阅读说明：本技术 一种可调节式地下埋管支承系统及其施工与调节方法 (Adjustable underground pipe laying supporting system and construction and adjustment method thereof ) 是由 马军卫 吴方华 陈静静 于 2019-02-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可调节式地下埋管支承系统及其施工与调节方法,涉及软土地基处理领域,所述系统包括：粉喷桩、土工布、褥垫层、下承板、上承板和埋管调节装置。施工时先用粉喷桩对埋管基础软基进行加固,然后在其上铺设土工布,土工布上铺设褥垫层,褥垫层碾压平整完成后,进行下承板、上承板的施工,上承板施工过程中敷设管道,管道敷设完成后,进行外套护管、沉降观测管以及管帽的施工,最后对埋管基坑进行回填施工。调节时将辅助升降杆安装到螺杆上,并反调螺杆的上升值,使上升值与沉降值相等,即完成了埋管的沉降调节。该装置及其施工与调节方法可使常见的埋管处易发生不均匀沉降的现象得到有效遏制,具有广阔的工程应用前景。(The invention discloses an adjustable underground pipe laying supporting system and a construction and adjustment method thereof, relating to the field of soft soil foundation treatment, wherein the system comprises: powder spraying pile, geotextile, mattress layer, lower bearing plate, upper bearing plate and pipe laying adjusting device. During construction, a powder-jet pile is firstly used for reinforcing a soft foundation of a pipe-burying foundation, then geotextile is laid on the powder-jet pile, a mattress layer is laid on the geotextile, after the mattress layer is rolled and leveled, construction of a lower bearing plate and an upper bearing plate is carried out, a pipeline is laid in the construction process of the upper bearing plate, after the pipeline is laid, construction of an outer sleeve protective pipe, a settlement observation pipe and a pipe cap is carried out, and finally backfilling construction is carried out on a pipe-burying foundation pit. And during adjustment, the auxiliary lifting rod is arranged on the screw rod, and the rising value of the screw rod is reversely adjusted to be equal to the settling value, so that the settling adjustment of the buried pipe is completed. The device and the construction and adjustment method thereof can effectively restrain the phenomenon that the common buried pipe is easy to have uneven settlement, and have wide engineering application prospect.)

一种可调节式地下埋管支承系统及其施工与调节方法

技术领域

本发明涉及软土地基处理领域，具体涉及一种可调节式地下埋管支承系统及其施工与调节方法。

背景技术

当建筑建造在软土地基上时，地下水位线一般较高，地基承载力多数较低，故建筑物地基一般需进行软基处理，使得地基土的承载力可满足建筑物的承载力要求。经软基处理后建筑物的工后沉降量一般较小。随着现代建筑功能的日臻完善，建筑中的各种埋管越来越多，埋管按其功能可以分为：电力、通信、燃气、给水、热力、排水等各种类型的埋管，数量也日趋繁多。

常规做法中，埋管基础的典型做法如附图1～2所示，当建筑物建在软土地基上时，为了满足地基的承载力要求，一般需对建筑物下方的软基进行地基处理，从而使处理后基础的承载力满足设计要求。当建筑主体结构施工完成后，进入建筑物管线敷设阶段时，一般在建筑物外侧（如附图2中开挖线以上的埋管区域）埋管13的下方采用“换土垫层法”对埋管13下的软基进行加固。具体地，即先将埋管13下方原覆土挖除，然后换填为压缩率较低的换土垫层20，再在其上敷设埋管13，这种埋管基础施工简单、效率较高，但也存在明显弊端：因建筑主体结构下方处理后基础的沉降较小，故建筑主体结构内埋管13（见附图1）的沉降量相应地较小；而建筑主体结构外侧的“埋管区域”内埋管13因管道所在处地基的承载力较小，故沉降量一般较大，并且经常因该埋管段上层覆土发生固结、沉降等，而使埋管13发生不均匀沉降，当埋管13的沉降量较大时，埋管13经常发生断裂、渗漏等破坏。

上述埋管13在发生了断裂、渗漏之后，对其进行维修一般较为困难，维修时一般需在埋管13破坏位置进行大开挖，维修周期长、费用高。同时因管道停工等给建筑物内使用人员的工作、生活带来诸多不便，由此产生的经济损失往往也较大。

