一种地下管线的变形保护结构及施工方法

1.本发明涉及地下管线技术领域，具体为一种地下管线的变形保护结构及施工方法。


背景技术：

2.近年来，随着中国城市化的飞速发展，城市道路建筑物越来越密集，对应的地下管网也越来越密集；现有市政道路施工作业时导致地下管线发生位移破坏的情况时常发生。
3.如在市政道路上修建城市地铁车站时，常常存在地下管线紧邻地铁车站基坑或横穿车站的情况，这样使得在基坑开挖过程中，由于土体卸荷会导致地层损失,使得周围土体的位移状态和应力状态发生变化，使得邻近地下管线受到周围土体的挤压作用；当地下管线埋设离地铁车站基坑较近时，在基坑开挖施工情况下，地下管线容易发生变形破坏，因此，我们提出一种能够解决现有城市道路施工过程中附近管线发生变形破坏而难以保护的问题的地下管线的变形保护结构及施工方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种地下管线的变形保护结构及施工方法，以解决现有城市道路施工过程中附近管线发生变形破坏而难以保护的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种地下管线的变形保护结构，包括路基土层、沿路基土层上表面的路基面向下开挖出的梯形沟槽以及位于梯形沟槽底部的沟槽底面；在所述梯形沟槽内均匀铺设有若干段地下管线，相邻两根地下管线之间通过管线接头连接；在所述沟槽底面中心位置沿地下管线轴向方向均匀等距分布有与地下管线数量相对应的管座枕基，所述管座枕基设置在每段地下管线的中段位置，且所述管座枕基上表面与地下管线相适配，在沟槽底面与管座枕基相对应的位置处向下开挖出小凹槽，管座枕基底面设置在小凹槽内且与小凹槽相适配；在所述沟槽底面上铺设有基础垫层，所述基础垫层靠近地下管线的一侧上固定有与基础垫层垂直设置的支撑挡墙，所述基础垫层与支撑挡墙对称设置在管座枕基的两侧；在所述沟槽底面上表面沿地下管线轴向方向铺设有钢筋网，所述钢筋网为直角型结构，所述基础垫层与支撑挡墙均由钢筋网混合混凝土浇筑而成；在所述支撑挡墙上覆盖有承载顶板，所述承载顶板位于地下管线上方，承载顶板与支撑挡墙之间形成可容纳地下管线的空腔，空腔除地下管线之外的空间填充有泡沫水泥轻质土，且在所述支撑挡墙与梯形沟槽边坡之间层叠有土工袋，所述土工袋与承载顶板上方回填有原状土直至路基面标高。
6.作为本发明的进一步方案：所述基础垫层、支撑挡墙、管座枕基与承载顶板均为钢筋混凝土预制件。
7.作为本发明的进一步方案：所述支撑挡墙的一侧紧贴管座枕基。
8.作为本发明的进一步方案：所述泡沫水泥轻质土的填充高度低于所述支撑挡墙的顶部，即所述承载顶板与泡沐水泥轻质土之间留有空隙。
9.作为本发明的进一步方案：所述承载顶板下表面对称固定有凸形挡条，所述凸形挡条卡在支撑挡墙的内侧。
10.作为本发明的进一步方案：所述凸形挡条浸没于泡沫水泥轻质土中。
11.作为本发明的进一步方案：位于支撑挡墙内的钢筋网沿基础垫层顶面向上延伸直至与支撑挡墙的顶面平齐。
