CN213014235U - 一种山区高填方地区管廊的地基结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于管廊施工工艺技术领域，公开了一种山区高填方地区管廊的地基结构，适用于山区高填方填挖交界段，所述地基结构分为三个部分：桩基段、换填段和挖方段，其中，换填段自管廊底板向下依次为垫层、钢塑土工格栅和换填材料层，桩基段采用“CFG桩+筏板+锚索+注浆”处理，挖方段、换填段和桩基段可以协同受力，有效减小沉降改善连接处节点受力，同时消除地基回填土次固结沉降影响，确保了地基结构稳定性。

Description

一种山区高填方地区管廊的地基结构

技术领域

本实用新型属于管廊施工工艺技术领域，具体涉及一种山区高填方地区管廊的地基结构。

背景技术

土体沉降，通常被认为包含瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三个部分，其中分层总和法是当前工程实践中最广泛采用的沉降计算方法，也是《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2011)中规定采用的沉降计算方法，对于一般的黏性土压缩层，在分层计算时可以得出各层土在侧向条件下的固结沉降量，在进行沉降量修正时适当考虑了瞬时沉降和固结沉降的三维效应，对次固结沉降，主要采用流变学理论或其他力学模型进行计算，但非常复杂且有关参数不易测定，因此目前的工程实践主要采用半经验法估算次固结沉降，显然，现有的沉降计算方法不可避免的依赖于设计者个人经验及理论功底，具有一定的主观性，且计算结果准确性与否也有待考证。

山区因地形复杂，地势起伏较大，为满足管廊沉降控制要求，嫌多采用桩基处理措施，造假高昂且工期较长。另外，大量的工程实践表明，影响山区高填方地基沉降因素繁多：原地基及填料的工程特性、施工工艺(地基压实度、压实方法和填土速率)、填筑区几何形态和边界条件、施工影响范围内水文地质条件、时间等,且上述各种因素存在着相互影响，并非独立作用于工后沉降系统，根据《城市地下综合管廊运行维护及安全技术标准》(GB51354-2019)管廊沉降最大值为30mm，沉降要求极高，同时现有处理方法基本采用复合地基方案，桩长依据《建筑地基基础设计规范》公式得出，桩长较长，且沉降效果很难保证。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种适用于山区高填方地区管廊的地基结构，该结构包含复合地基结构以及软硬地基过渡段、管廊变形缝等弱连接部位的构造设置，有效保证了地基沉降效果。

为了实现上述目的，本实用新型具体采用以下技术方案：

一种山区高填方地区管廊的地基结构，所述地基结构分为桩基段、换填段和挖方段，所述换填段位于桩基段和挖方段之间，各段地基结构具体如下：

换填段，自管廊底板向下依次为垫层、钢塑土工格栅和换填材料层，所述换填段的钢塑土工格栅沿纵向延伸且两端分别伸入桩基段和挖方段；所述换填材料层采用台阶式，且台阶宽度不小于2m。

桩基段，自管廊底板向下依次为垫层、钢塑土工格栅、褥垫层、CFG桩和筏板，所述CFG桩之间浇筑有注浆材料，所述筏板宽度大于管廊底板宽度，所述筏板两侧均设有若干锚索；所述锚索的两端分别与筏板和山体固定，或述锚索的两端分别与筏板和吊缆固定，所述吊缆与管廊同向设置且两端固定在山体上；

挖方段，自管廊底板向下依次为垫层、钢塑土工格栅和滑动层。

进一步地，在上述技术方案中，所述换填段的钢塑土工格栅伸入桩基段 5-10m，伸入挖方段不小于4m。

进一步地，在上述技术方案中，所述CFG桩的桩长为5-10m，桩径不小于 0.5m，桩间距为0.3～0.6倍桩径。

进一步地，在上述技术方案中，所述褥垫层的厚度为0.4～0.6倍桩径，且最大不超过600mm。

进一步地，在上述技术方案中，所述锚索倾角小于60度，相邻锚索之间的间距为5～10m，所述锚索外侧包裹有钢筋混凝土护管。

进一步地，在上述技术方案中，所述管廊设置有变形缝，所述变形缝处的管廊底板下方设有钢筋混凝土基础，所述钢筋混凝土基础位于垫层下方且沿变形缝对称设置。

本实用新型的有益效果为：

1)采用垫层、钢塑土工格栅、钢筋混凝土基础，有效增加了变形缝两侧管廊的局部连接，减弱桩基换填段两侧由于局部受力不均及地基刚性差异造成的不均匀沉降，确保结构稳定性。

