一种管涵的变形控制结构及施工方法与流程

1.本发明涉及建筑工程技术领域，具体是一种管涵的变形控制结构及施工方法。


背景技术：

2.管涵指埋在地下的水管，可作为地面标高以下的水道，通常采用工程预制钢筋混凝土管的成品管节，管节端面形式分为圆形、椭圆形和卵形等等，由于管涵由若干成品管节连接而成，所以对管节连接处的需要重点支撑，避免管涵连接处变形开裂。
3.其中在富水软土地区进行管涵的修筑时，由于此类地区地下水位高，变形大，土体支撑能力较弱，增加的管涵在软土地基中的修筑难度，同时在软土地基中修筑的管涵上部同时修筑引航道等挡墙、路堤时，需要进一步严格控制底部的软土地基的变形量，从而减少软土地基对管涵的影响。
4.现有在软土地基中修筑管涵所在地基上部修筑引航路、路堤时，由于软土地基缺少足够的支撑，导致软土地基发生较大的变形的问题，从而影响管涵的稳定性，使得管涵发生开裂和沉降等等问题，严重时造成管节脱节和漏水等等问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种管涵的变形控制结构及施工方法，以解决在现有在软土地基中修筑管涵所在地基上部修筑引航路、路堤时，由于软土地基缺少足够的支撑，导致软土地基发生较大的变形的问题，从而影响管涵的稳定性，使得管涵发生开裂和沉降等等问题，严重时造成管节脱节和漏水等等问题。
6.为实现上述目的，本发明提供一种管涵的变形控制结构：包括管涵以及支撑管涵的支撑结构，所述管涵通过若干管节连接而成，管涵部分管节上部支撑有重力件，所述重力件包括挡墙，所述支撑结构包括支撑结构ⅰ以及支撑结构ⅱ，所述管涵放置在支撑结构ⅰ支撑的基坑内，通过支撑结构ⅰ支撑管涵避免其横向变形，通过设置在基坑底部的支撑结构ⅱ与管涵底部接触进行支撑，避免管涵竖直方向变形。
7.作为本发明方案的进一步解释：其中所述支撑结构ⅰ包括设置在管涵两侧的支撑部ⅰ，所述支撑部ⅰ包括若干灌注桩ⅰ，若干灌注桩ⅰ异于固定管涵的一侧通过支撑地基ⅰ支撑固定，支撑地基ⅰ包括硬质土层ⅰ，通过包括硬质土层ⅰ协助设置在管涵两侧的若干灌注桩ⅰ对管涵进行横向支撑；
8.所述支撑结构ⅱ包括支撑部ⅱ以及支撑地基ⅱ，所述支撑地基ⅱ包括硬质土层ⅱ，通过硬质土层ⅱ对未处于挡墙下部的管节接缝进行支撑，所述支撑部ⅱ包括若干灌注桩ⅱ，通过若干灌注桩ⅱ对处于挡墙下部的管节接缝进行支撑。
9.作为本发明方案的再进一步解释：若干灌注桩ⅰ之间通过若干副支撑件协助支撑，控制支持结构ⅰ横向形变，副支撑件包括混凝土支撑柱以及金属支撑柱，混凝土支撑柱以及金属支撑柱两端均通过连接座拆卸式连接在两侧的灌注桩ⅰ。
10.作为本发明方案的再进一步解释：所述基坑外侧设有防止土壁塌方的放坡，所述
放坡坡面通过固定结构固定，所述固定结构包括混凝土层，混凝土层浇筑在放坡所在的土体上，混凝土层通过坡面土钉切入土体内部，协助混凝土层固定放坡底部的土体。
11.同时本发明还提供一种管涵的变形控制结构的施工方法，施工步骤如下：
12.根据图纸的设定，对所在管涵埋设的场地进行整平至设计高程；
13.在基坑所在位置两侧开挖放坡，放坡表面通过混凝土层以及坡面土钉进行固定，放坡与基坑边缘协助防护围墙；
