CN115978354A - 一种防止地下管线变形的主动保护装置及保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防止地下管线变形的主动保护装置及保护方法，包括：在管线和基坑之间开设多个钻孔，钻孔沿管线延伸方向排列分布；在每个钻孔内设置承力结构和弹性施力结构；承力结构设置于靠近基坑的一侧，用于承载弹性施力装置产生的压力；弹性施力结构设置于靠近管线的一侧，用于向管线侧的土体主动施力。本发明施工措施对管线周围土体扰动影响小、工序简单；在管线变形影响的主要深度范围内设置弹性施力结构，使弹性膨胀袋体其余三面变形受限，保证袋体主要向管线方向膨胀变形；通过弹性膨胀袋体结合钻孔内布设的压力传感器，实现对土体加压变形的主动、定量控制；实用性广泛，弹性体材料适用于各类尺寸形式埋深的管线保护，且成本较低。
Description
技术领域
本发明公开了一种防止地下管线变形的主动保护装置及保护方法，属于管线保护技术领域。
背景技术
地下管线是保障城市运行的重要基础设施，地下管线的数量和规模越来越大，构成状况越来越复杂。在城市建设中，地下空间利用不断推进，随之而来的地下施工也越来越多，地下工程开挖直接影响管线的安全，现有的施工过程中管线保护多为被动保护，采用刚性保护套设置在管线周围，这种保护方式不仅工序复杂，而且本身保护工程措施又会对管线周边土体产生扰动及不可逆影响。
发明内容
本申请的目的在于，提供一种防止地下管线变形的主动保护装置及保护方法。为实现上述目的，具体方案如下：
一种防止地下管线变形的主动保护装置，包括多个钻孔、设置于每个所述钻孔内的承力结构和弹性施力结构；
多个所述钻孔设置在管线和基坑之间，并沿所述管线延伸方向排列分布；
所述承力结构设置于靠近所述基坑的一侧，用于承载所述弹性施力装置产生的压力；
所述弹性施力结构设置于靠近所述管线的一侧，用于向所述管线侧的土体主动施力。
优选的，所述弹性施力结构包括弹性膨胀袋体、注浆管和止浆阀；
所述注浆管与所述弹性膨胀袋体连通；
所述止浆阀设置在所述注浆管上。
优选的，还包括压力传感器和压力读取单元；
所述压力传感器设置在靠近所述管线一侧的所述钻孔内；
所述压力读取单元设置在所述钻孔外，并与所述压力传感器连接。
优选的，所述钻孔的孔径为300mm～600mm；
所述钻孔的孔深大于所述管线的埋深。
优选的，所述承力结构为混凝土或钢筋混凝土。
优选的，所述弹性膨胀袋体顶部设置盖板，所述注浆管穿过所述盖板。
一种防止地下管线变形的主动保护方法，包括：
在管线和基坑之间开设多个钻孔，所述钻孔沿所述管线延伸方向排列分布；
在每个所述钻孔内设置承力结构和弹性施力结构；
所述承力结构设置于靠近所述基坑的一侧，用于承载所述弹性施力装置产生的压力；
所述弹性施力结构设置于靠近所述管线的一侧，用于向所述管线侧的土体主动施力。
作为一种改进，在每个所述钻孔内设置承力结构和弹性施力结构，具体包括：
在每个所述钻孔内插入分区模具，将所述钻孔分为靠近所述基坑的第一区域和靠近所述管线的第二区域；
在所述第一区域内设置混凝土或钢筋混凝土，作为承力结构；
去除所述分区模具，在所述第二区域内设置弹性施力结构。
作为一种改进，所述弹性施力结构包括弹性膨胀袋体、注浆管和止浆阀；
所述注浆管与所述弹性膨胀袋体连通；
所述止浆阀设置在所述注浆管上；
则在所述第二区域内设置弹性施力结构，具体包括：
在所述第二区域内设置弹性膨胀袋体；
通过所述注浆管向所述弹性膨胀袋体注浆，直至压力读取单元的读取的压力值达到预设值，关闭止浆阀。
作为一种改进，在所述第二区域内设置弹性膨胀袋体之后还包括：
在所述第二区域内设置盖板，所述盖板位于所述弹性膨胀袋体的顶部；
所述注浆管穿过所述盖板。
本发明的有益效果：本发明施工措施对管线周围土体扰动影响较小，且工序简单；本发明在管线变形影响的主要深度范围内设置弹性施力结构，使弹性膨胀袋体其余三面变形受限，保证袋体主要向管线方向膨胀变形；通过弹性膨胀袋体结合钻孔内布设的压力传感器，实现对土体加压变形的主动、定量控制；实用性广泛，弹性体材料适用于各类尺寸形式埋深的管线保护，且成本较低。