12.一种地下管线的变形保护结构的施工方法，其特征在于：所述施工方法包括以下步骤：步骤一，根据设计图纸确定所要铺设地下管线的位置，沿地下管线长度方向在路基土层开挖梯形沟槽；步骤二，夯实沟槽底面，于沟槽底面中间位置开挖小凹槽，将预制的管座枕基安放于小凹槽中；步骤三，向沟槽底面安放绑扎好的钢筋网，在管座枕基两侧沿管线长度方向绑扎支撑挡墙的钢筋网；步骤四，向沟槽底面浇筑混凝土，养护形成基础垫层；步骤五，在基础垫层上用混凝土与钢筋网混合浇筑支撑挡墙；步骤六，将地下管线拼接安放在管座枕基上，于基础垫层与支撑挡墙形成的空腔中浇筑泡沫水泥轻质土，泡沫水泥轻质土包封整根地下管线；步骤七，将预制的承载顶板盖在支撑挡墙上；步骤八，在基础垫层上于沟槽边坡与支撑挡墙间铺满土工袋；步骤九，于承载顶板和土工袋上回填原状土至路基面标高。
13.作为本发明的进一步方案：在所述步骤四与步骤五中，浇筑基础垫层的混凝土具体为c10混凝土，浇筑支撑挡墙的混凝土具体为c15混凝土。
14.有益效果：1.本发明在管座枕基上安放垫高后的地下管线，便于在地下管线四周浇筑泡沫水泥轻质土而包裹形成强度较高的保护层结构，支撑挡墙和承载顶板形成了稳定的混凝土支撑结构，承载顶板用于承受上方来自土体的荷载，并将荷载通过支撑挡墙传递给基础垫层，避免了地下管线受到直接荷载，梯形沟槽两侧堆设的土工袋作为边坡土体与支撑挡墙的过渡层，可以在道路施工时允许侧面土壤有一定的径向变形，避免土体直接挤压地下管线而产生水平位移，使地下管线得到了有效的保护，同时泡沫水泥轻质土浇筑于基础垫层与支撑挡墙形成的空腔内，使得混凝土支撑结构和泡沫水泥轻质土形成了整体性较高的保护结构，不易受到局部沉降的影响，使得地下管线不会因为土体产生竖向位移导致变形破坏。
15.2.本发明所提出的一种地下管线的变形保护结构及施工方法，可对道路施工附近的地下管线进行有效的变形控制和保护，该保护体系与管线结构寿命相同，施工方便快速，并且兼具一定的防水、减震保护作用。
附图说明
16.图1为本发明的纵剖面结构示意图；图2为图1中的a-a横剖面结构示意图；图3为图1中的b-b横剖面结构示意图；图4为本发明中施工步骤三的横剖面结构示意图；图中：1、路基土层；2、地下管线；3、管座枕基；4、小凹槽；5、沟槽底面；6、基础垫层；7、支撑挡墙；8、泡沫水泥轻质土；9、承载顶板；10、凸形挡条；11、土工袋；12、原状土；13、路基面；14、钢筋网；15、管线接头。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.本发明提供如下技术方案：如图1-4所示，一种地下管线的变形保护结构，包括路基土层1、沿路基土层1上表面的路基面13向下开挖出的梯形沟槽以及位于梯形沟槽底部的沟槽底面5；具体如图1所示，在梯形沟槽内均匀铺设有若干段地下管线2，相邻两根地下管线2之间通过管线接头15连接，通过管线接头15两分开的各段管线连接在一起，能够大幅度提高整个管线体系的稳定性，同时也能够起到一部分的防止地下管线2变形的作用；如图1-2所示，在沟槽底面中心位置沿地下管线2轴向方向均匀等距分布有与地下管线2数量相对应的管座枕基3，管座枕基3设置在每段地下管线2的中段位置，通过管座枕基3能够起到承载地下管线2的作用，同时管座枕基3设置在每段地下管线2的中段位置，使得当地下管线2受到纵向的挤压力的作用下，不会轻易的发生变形，如果管座枕基3位置偏移设置，当地下管线2承受外力的作用下，容易导致地下管线2整体歪斜，且地下管线2容易与管线接头15脱离连接，破坏整个管线的连接体系，且管座枕基3上表面与地下管线2相适配，在沟槽底面与管座枕基