质量；侧向支护桩3(长度为L1，L1＞L2)紧贴沟槽外壁打入不良地质一定深度，一方面加强了沟槽软基桩2的改良作用，同时为沟槽提供侧向的支撑力，提高沟槽的抗滑稳定性，预防沟槽边坡坍塌、沉陷等破坏，此两种桩的打入深度根据地质勘查资料及现场实际情况进行确定。
其中，所述防护板4与支撑构件5根据侧向支护桩3所使用的材质相应调整为同一材质，通过同侧向支护桩3的组合，将原来的线性加固形成整个沟槽边坡面的保护，加强侧向支护桩的支护效果，在管材6安装后可以直接拆除回收再利用。
基于上述结构，采用上述软基处理及支护一体化结构的施工方法，包括以下步骤(以松木桩作为材质)：
A、原有路面道路通过工程机械切割、破碎，形成基本的作业面；
B、开挖500mm深的工作面，初步判断出该作业面地质条件同勘测情况相符，或者具备不良地质处理的必要；
C、沿着作业面两侧使用行走式打桩设备1打入侧向支护桩3，间距1100m，根据地质勘查资料及现场情况调整打入深度，进入持力层1.5倍侧向支护桩3直径D，侧向支护桩3施工后截掉多余部分，截掉后的侧向支护桩3距离管槽顶部h可以根据沟槽回填恢复措施进行调整；
D、采用紧固件(铁制类钉扣材料，如大尺寸射钉、抓钉)固定防护板4(木质模板)到侧向支护桩3上，起到边坡支护作用；
E、通过行走式打桩设备1将沟槽软基桩2打入到开挖的管槽中间，呈三角形布置如图3，间距600mm，打入深度根据地勘资料或根据现场实际情况，进入持力层或者无法再进为止，通过电锯等工具截掉多余部分，截掉后的沟槽软基桩2露出管槽底部100mm，铺设碎石层11于沟槽软基桩2顶平齐；
F、根据需要安装的管道类型设置适合的支撑间距，采用紧固件(铁制类钉扣材料，如大尺寸射钉、抓钉)固定支撑构件5，该部件对侧向侧向支护桩3起到再加固的作用；
G、根据工程类型安装回填料7，符合相关的工程要求；
H、管道安装程序验收合格后，拆除构件防护板4、支撑构件5，堆放保存措施保障到位该些构件重复利用，循环使用；
I、使用符合工程要求的回填料7进行管槽回填，回填高度至侧向支护桩3顶平齐；并根据工程要求恢复侧向支护桩3与沟槽9顶之间的高差h部分的工程；
J、依照相关设计图纸要求对市政管道表层硬化进行施工。
本发明对于推进市政管道工程进程具有良好的作用，一体化的施工结构，兼顾了软基处理、安全文明施工、支护工程等市政管道挖掘上常遇到的问题，减少了部分争议性的推诿，促进工程的快速开展。
依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的一种不良地质条件下市政管网施工支护一体化结构，并且能够产生本发明所记载的积极效果。
如无特殊说明，本发明中，若有术语“长度”、“宽度”、“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是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，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。
除非另有明确的规定和限定，本发明中，若有术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种不良地质条件下市政管网施工支护一体化结构，其特征在于：包括于不良地基处开挖形成的沟槽，所述沟槽底部沿其延伸方向间隔嵌设有多个沟槽软基桩，所述各沟槽软基桩均露出沟槽底部一定长度，并于沟槽底部铺设碎石层至沟槽软基桩顶部；所述沟槽软基桩左右两侧且紧贴沟槽外壁布设有嵌入沟槽底部的侧向支护桩；所述沟槽软基桩、侧向支护桩及碎石层相配合形成不良地基支撑结构；
每侧侧向支护桩之间通过防护板纵向固定连接，且两侧侧向支护桩之间通过支撑构件横向固定连接，所述侧向支护桩、防护板及支撑构件相配合形成开挖边坡支护结构。
2.根据权利要求1所述的一种不良地质条件下市政管网施工支护一体化结构，其特征在于：所述沟槽软基桩和侧向支护桩均采用行走式打桩设备打入沟槽中。
3.根据权利要求1所述的一种不良地质条件下市政管网施工支护一体化结构，其特征在于：还包括位于沟槽内的回填料，每层回填厚度不大于20cm，并铺满整个沟槽。
4.根据权利要求1所述的一种不良地质条件下市政管网施工支护一体化结构，其特征在于：所述侧向支护桩顶高程高于沟槽软基桩，且侧向支护桩、沟槽软基桩及支撑构件之间围设形成安装管道的空间。
5.根据权利要求1所述的一种不良地质条件下市政管网施工支护一体化结构，其特征在于：所述碎石层回填厚度不小于30cm，并铺满整个沟槽底部。
6.一种如权利要求1～5任一项所述的一种不良地质条件下市政管网施工支撑与支护一体化结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、依照设计图纸，在拟建市政管道位置开挖沟槽至地面标高一定深度以下；
b、待沟槽开挖至设计底标高后，采用行走式打桩设备在沟槽底部两侧打入一定长度的侧向支护桩，并采用紧固件将防护板首尾相接安装于侧向支护桩上，起到边坡支护作用；
c、采用行走式打桩设备在位于侧向支护桩内侧的沟槽底部打入一定长度的侧向支护桩，并露出沟槽底部一定长度；
d、在已开挖完成的沟槽底部及沟槽软基桩周边铺设碎石层，并与沟槽软基桩的顶部齐平；
e、将支撑构件安装于侧向支护桩节点处，每道侧向支护桩均布置一道支撑构件，并使用紧固件在连接处进行固定；
f、依照市政管道安装相关施工规范及相应图纸，对沟槽内管道进行安装施工；
g、管道安装程序验收合格后，拆除防护板、支撑构件，该些构件可重复利用；
h、使用符合工程要求的回填料进行沟槽回填，并依照相关设计图纸要求对市政管道表层硬化进行施工。
7.根据权利要求6所述的一种不良地质条件下市政管网施工支护一体化结构的施工方法，其特征在于：侧向支护桩长度和沟槽软基桩长度需根据拟建市政管道位置软弱土层厚度计算确定。
8.根据权利要求6所述的一种不良地质条件下市政管网施工支护一体化结构的施工方法，其特征在于：步骤b中进一步包括，侧向支护桩施工后截掉多余部分，截掉后的侧向支护桩与沟槽顶部的距离可以根据沟槽回填恢复措施进行调整。
9.根据权利要求6所述的一种不良地质条件下市政管网施工支护一体化结构的施工方法，其特征在于：所述紧固件为铁制类钉扣材料，包括大尺寸射钉、抓钉。
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