附图说明
图1为管线与钻孔基坑位置俯视图；
图2为管线、保护装置及基坑切面图；
图3为保护方法中第一步骤对应的施工结构图；
图4为保护方法中第二步骤对应的施工结构图；
图5为保护方法中第三步骤对应的施工结构图；
图6为管线埋深不一致时管线与钻孔深度示意图。
图中：1、管线；2、钻孔；3、基坑支护结构；4、基坑支撑结构；21、承力结构；22、弹性膨胀袋体；23、压力传感器；24、压力读取单元；25、注浆管；26、盖板；27、止浆阀；28、浆液；29、回填土体。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
开挖基坑，完成基坑支护施工，包含基坑支护结构3、基坑支撑结构4等。基坑施工过程中记录管线变形。根据管线附近基坑的开挖深度决定施工方案，如果基坑深度较小，则可等基坑施工结束后，根据管线的变形监测情况，进行本方案的工序。如果基坑深度较大，可结合管线变形监测情况与基坑工程同步施工，基坑开挖一半，即可注浆加压，基坑开挖到底，再继续注浆加压。
如图1-6所示，在一个实施例中，公开了一种防止地下管线变形的主动保护装置及保护方法，包括：
如图1所示，在管线和基坑之间，沿管线1延伸方向排列分布多个钻孔2，其中钻孔2的孔径为：300mm～600mm，钻孔2的净间距一般大于200mm，但也不宜太大，孔径及孔间距一般根据基坑深度、管线埋深、管线直径以及土质等综合情况进行调整。具体的，本实施例中，钻孔的孔径为：400mm，钻孔的净间距为300mm。钻孔2深度大于管线1埋深，如图6所示，同一管线1埋深变化时钻孔2深度也随时之变化。钻孔2完成后，对钻孔2进行清理。
钻孔2清理完成后首先将钻孔2分为两个区域，包括使用分区模具插入钻孔2，分区模具可选择木模或钢模等，本实施例中选择木模作为分区模具，将钻孔2沿其延伸方向分为靠近基坑的第一区域和靠近管线1的第二区域两侧，在第一区域设置承力结构21，承力结构21为混凝土结构或钢筋混凝土结构等，具体的，本实施例中在第一区域内设置钢筋笼后浇筑混凝土，使其强度稳定，形成承力结构21。待钢筋混凝土结构凝固后，去除分区模具。去除分区模具后在孔口处对承力结构21进行固定。具体的，可采用在承力结构21顶部设置膨胀环，利用钢丝连接膨胀环，将其连接在固定设施上，避免承力结构21发生倾斜变形。完成钻孔2分区并对第一区域处理后结构如图3所示。
在第二区域设置弹性施力结构。弹性施力结构包括弹性膨胀袋体22、注浆管25和止浆阀27，注浆管25与弹性膨胀袋体22连通，止浆阀27设置在注浆管25上。在钻孔2内第二区域靠近管线一侧的内壁设置压力传感器23，具体的，压力传感器型号为SCYG315，本型号具有超薄、防水、防油、稳定性高，动静态性能好等优点，适合测量软土、沙土和填土中埋设点土体的压力变化。在钻孔2外设置压力读取单元24，压力读取单元24与压力传感器23连接，在弹性膨胀袋体22顶部设置盖板26，注浆管25穿过盖板26，防止弹性膨胀袋体22向顶部变形。钻孔2内保护装置完成后，其与管线1、基坑的切面图如图2所示。
如图4所示，在基坑开挖过程中，靠近管线1一侧土体产生变形，通过注浆管25向弹性膨胀袋体22内注入浆液28，浆液28可以选择发泡混凝土、速凝水泥浆体等，本实施例中选用发泡混凝土作为浆液28，向膨胀袋体22注入发泡混凝土，使袋体膨胀，袋体注浆膨胀后，因袋体底部受限，顶部受盖板26限制，靠近基坑一侧受承力结构21限制，使得袋体主要向靠近管线1一侧方向膨胀，并产生较大的压力，袋体与钻孔2壁贴合，通过设置在钻孔2第二区域靠近管线一侧的钻孔内的压力传感器23向压力读取单元24传递压力变化，其中压力传感器23可以设置在靠近管线一侧的钻孔内壁，也可以设置在膨胀袋体22外壁。本实施例中压力传感器23设置在靠近管线一侧的钻孔内壁。其中所施加压力的大小通过向弹性膨胀袋体22内注浆多少调节。即通过对靠近管线1一侧孔壁施加压力的调节，实现对靠近管线1一侧土体主动施压，继而实现对管线1变形的调节。具体的，当向弹性膨胀袋体22内注入浆液28，至压力读取单元的读取的压力值达到预设值，关闭止浆阀。并撤掉压力读取单元24及注浆管25，并向钻孔2第二区域内回填土体29，如图5所示，形成防止地下管线1变形的主动保护。