3相对应的位置处向下开挖出小凹槽4，管座枕基3底面设置在小凹槽4内且与小凹槽4相适配，在本发明的实际施工过程中，通过向下开挖小凹槽4的方式，并将管座枕基3的底部放入小凹槽4内，通过小凹槽4的设置，能够对管座枕基3进行限定的作用，防止在外力作用下，导致管座枕基3发生位移；如图2-3所示，在沟槽底面5上铺设有基础垫层6，基础垫层6靠近地下管线2的一侧上固定有与基础垫层6垂直设置的支撑挡墙7，基础垫层6与支撑挡墙7对称设置在管座枕基3的两侧，且支撑挡墙7的一侧紧贴管座枕基3，在有管座枕基3的地下管线2处支撑挡墙7与管座枕基3侧面无缝连接，使得整个保护结构对管线的保护效果更好；如图4所示，在沟槽底面5上表面沿地下管线2轴向方向铺设有钢筋网14，钢筋网14为直角型结构，基础垫层6与支撑挡墙7均由钢筋网14混合混凝土浇筑而成，位于支撑挡墙7内的钢筋网14沿基础垫层6顶面向上延伸直至与支撑挡墙7的顶面平齐，如此设置，使得钢筋网14能够铺满基础垫层6以及支撑挡墙7，以便提升基础垫层6以及支撑挡墙7的承载能力，同时由于钢筋网14一体成型，能够通过钢筋网14将基础垫层6以及支撑挡墙7连接起来；
如图2-3所示，在支撑挡墙7上覆盖有承载顶板9，基础垫层6、支撑挡墙7、管座枕基3与承载顶板9均为钢筋混凝土预制件，均可通过模具加上混凝土以及钢筋结构混合浇筑而成，便于成型且稳定性较高，同时基础垫层6作为梯形沟槽底部的稳定基层，承受来自上方的荷载作用，不易产生竖向沉降位移，而钢筋混凝土预制件具有结构强度高的特点，使得管线的支撑保护结构更为稳定，承载顶板9位于地下管线2上方，承载顶板9与支撑挡墙7之间形成可容纳地下管线的空腔，空腔除地下管线2之外的空间填充有泡沫水泥轻质土8，且在支撑挡墙7与梯形沟槽边坡之间层叠有土工袋11，土工袋11与承载顶板9上方回填有原状土12直至路基面13标高，在本发明中，在管座枕基3上安放垫高后的地下管线2，便于在地下管线2四周浇筑泡沫水泥轻质土8而包裹形成强度较高的保护层结构，支撑挡墙7和承载顶板9形成了稳定的混凝土支撑结构，承载顶板9用于承受上方来自土体的荷载，并将荷载通过支撑挡墙7传递给基础垫层6，避免了地下管线2受到直接荷载，梯形沟槽两侧堆设的土工袋作为边坡土体与支撑挡墙7的过渡层，可以在道路施工时允许侧面土壤有一定的径向变形，避免土体直接挤压地下管线2产生水平位移，使地下管线2得到了有效的保护；同时所浇筑的泡沫水泥轻质土8干体积密度为300-1600kg/m3，与传统回填土相比，整个保护体系十分轻，降低了因回填土自身重力而造成地下管线2与土体局部沉降的影响，并且泡沫水泥轻质土8吸水性较小，良好的整体性使其具有一定的防水性能，在含地下水的地层能有效保护地下管线2不受地下水的侵蚀，泡沫水泥轻质土8由于其多孔性还能够起到一定的减震作用。
19.泡沫水泥轻质土8的填充高度低于支撑挡墙7的顶部，即承载顶板9与泡沫水泥轻质土8之间留有空隙，如此设置，使得安放的承载顶板9与泡沫水泥轻质土8之间留有空隙，当承载顶板9承受来自上方土体的荷载时，只会通过与其接触的支撑挡墙7传递给基础垫层6，而不会将荷载传递给泡沫水泥轻质土8，也就不会将荷载传递给地下管线2，使地下管线2得到了更好的保护。