14.待放坡修筑完成后，在基坑的两侧通过多轴搅拌桩挖掘并喷入水泥与土体混合形成硬质土层ⅰ，待硬质土层ⅰ反应形成后，通过钻孔设备在硬质土层靠近基坑位置挖掘桩孔，在桩孔放置灌注桩ⅰ，若干灌注桩依次抵接形成支撑部ⅰ，若干灌注桩ⅰ顶部安装有冠梁，在管涵与挡墙相交点范围内，位于支撑结构ⅰ两侧位置，修筑支撑挡墙未处于管涵上部部分墙身的硬质土层ⅲ；
15.带灌装柱ⅰ达到设计强度后，在灌注桩ⅰ内侧开挖基坑，当挖至第一道支撑基坑设计高程后，在灌注桩ⅰ顶部连接混凝土支撑柱；
16.依次开挖至第二道以及第三道支撑基坑设计高程，通过固定在灌注桩ⅰ上的围檩连接第二道以及第三道金属支撑柱；
17.当开挖至基坑内安装的管涵底部高程后，在基坑底部铺设管涵的关节接触处修筑硬质土层ⅱ和灌注桩ⅱ，其中，根据管涵上部的挡墙的位置，处于挡墙下部的管涵底部设置若干灌注桩ⅱ进行支撑，位置未处于挡墙下部的管涵底部设置硬质土层ⅱ进行支撑；
18.待硬质土层ⅱ和灌注桩ⅱ均达到设计强度后，在基坑底部铺设下支撑板，下支撑板上铺设管涵，管涵上部铺设上支撑板，管涵完成安装后，依次由下至上拆除金属支撑柱以及混凝土支撑柱，并回填素混凝土，带素混凝土至设计强度后，进行挡墙的施工修筑，挡墙异于临水侧回填土至挡墙设计高程，回填完成后，进行管涵下一管段的施工作业。
附图说明
19.图1为一种管涵的变形控制结构的横向支撑结构示意图。
20.图2为一种管涵的变形控制结构中管涵放置位置示意图。
21.图3为图2的俯视图。
22.图4为一种管涵的变形控制结构的竖向支撑结构示意图。
23.图5为图4中a
‑
a处的剖面示意图。
24.图6为图4的三维结构示意图。
25.图7为管涵内部挂测点位置示意图。
26.图中：1、硬质土层ⅰ；2、灌注桩ⅰ；21、冠梁；3、混凝土支撑柱；4、金属支撑柱；41、围檩；5、管涵；51、下支撑板；52、上支撑板；53、管节接缝ⅰ；54、管节接缝ⅱ；6、灌注桩ⅱ；7、放坡；71、坡面土钉；72、围墙；73、排水管；8、硬质土层ⅱ；9、挡墙；10、硬质土层ⅲ；11、混凝土层。
具体实施方式
27.下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作再进一步详细地说明。
28.如图1、图2和图5所示，本发明实施例中，一种管涵的变形控制结构：包括管涵5以
及支撑管涵5的支撑结构，所述管涵5通过若干管节连接而成，管涵5部分管节上部支撑有重力件，所述重力件包括挡墙9，所述支撑结构包括支撑结构ⅰ以及支撑结构ⅱ，所述管涵5放置在支撑结构ⅰ支撑的基坑内，通过支撑结构ⅰ支撑管涵5避免其横向变形，通过设置在基坑底部的支撑结构ⅱ与管涵5底部接触进行支撑，避免管涵5竖直方向变形。
29.如图3、图5和图6所述，本发明实施例中，所述重力件包括挡墙9，所述挡墙9作用在管涵两侧的墙体部分通过支撑地基ⅲ进行支撑，所述支撑地基ⅲ包括硬质土层ⅲ10，当然实际施工中管涵上部的重力件还可能为路堤或者其他固定座等等。