为克服软土地基上敷设地下埋管时，当地下水位较高时，建筑物外侧埋管处经常因上层覆土发生固结、沉降等，而使埋管发生不均匀沉降，当埋管为刚性管道时，因不均匀沉降，埋管经常发生断裂、渗漏等、且埋管的维修工期较长、维修成本较高这一技术难题，故急需通过技术改进等措施来解决所提出的技术难题。

发明内容

为解决所提出的技术难题，为此，本发明提出一种可调节式地下埋管支承系统，该系统包括：从下而上依次设置的粉喷桩、土工布、褥垫层、下承板、上承板和埋管调节装置。

粉喷桩竖直设置在埋管基础上的软基之中，粉喷桩的上端与软基表面齐平，用于加固软基；土工布铺设在上述软基表面；褥垫层铺设在土工布上；下承板设置于褥垫层上，上承板设置于下承板上，且上承板和下承板配合形成中空区域。

埋管调节装置包括管道吊卡和调节部。

管道吊卡设置于上述中空区域中，管道吊卡的内部用于布设埋管。

调节部的一端固连在管道吊卡上用于将管道吊卡吊起并悬空于上述中空区域中，调节部的另一端外露于上承板的上方用于需要升降时与升降设备连接。

调节部包括球铰、螺杆、外套护管和沉降观测管。

球铰固定在管道吊卡的上表面。

上承板上位于球铰上方的板体上设置有沿竖直方向贯穿的预留孔；预留孔中固定有预埋螺母。

螺杆轴向竖直地穿过预埋螺母，且螺杆的下端固定在球铰的球销上，螺杆的上端外露于上承板的上方。

沉降观测管套设在预埋螺母上端位置以上的螺杆的外部。

下承板与上承板通过水平接缝相连接。

沉降观测管锚固在上承板中，沉降观测管上部安装有管帽。

沉降观测管外部设置有外套护管，所述外套护管搁置于上承板的上表面上。

褥垫层由级配碎石或者粗砂或者陶粒中的一种或多种组成。

管下承板和上承板由钢筋混凝土现浇或预制而成。

升降设备为辅助升降杆，螺杆的上端与辅助升降杆的下端设置有相互适配的内外六角。

优选地，褥垫层由级配碎石组成，也可根据施工现场实际情况，选用级配砂石料或别的材料替代。

优选地，管下承板、上承板采用预制混凝土形式，以加快施工进度。也可根据施工现场实际情况，选用现浇混凝土形式。

一种可调节式地下埋管支承系统的施工方法，具体包括以下步骤：

1）埋管位置确定、地面放线完成后，先在埋管轴线及两侧位置进行粉喷桩施工，施工时喷粉由设的粉喷桩底部喷至下承板截面管底高程后停止喷粉，按设计截面进行埋管基坑开挖；

2）基坑开挖至设计高程后，在基坑内底两侧设置排水沟和排水井，进行基坑内部降水施工；

3）截断粉喷桩多余桩头，基坑内场地平整后，铺设土工布，铺设褥垫层，褥垫层碾压平整完成后，进行下承板结构施工，然后在埋管管身上安装管道吊卡、球铰和预埋螺母，再进行上承板结构施工，施工时先将沉降观测管穿装在球铰外侧的螺杆的外侧，并锚固在上承板的混凝土中；