20.承载顶板9下表面对称固定有凸形挡条10，凸形挡条10卡在支撑挡墙7的内侧，凸形挡条10浸没于泡沫水泥轻质土8中，且承载顶板9在泡沫水泥轻质土8浇筑后立即安放，使得凸形挡条10浸没于泡沫水泥轻质土8中，通过承载顶板9的凸形挡条10的限位作用将承载顶板9卡住，而将凸形挡条10浸没于泡沫水泥轻质土8中，让泡沫水泥轻质土8填满凸形挡条10与支撑挡墙7内壁的间隙，利用凸形挡条10与泡沫水泥轻质土8的胶结作用让承载顶板9固定，使得地下管线2的保护结构更为稳定。
21.一种地下管线的变形保护结构的施工方法，施工方法包括以下步骤：步骤一，根据设计图纸确定所要铺设地下管线2的位置，沿地下管线2长度方向在路基土层1开挖梯形沟槽；步骤二，夯实沟槽底面5，于沟槽底面5中间位置开挖小凹槽4，将预制的管座枕基3安放于小凹槽4中；步骤三，向沟槽底面5安放绑扎好的钢筋网14，在管座枕基3两侧沿地下管线2长度方向绑扎支撑挡墙7的钢筋网14；步骤四，向沟槽底面浇筑c10混凝土，养护形成基础垫层6；步骤五，在基础垫层6上采用c15混凝土与钢筋网14混合浇筑支撑挡墙7；步骤六，将地下管线2拼接安放在管座枕基3上，于基础垫层6与支撑挡墙7形成的
空腔中浇筑泡沫水泥轻质土8，泡沫水泥轻质土8包封整根地下管线2；步骤七，将预制的承载顶板9盖在支撑挡墙7上；步骤八，在基础垫层6上于沟槽边坡与支撑挡墙7间铺满土工袋11；步骤九，于承载顶板9和土工袋11上回填原状土12至路基面13标高。
22.本发明通过采用上诉技术方案，本发明可对道路施工附近的管线进行有效的变形控制和保护，该保护体系与管线结构寿命相同，施工方便快速；并且兼具一定的防水、减震保护作用。
23.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

技术特征：
1.一种地下管线的变形保护结构，其特征在于：包括路基土层（1）、沿路基土层（1）上表面的路基面（13）向下开挖出的梯形沟槽以及位于梯形沟槽底部的沟槽底面（5）；在所述梯形沟槽内均匀铺设有若干段地下管线（2），相邻两根地下管线（2）之间通过管线接头（15）连接；在所述沟槽底面中心位置沿地下管线（2）轴向方向均匀等距分布有与地下管线（2）数量相对应的管座枕基（3），所述管座枕基（3）设置在每段地下管线（2）的中段位置，且所述管座枕基（3）上表面与地下管线（2）相适配，在沟槽底面与管座枕基（3）相对应的位置处向下开挖出小凹槽（4），管座枕基（3）底面设置在小凹槽（4）内且与小凹槽（4）相适配；在所述沟槽底面（5）上铺设有基础垫层（6），所述基础垫层（6）靠近地下管线（2）的一侧上固定有与基础垫层（6）垂直设置的支撑挡墙（7），所述基础垫层（6）与支撑挡墙（7）对称设置在管座枕基（3）的两侧；在所述沟槽底面（5）上表面沿地下管线（2）轴向方向铺设有钢筋网（14），所述钢筋网（14）为直角型结构，所述基础垫层（6）与支撑挡墙（7）均由钢筋网（14）混合混凝土浇筑而成；在所述支撑挡墙（7）上覆盖有承载顶板（9），所述承载顶板（9）位于地下管线（2）上方，承载顶板（9）与支撑挡墙（7）之间形成可容纳地下管线的空腔，空腔除地下管线（2）之外的空间填充有泡沫水泥轻质土（8），且在所述支撑挡墙（7）与梯形沟槽边坡之间层叠有土工袋（11），所述土工袋（11）与承载顶板（9）上方回填有原状土（12）直至路基面（13）标高。2.