30.如图2至图4所示，本发明实施例中，所述支撑结构ⅰ包括设置在管涵5两侧的支撑部ⅰ，所述支撑部ⅰ包括若干灌注桩ⅰ2，若干灌注桩ⅰ2异于固定管涵5的一侧通过支撑地基ⅰ支撑固定，支撑地基ⅰ包括硬质土层ⅰ1，通过包括硬质土层ⅰ1协助设置在管涵5两侧的若干灌注桩ⅰ2对管涵5进行横向支撑；
31.所述支撑结构ⅱ包括支撑部ⅱ以及支撑地基ⅱ，所述支撑地基ⅱ包括硬质土层ⅱ8，通过硬质土层ⅱ8对未处于挡墙9下部的管节接缝ⅱ54进行支撑，所述支撑部ⅱ包括若干灌注桩ⅱ6，通过若干灌注桩ⅱ6对处于挡墙9下部的管节接缝ⅰ53进行支撑，本发明通过对管涵5管节连接缝处进行重点支撑，避免管节连接缝处由于缺少支撑，导致相邻管节之间错动，同时对不同连接缝上部的压力情况，选择合适的支撑结构，提高了支撑的效率，同时也降低了支撑结构的成本；
32.本发明所提及的灌注桩ⅰ2和灌注桩ⅱ6是由混凝土与钢筋笼混合制成的混凝土灌注桩，灌注桩放置在由钻孔结构挖掘的桩孔内，通过灌注桩位置的不同选择合适长度和规格的灌注桩，本发明通过标号来标记不同位置的灌注桩，便于对本发明的理解，同时硬质土层ⅰ1、硬质土层ⅱ8和硬质土层ⅲ10分别包括由不同规格的水泥与土体混合制成，水泥通过多轴搅拌桩带动喷射至支撑地基所在位置，通过多轴搅拌桩带动水泥与土体搅拌，待水泥与土体硬化形成，同样通过对硬质土层的标号来显示该硬质土层所在的区域，本发明选择多轴搅拌桩的规格为双排三轴搅拌桩，实际在设计时，搅拌桩的轴数以及数量可以根据实际开挖的情况灵活调整，并不局限于使用本发明选择双排三轴搅拌桩。
33.如图1所示，本发明实施例中，若干灌注桩ⅰ2之间通过若干副支撑件协助支撑，控制支撑结构ⅰ的横向形变，副支撑件包括混凝土支撑柱3以及金属支撑柱4，其中所述混凝土支撑柱3通过安装在若干灌注桩ⅰ2上部的冠梁21支撑连接，所述金属支撑柱4通过设置在若干灌注桩ⅰ2柱身上的围檩41与其支撑连接，同时混凝土支撑柱3以及金属支撑柱4两端均通过连接座拆卸式连接在两侧的灌注桩ⅰ2，便于后期完成灌注桩ⅰ2的协助支撑以及管涵5的安装后拆除，重复使用，本发明在设置中选择金属支撑柱4的数量为两个，实际在设计金属支撑柱的数量时，可以根据基坑的深度选择合适数量的金属支撑柱4的数量，可选择的数量为一个或三个等等，只要满足支撑的强度都合理选择；
34.由于支撑结构ⅰ为硬质土层ⅰ1以及混凝土灌注桩ⅰ2，具有密封防水的功能，所以通过基坑两侧的支撑结构ⅰ避免地下水流入管涵5侧，提高结构的防水性，提高了管涵5的稳定性。
35.如图1和图2所示，本发明实施例中，所述基坑外侧设有防止土壁塌方的放坡7，所述放坡7坡面通过固定结构固定，所述固定结构包括混凝土层11，混凝土层11浇筑在放坡7所在的土体上，混凝土层11通过坡面土钉71切入土体内部，协助混凝土层11固定放坡7底部
的土体，放坡7设有若干用于排水的排水管73，通过排水管73配合开设在放坡7底部的降水井，将修筑作业地区的地下水抽出至设计高程，避免地下水影响基坑的挖掘以及管涵5的安装，放坡7与基坑连接处设有防护围墙72，通过防护围墙72避免基坑挖掘时杂物滑落至基坑内部。
36.如图1至图6所示，同时本发明还提供一种管涵5的变形控制结构的施工方法，施工步骤如下：