本发明施工措施对管线周围土体扰动影响较小，且工序简单；本发明在管线变形影响的主要深度范围内设置弹性施力结构，使弹性膨胀袋体其余三面变形受限，保证袋体主要向管线方向膨胀变形；通过弹性膨胀袋体结合钻孔内壁布设的压力传感器，实现对土体加压变形的主动、定量控制；实用性广泛，弹性体材料适用于各类尺寸形式埋深的管线保护，且成本较低。
以上实施例仅表达了本发明的一种实时方式，其描述较为具体和详细，但不能因此而理解为对本发明专利的范围约束。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应该以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种防止地下管线变形的主动保护装置，其特征在于，包括多个钻孔、设置于每个所述钻孔内的承力结构和弹性施力结构；
多个所述钻孔设置在管线和基坑之间，并沿所述管线延伸方向排列分布；
所述承力结构设置于靠近所述基坑的一侧，用于承载所述弹性施力装置产生的压力；
所述弹性施力结构设置于靠近所述管线的一侧，用于向所述管线侧的土体主动施力。
2.根据权利要求1所述的一种防止地下管线变形的主动保护装置，其特征在于，所述弹性施力结构包括弹性膨胀袋体、注浆管和止浆阀；
所述注浆管与所述弹性膨胀袋体连通；
所述止浆阀设置在所述注浆管上。
3.根据权利要求1所述的一种防止地下管线变形的主动保护装置，其特征在于，还包括压力传感器和压力读取单元；
所述压力传感器设置在靠近所述管线一侧的所述钻孔内；
所述压力读取单元设置在所述钻孔外，并与所述压力传感器连接。
4.根据权利要求1所述的一种防止地下管线变形的主动保护装置，其特征在于，所述钻孔的孔径为300mm～600mm；
所述钻孔的孔深大于所述管线的埋深。
5.根据权利要求1所述的一种防止地下管线变形的主动保护装置，其特征在于，所述承力结构为混凝土或钢筋混凝土。
6.根据权利要求2所述的一种防止地下管线变形的主动保护装置，其特征在于，所述弹性膨胀袋体顶部设置盖板，所述注浆管穿过所述盖板。
7.一种防止地下管线变形的主动保护方法，其特征在于，包括：
在管线和基坑之间开设多个钻孔，所述钻孔沿所述管线延伸方向排列分布；
在每个所述钻孔内设置承力结构和弹性施力结构；
所述承力结构设置于靠近所述基坑的一侧，用于承载所述弹性施力装置产生的压力；
所述弹性施力结构设置于靠近所述管线的一侧，用于向所述管线侧的土体主动施力。
8.根据权利要求7所述的一种防止地下管线变形的主动保护方法，其特征在于，在每个所述钻孔内设置承力结构和弹性施力结构，具体包括：
在每个所述钻孔内插入分区模具，将所述钻孔分为靠近所述基坑的第一区域和靠近所述管线的第二区域；
在所述第一区域内设置混凝土或钢筋混凝土，作为承力结构；
去除所述分区模具，在所述第二区域内设置弹性施力结构。
9.根据权利要求8所述的一种防止地下管线变形的主动保护方法，其特征在于，所述弹性施力结构包括弹性膨胀袋体、注浆管和止浆阀；
所述注浆管与所述弹性膨胀袋体连通；
所述止浆阀设置在所述注浆管上；
则在所述第二区域内设置弹性施力结构，具体包括：
在所述第二区域内设置弹性膨胀袋体；
通过所述注浆管向所述弹性膨胀袋体注浆，直至压力读取单元读取的压力值达到预设值，关闭止浆阀。
10.根据权利要求9所述的一种防止地下管线变形的主动保护方法，其特征在于，在所述第二区域内设置弹性膨胀袋体之后还包括：
在所述第二区域内设置盖板，所述盖板位于所述弹性膨胀袋体的顶部；
所述注浆管穿过所述盖板。
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