2)采用钢塑土工格栅结合滑动层，不仅可消除挖方段卸荷表层岩石损失造成的微弱变形，同时使换填段、挖方段管廊在整体上形成了悬臂支撑梁效用，增大了锚固长度效应，确保了“挖方段+换填段+桩基段”协同受力，利于减小沉降改善连接处节点受力，同时削弱地基回填土次固结沉降影响。

3)利用锚索、筏板、桩基，对比现有规范设计要求，可有效减少设计桩长，同时无需考虑填土工后沉降影响，极大减少施工周期。

4)CFG桩基侧注浆，注浆区域为筏板至褥垫层，有效增大桩体两侧侧磨阻力，结合下部筏板，可减小锚索受力，节省造价，同时便于结构稳定。

附图说明

图1为实施例1中桩基段地基结构示意图；

图2为实施例1中桩基段地基结构剖面放大图；

图3为实施例2中管廊的地基结构剖面示意图；

图4为图3中部分区域放大图；

图中：1-筏板，2-CFG桩，3-锚索，4-注浆，5-褥垫层，6-钢塑土工格栅， 7-垫层，8-滑动层，9-换填材料层，10-吊缆，11-管廊。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型，以下通过具体实施例及其附图对本实用新型作进一步阐述，但并不作为对实用新型的限定。

需要说明的是，本专利中所述的高填方地区具体指的是山区中山峰之间的高填方地区，本专利根据管廊与山体的距离关系以及管廊底板下软弱土层的厚度H，将管廊地基结构分为3个部分，即桩基段、换填段和挖方段，桩基段是管廊裸露在山体外的部分，挖方段是管廊穿过山体的部分，换填段是桩基段和挖方段之间的连接过渡段；桩基段和换填段的区别在于管廊底板下方软弱土层的厚度H，当软弱土层的厚度较大时，管廊地基采用桩基结构，即桩基段；当软弱土层的厚度较小时，管廊地基采用换填处理，即换填段。

实施例1

本实施例适用于穿越横向山体中间的高填方地区，即管廊两侧有山体。

如图1～2所示，一种山区高填方地区管廊的地基结构，包括桩基段、换填段和挖方段，换填段位于桩基段和挖方段之间。其中，换填段的软弱土层厚度小于等于3m，桩基段的软弱土层厚度大于3m。

换填段的地基结构(可参考图4)具体为：自管廊11底板向下依次为垫层7、钢塑土工格栅6和换填材料层9。换填段的钢塑土工格栅6沿纵向(即管廊长度方向)延伸且两端分别伸入桩基段和挖方段，具体的，该格栅伸入桩基段5-10m，伸入挖方段不小于4m。换填材料层可选砂砾石，用砂砾石换填软弱土层，并采用台阶式回填，回填坡率为1/5～1/2，内侧倾斜4°，台阶宽度不小于2m。