4）上承板结构施工完成、养护完成之后，在其上的沉降观测管外侧穿装外套护管，对排水井进行封井，对基坑进行回填施工，施工完成后用辅助升降杆调整埋管至设计高程。

优选地，上述步骤中的辅助升降杆的一端端头为内六角，另一端端头为外六角；所述内六角可嵌套在螺杆的外六角上。

一种可调节式地下埋管支承系统的调节方法，具体按下述方法实现：

当埋管发生沉降后，通过测量沉降观测管的沉降值，将辅助升降杆安装到螺杆上，并反调螺杆的上升值，使上升值与沉降值相等，即完成了埋管的沉降调节。

优选地，上述调节方法中的辅助升降杆的一端端头为内六角，另一端端头为外六角；所述内六角可嵌套在螺杆的外六角上。

技术原理: 首先采用粉喷桩对埋管基础的软基进行整体加固，然后在粉喷桩上依次设置土工布、褥垫层、支承板和上承板，通过将埋管通过管道吊卡、球铰、螺杆与上承板相连。一方面，通过对埋管下软基采用粉喷桩进行加固，使得基础的承载力大大提高，埋管的不均匀沉降大幅度减小；另一方面，将埋管悬吊在上承板上，使得埋管本身及外部覆土的重力间接传递至下层基础中，埋管本身不承受上层覆土的重力，埋管的不均匀沉降进一步得到减小。当下承板、上承板因上层覆土的固结硬化发生沉降时，通过管道吊卡、球铰、螺杆的共同作用，使得埋管不发生扭转破坏，只发生竖向的相对位移，最后通过辅助升降杆及时对埋管进行调平，实现了埋管高程的二次调节，从而使埋管始终处于良好的运行状态。通过上述方法的联合应用，大大减小或基本消除了埋管的工后沉降。

有益效果: 通过采用本发明的一种可调节式地下埋管支承系统，使得常见的埋管处易发生不均匀沉降的现象得到有效遏制，埋管处的工后沉降大大减小，有效减小了因埋管处经常发生不均匀沉降而使埋管发生渗漏、破裂等现象，进而使埋管在运行期的运维成本大大降低。进一步地，当埋管发生不均匀沉降后，可通过辅助升降杆对埋管进行适时调节，避免埋管不均匀沉降的进一步开展，实现了无需大开挖即可对埋管高程进行调节的目的，从而有效避免了埋管因不均匀沉降而使埋管发生渗漏、破裂等现象。该装置及其施工与调节方法具有广阔的工程应用前景。

附图说明

图1为现有技术常规做法中埋管基础的处理方法示意图；

图2为图1中A-A的剖面图；

图3为本发明的结构示意图；

图4为图3中A大样图；

图5为辅助升降杆的结构示意图。

附图标记：1-排水沟、2-排水井、3-粉喷桩、4-土工布、5-褥垫层、6-下承板、7-上承板、8-水平接缝、9-管道吊卡、10-球铰、11-螺杆、12-预埋螺母、13-埋管、14-外套护管、15-沉降观测管、16-管帽、17-螺杆外六角、18-内六角、19-外六角、20-换土垫层。

具体实施方式

下面结合附图3～5，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一：如附图3所示，一种可调节式地下埋管支承系统，包括：排水沟1、排水井2、粉喷桩3、土工布4、褥垫层5、下承板6、上承板7、水平接缝8、管道吊卡9、球铰10、螺杆11、埋管13、外套护管14、沉降观测管15以及管帽16；所述土工布4布置在侧粉喷桩3上侧，其上自下而上依次布置有褥垫层5和下承板6；所述下承板6与上承板7通过水平接缝8相连接；所述埋管13通过管道吊卡9、球铰10、螺杆11与上承板7相连；所述沉降观测管15锚固在上承板7中，其外部设置有外套护管14，其上部安装有管帽16。

所述褥垫层5由级配碎石组成；所述管下承板6和上承板7由钢筋混凝土现浇或预制而成，下承板6和上承板7由水平接缝8拼合为整体。

如附图4所示，所述管道吊卡9其内侧卡箍埋管13，其外侧上方固结球铰10；所述球铰10上外伸有螺杆11；所述上承板7上沿埋管轴线方向间隔地设置有圆孔，圆孔中设置有预埋螺母12；所述螺杆11一端与球铰10相连，另一端端部设置有螺杆外六角17；所述沉降观测管15嵌固在上承板7中，其外侧套有外套护管14；所述外套护管14搁置在上承板7上。

优选地，外套护管14选用PVC管等材质的柔性圆管，沉降观测管15选用镀锌管、铸铁管等材质的刚性圆管。

如附图5所示，辅助升降管的一端为内六角18，另一端为外六角19，所述内六角18可嵌套在螺杆外六角17上。

优选地，辅助升降管中部的连杆采用实心圆钢棒加工而成，具有一定的抗扭力性能。

一种可调节式地下埋管支承系统的施工方法，具体包括以下步骤：

1）埋管位置确定、地面放线完成后，先在埋管轴线及两侧位置进行粉喷桩3施工，施工时喷粉由管底喷至下承板6截面管底高程后停止喷粉，按设计截面进行埋管基坑开挖；

2）基坑开挖至设计高程后，在基坑内底两侧设置排水沟1和排水井2，进行基坑内部降水施工；

3）截断粉喷桩3多余桩头，基坑内场地平整后，铺设土工布4，铺设褥垫层5，褥垫层碾压平整完成后，进行下承板6结构施工，然后在埋管13管身上安装管道吊卡9、球铰10和预埋螺母12，再进行上承板7结构施工，施工时先将沉降观测管15穿装在球铰10外侧的螺杆11的外侧，并锚固在上承板7的混凝土中；