根据权利要求1所述的一种地下管线的变形保护结构，其特征在于：所述基础垫层（6）、支撑挡墙（7）、管座枕基（3）与承载顶板（9）均为钢筋混凝土预制件。3.根据权利要求1所述的一种地下管线的变形保护结构，其特征在于：所述支撑挡墙（7）的一侧紧贴管座枕基（3）。4.根据权利要求1所述的一种地下管线的变形保护结构，其特征在于：所述泡沫水泥轻质土（8）的填充高度低于所述支撑挡墙（7）的顶部，即所述承载顶板（9）与泡沫水泥轻质土（8）之间留有空隙。5.根据权利要求1所述的一种地下管线的变形保护结构，其特征在于：所述承载顶板（9）下表面对称固定有凸形挡条（10），所述凸形挡条（10）卡在支撑挡墙（7）的内侧。6.根据权利要求5所述的一种地下管线的变形保护结构，其特征在于：所述凸形挡条（10）浸没于泡沫水泥轻质土（8）中。7.根据权利要求1所述的一种地下管线的变形保护结构，其特征在于：位于支撑挡墙（7）内的钢筋网（14）沿基础垫层（6）顶面向上延伸直至与支撑挡墙（7）的顶面平齐。8.根据权利要求1-7任一所述的一种地下管线的变形保护结构的施工方法，其特征在于：所述施工方法包括以下步骤：步骤一，根据设计图纸确定所要铺设地下管线（2）的位置，沿地下管线（2）长度方向在路基土层（1）开挖梯形沟槽；步骤二，夯实沟槽底面（5），于沟槽底面（5）中间位置开挖小凹槽（4），将预制的管座枕基（3）安放于小凹槽（4）中；步骤三，向沟槽底面（5）安放绑扎好的钢筋网（14），在管座枕基（3）两侧沿地下管线（2）长度方向绑扎支撑挡墙（7）的钢筋网（14）；
步骤四，向沟槽底面浇筑混凝土，养护形成基础垫层（6）；步骤五，在基础垫层（6）上用混凝土与钢筋网（14）混合浇筑支撑挡墙（7）；步骤六，将地下管线（2）拼接安放在管座枕基（3）上，于基础垫层（6）与支撑挡墙（7）形成的空腔中浇筑泡沫水泥轻质土（8），泡沫水泥轻质土（8）包封整根地下管线（2）；步骤七，将预制的承载顶板（9）盖在支撑挡墙（7）上；步骤八，在基础垫层（6）上于沟槽边坡与支撑挡墙（7）间铺满土工袋（11）；步骤九，于承载顶板（9）和土工袋（11）上回填原状土（12）至路基面（13）标高。9.根据权利要求8任一所述的一种地下管线的变形保护结构的施工方法，其特征在于：在所述步骤四与步骤五中，浇筑基础垫层（6）的混凝土具体为c10混凝土，浇筑支撑挡墙（7）的混凝土具体为c15混凝土。

技术总结
本发明公开了一种地下管线的变形保护结构及施工方法，目的是保证所埋地下管线在受到地面超载和临近土体扰动情况下的安全性，保护结构包括设置在沟槽底部的小凹槽和基础垫层，小凹槽内安放有管座枕基，管座枕基上安放地下管线，基础垫层上方设有支撑挡墙，两侧的支撑挡墙与基础垫层形成了空腔，将泡沫水泥轻质土现浇入上述空腔中包封管线，支撑挡墙与沟槽边坡间设有铺满的土工袋，还包括盖在支撑挡墙上方的承载顶板。本发明主要用于解决现有城市道路施工过程中附近管线发生变形破坏而难以保护的问题，可对道路施工附近的管线进行有效的变形控制和保护，该保护体系与管线结构寿命相同，施工方便快速，并且兼具一定的防水、减震保护作用。护作用。护作用。


技术研发人员：贾春雷 刘习生 吴峰 罗文俊 徐鑫洋 张海娜 江学辉 郭浩森 江欣悦 龚逢明
受保护的技术使用者：中铁（江西）投资有限公司 华东交通大学
技术研发日：2021.12.17
技术公布日：2022/3/8