37.根据图纸的设定，对所在管涵5埋设的场地进行整平至设计高程；
38.在基坑所在位置两侧开挖放坡7，放坡7表面通过混凝土层11以及坡面土钉71进行固定，放坡7与基坑边缘协助防护围墙72；
39.待放坡7修筑完成后，在基坑的两侧通过多轴搅拌桩挖掘并喷入水泥与土体混合，通过水泥与土体反应硬结形成硬质土层ⅰ1，待硬质土层ⅰ1反应形成后，通过钻孔设备在硬质土层靠近基坑位置挖掘桩孔，在桩孔放置由混凝土以及钢筋笼制成的灌注桩ⅰ2，若干灌注桩依次抵接形成支撑部ⅰ，若干灌注桩ⅰ2顶部安装有冠梁21，在管涵5与挡墙9相交点范围内，位于支撑结构ⅰ两侧位置，修筑支撑挡墙9未处于管涵5上部部分墙身的硬质土层ⅲ10，通过协助支撑硬质土层ⅲ10支撑挡墙9；
40.带灌装柱ⅰ达到设计强度后，在灌注桩ⅰ2内侧开挖基坑，当挖至第一道支撑基坑设计高程后，在灌注桩ⅰ2顶部连接混凝土支撑柱3，依次开挖至第二道以及第三道支撑基坑设计高程，通过固定在灌注桩ⅰ2上的围檩41连接第二道以及第三道金属支撑柱4；
41.当开挖至基坑内安装的管涵5底部高程后，在基坑底部铺设管涵5的关节接触处修筑硬质土层ⅱ8和灌注桩ⅱ6，其中，根据管涵5上部的挡墙9的位置，处于挡墙9下部的管涵底部管节连接缝ⅰ53设置若干灌注桩ⅱ6进行支撑，位置未处于挡墙9下部的管涵5管节连接缝ⅱ54底部设置硬质土层ⅱ8进行支撑；
42.待硬质土层ⅱ8和灌注桩ⅱ6均达到设计强度后，在基坑底部铺设下支撑板51，下支撑板51上铺设管涵5，管涵5上部铺设上支撑板52，管涵5完成安装后，依次由下至上拆除金属支撑柱4以及混凝土支撑柱3，并回填素混凝土，带素混凝土至设计强度后，进行挡墙9的施工修筑，挡墙9异于临水侧回填土至挡墙9设计高程，回填完成后，进行管涵5下一管段的施工作业。
43.如图7所示，本发明在管涵5内部选取四个如图所示的观测点，对管涵5内部的滴水漏水情况，管涵5连接缝处错动、张拉情况进行统计汇总如下表：
44.管涵连接缝错动与漏水情况统计表
[0045][0046]
对管涵5内部的滴水、漏水情况，管涵连接缝处错动、张拉情况进行了统计，分别根据管节桩号位置进行了汇总，表1所示。部分观测点被水泥砂浆、膨胀橡胶堵塞无法测量,以
“‑”
表示。管涵连接缝漏水主要出现在k0 130
‑
k0 290段，k0 210
‑
k0 240、k0 317.5
‑
k0 352.5和k0 450
‑
k0 475段管涵5底板出现漏水情况，整体变形控制效果良好。
[0047]
与现有技术相比，一种管涵5的变形控制结构及施工方法的优点在于：本发明通过若干在管涵5两侧修筑由硬质土层ⅰ1以及灌注桩ⅰ2组成的支撑结构ⅰ，对管涵5的横向变形进行控制，同时管涵5底部设计支撑结构ⅱ，并与管涵5部分是否所承托的挡墙9分别用硬质土层ⅱ8和灌注桩ⅱ6进行支撑作业，挡墙9位于管涵5交互点外侧部分通过硬质土层ⅲ10协助支撑，避免了挡墙9施加在管涵5上部的压力导致管涵5竖向变形，通过支撑结构ⅰ、支撑结构ⅱ以及硬质土层ⅲ10完成对管涵5轴向的支撑。
[0048]
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。