4）上承板7结构施工完成、养护完成之后，在其上的沉降观测管15外侧穿装外套护管14，对排水井2进行封井，对基坑进行回填施工，施工完成后用辅助升降杆调整埋管13至设计高程。

一种可调节式地下埋管支承系统的调节方法，具体实施时可按以下方法进行：

当埋管13发生沉降后，通过测量沉降观测管15的沉降值，将辅助升降杆安装到螺杆11上，并反调螺杆11的上升值，使上升值与沉降值相等，即完成了埋管13的沉降调节。

更为具体地，施工前进行场地平整，桩位放线，组装架立粉喷桩机。检查液压系统、电气系统、粉喷系统各部分安装调试情况及灰罐、管路的密封连接情况是否正常，做好必要的调整和紧固工作，排除异常情况后，进料口加盖密封。

更为具体地，成桩时，先用喷粉机在桩位钻孔，至设计要求深度后，将钻机以1.0～1.2 m/min速度边旋转边提升，当钻头提升至开挖设计标高以上0.5m时停止送灰，钻头正向旋转，进行复搅并复喷，复搅深度及复喷深度应符合图纸设计要求。同时发送器停止向孔内喷射粉料，成桩结束。优选地，地面至开挖设计标高以上0.5m的软基不进行粉喷施工，以节约造价、减少固体废物垃圾。粉喷桩自然养护14天以上时方可挖土施工，目的是避免水平力作用下造成断桩。

当埋管13材质为铸铁管、镀锌管等易发生锈蚀破坏的刚性管道时，下承板6和上承板7之间的水平接缝8处需做好防水处理，在埋管13的设计填埋段的起点和终点位置的断面上，对下承板6和上承板7进行密封，使得埋管13在运行期间与地下水隔离，处于保护状态，这样可大大降低埋管13的锈蚀破坏。

埋管13处于运行期时，当外部填土发生不均匀沉降时，上层土压力直接作用在上承板7上，使得下承板6和上承板7发生局部沉降。通过观察沉降观测管15的沉降量则可知埋管13的沉降量。当工后沉降值较小时，可对埋管13不进行高程调节；当工后沉降值较大时，通过辅助升降杆对埋管13的高程进行适时调节。具体地，将辅助升降杆内六角18的一端嵌套在螺杆外六角17上，通过扭动辅助升降杆另一端的外六角19，达到提升螺杆11的目的，在螺杆11的带动下，埋管13随螺杆11一起提升，从而使埋管13处于设计高程，不发生沉降破坏。上述过程即解释了本发明的技术原理。

实施例二：当埋管13材质为PVC管、玻璃纤维管等不易发生锈蚀破坏的柔性管道时，埋管13的施工过程与实施例一大致相同。此种工况下时，下承板6和上承板7之间的水平接缝8处无需做专门的防水处理，在埋管13的设计填埋段的起点和终点位置的断面上，对下承板6和上承板7无需进行密封，使得埋管13在运行期间浸入地下水中，处于相对受力平衡状态，这进一步简化了埋管13的埋管施工过程。

此种工况下时，埋管材质为PVC管、玻璃纤维管等不易发生锈蚀破坏的柔性管道，埋管自身的耐腐蚀性能、变形能力均较强，下承板6和上承板7之间的水平接缝8处无需做专门的防水处理，埋管13在运行期间直接与地下水接触，处于相对受力平衡状态。同样，下承板6和上承板7发生不均匀沉降后，通过观察沉降观测管15的沉降量则可知埋管13的沉降量。当工后沉降值较小时，可对埋管13不进行高程调节；当工后沉降值较大时，通过辅助升降杆对埋管13的高程进行适时调节，从而使埋管13处于设计高程，不发生沉降破坏。上述过程即解释了本发明的技术原理。

需要说明的是，上述实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例。或者说上述实施例仅是本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，基于本发明中的实施例，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。