桩基段的地基结构具体为：采用“CFG桩+筏板+锚索+注浆”处理，具体为自管廊底板向下依次为垫层7、钢塑土工格栅6、褥垫层5、CFG桩2和筏板1， CFG桩2之间填充有注浆材料4，注浆材料的区域为筏板1至褥垫层5之间。筏板1宽度大于管廊底板宽度，具体的，筏板1两侧可各超过管廊底板0.5～1.0m。锚索3用于固定筏板，其两端分别与筏板1和山体固定连接，且其倾角α小于 60°，相邻锚索3的间距为5～10m；还可以在锚索3外侧套设钢筋混凝土护管，且护管强度不低于C40。CFG桩2的桩长为5-10m，桩径依据钻孔施工器械决定，不得小于0.5m，桩间距为0.3～0.6倍桩径，CFG桩2的底端和与筏板1顶面相连接。注浆材料4填充在CFG桩2之间的空隙，其填充工艺可为：待CFG桩桩身强度达到设计要求值后，进行注浆，注浆材料为水泥，水灰比0.8～1.2，注浆量为回填区域填料的15％～30％之间，注浆范围为筏板顶部至褥垫层底部，宽度范围为褥垫层范围内。褥垫层5铺设在桩基顶部，褥垫层材料可采用砂砾石、级配碎石，褥垫层厚度可取0.4～0.6倍桩径，最大不超过600mm。施工顺序为先筏板、桩基、锚索、注浆加密、褥垫层、钢塑土工格栅、垫层、上部管廊结构。

挖方段的地基结构(可参考图4)具体为：自管廊底板向下依次为垫层7、钢塑土工格栅6和滑动层8，滑动层8是大约100mm厚的砂垫层。施工时，将岩基表层铲去，用砂垫层换填即可。

换填段、桩基段和挖方段的垫层均为混凝土垫层。

现有技术中，管廊均由很多相同的节拼接而成，那么拼接处就会形成变形缝，在具体的实施例中，变形缝可每隔20m设置一个，且宜设在桩基段和换填段交界处。在变形缝处设有钢筋混凝土基础，该钢筋混凝土基础位于垫层7下方即垫层7和钢塑土工格栅6之间，且沿变形缝对称设置。

实施例2

本实施例适用于穿越纵向山体之间的高填方地区，即管廊长度方向的两端有山体，或两侧无固定锚索用的山体。

与实施例1不同的是，如图3-4所示，两个山体之间设有两条吊缆10，且吊缆方向与管廊11的长度方向平行且位于管廊11的两侧，锚索3的两端分别与筏板1和同侧的吊缆10固定连接，锚索3与吊缆10垂直连接。

当然，以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外，本实用新型还可以有其它实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型所要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种山区高填方地区管廊的地基结构，其特征在于，所述地基结构包括桩基段、换填段和挖方段，所述换填段位于桩基段和挖方段之间；

所述换填段，自管廊底板向下依次为垫层、钢塑土工格栅和换填材料层，所述换填段的钢塑土工格栅沿纵向延伸且两端分别伸入桩基段和挖方段；

所述桩基段，自管廊底板向下依次为垫层、钢塑土工格栅、褥垫层、CFG桩和筏板，所述CFG桩之间浇筑有注浆材料，所述筏板宽度大于管廊底板宽度，所述筏板两侧均设有若干锚索；

所述锚索的两端分别与筏板和山体固定；

或所述锚索的两端分别与筏板和吊缆固定，所述吊缆与管廊同向设置且两端固定在山体上；

所述挖方段，自管廊底板向下依次为垫层、钢塑土工格栅和滑动层。

2.根据权利要求1所述的地基结构，其特征在于，所述换填段的钢塑土工格栅伸入桩基段5-10m，伸入挖方段不小于4m。

3.根据权利要求1所述的地基结构，其特征在于，所述换填段的换填材料层呈台阶式。

4.根据权利要求1所述的地基结构，其特征在于，所述CFG桩的桩长为5-10m，桩径不小于0.5m，桩间距为0.3～0.6倍桩径。

5.根据权利要求1所述的地基结构，其特征在于，所述褥垫层的厚度为0.4～0.6倍桩径，且最大不超过600mm。

6.根据权利要求1所述的地基结构，其特征在于，所述相邻锚索之间的间距为5～10m，所述锚索外侧包裹有钢筋混凝土护管。

7.根据权利要求1所述的地基结构，其特征在于，所述管廊设置有变形缝，所述变形缝处的管廊底板下方设有钢筋混凝土基础，所述钢筋混凝土基础位于垫层下方且沿变形缝对称设置。

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