一种管道回填的结构及其施工方法
阅读说明：本技术 一种管道回填的结构及其施工方法 (Pipeline backfilling structure and construction method thereof ) 是由 付增龙 刘尧 赵兴坤 于 2021-09-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种管道回填的结构,包括位于沟槽最底部的碎石层和管道,其特征在于,碎石层上方铺设有第一中粗砂层,第一中粗砂层上放置有滤水网隔板,滤水网隔板内填充有第二中粗砂层,第二中粗砂层上方放置有管道,管道两侧浇筑有第一泡沫混凝土层至管道顶部100-150mm处,在第一泡沫混凝土层上方放置横向钢板,在横向钢板上浇筑第二泡沫混凝土层,在第一泡沫混凝土层与第二泡沫混凝土层的层面上均涂有防水材料,在第二泡沫混凝土上铺设陶粒混凝土,解决雨水流经砂层之间,导致压实度不高的砂层下沉,从未出现地面塌陷的问题。(The invention discloses a pipeline backfilling structure which comprises a gravel layer and a pipeline, wherein the gravel layer is positioned at the bottommost part of a groove, and the pipeline backfilling structure is characterized in that a first middle coarse sand layer is laid above the gravel layer, a water filter screen clapboard is placed on the first middle coarse sand layer, a second middle coarse sand layer is filled in the water filter screen clapboard, the pipeline is placed above the second middle coarse sand layer, a first foam concrete layer is poured on two sides of the pipeline to the position of 100-150mm away from the top of the pipeline, a transverse steel plate is placed above the first foam concrete layer, a second foam concrete layer is poured on the transverse steel plate, waterproof materials are respectively coated on the first foam concrete layer and the second foam concrete layer, and ceramsite concrete is laid on the second foam concrete layer, so that the problems that the rainwater flows between the sand layers, the low-compaction-degree sand layer sinks, and the ground collapses never occurs are solved.)
技术领域
本发明涉及市政工程领域，具体涉及一种管道回填的结构及其施工方法。
背景技术
随着全球气候变化，城市内涝灾害频发，以及全国各地对城市防涝和污水提质增效工作重视程度的提高，以埋地塑料排水管为代表的柔性管在各种管网改造工程中得到广泛应用。与传统的混凝土排水管道相比，塑料排水管具有重量轻、水阻系数小、耐腐蚀、密闭性好、运输安装方便、施工速度快等优点，且能够适应市建成区交通繁忙、管位和作业面窄、快速化施工等苛刻作业条件下的施工要求；
但近年来地下管道在交通荷载、施工等振动荷载作用下会发生弯曲变形甚至开裂、破损，从而导致管道失效，并且管道两侧进行回填时只能采取人工夯实，但人工夯实的成型方式很难保证回填土的密实度达到规定，从而导致回填部位的承载力不能满足使用要求；在大雨时，雨水流经砂层使得压实度不高的砂层之间出现下凹，不但出现地面塌陷的问题，且管道也被浸泡在水里产生较大的影响。
发明内容
本发明目的在于提供一种管道回填的结构及其施工方法，用于解决雨水流经砂层之间，导致压实度不高的砂层下沉，从未出现地面塌陷的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种管道回填的结构，包括位于沟槽最底部的碎石层和管道，所述碎石层上方铺设有第一中粗砂层，所述第一中粗砂层上放置有滤水网隔板，所述滤水网隔板内填充有第二中粗砂层，所述第二中粗砂层上方放置有所述管道，所述管道两侧浇筑有第一泡沫混凝土层至所述管道顶部100-150mm处，在所述第一泡沫混凝土层上方放置横向钢板，在所述横向钢板上浇筑第二泡沫混凝土层，在所述第一泡沫混凝土层与所述第二泡沫混凝土层的层面上均涂有防水材料，在所述第二泡沫混凝土上铺设陶粒混凝土。
现有生活上在涉及管道回填技术时，通常是直接铺设砂层将管道填埋，在对砂层进行夯实时，由于用机械过度进行震动夯实会使管道损坏，因此只有管道顶部上的150mm处的夯实程度较高，砂粒之间空隙较小，当雨水流经管道周围的砂层时，由于管道周围的砂层夯实程度较低，砂粒之间空隙较大，说明压实度较低，雨水会将砂粒之间空隙变小而产生一定的中空部分，此时会出现地面塌陷的危险，且交通荷载产生的压力也会使得管道压力增大，久而久之产生变形。
本发明通过在碎石层上设有第一中粗砂层，由于碎石层有较高的硬度，难以发生下陷，且设置在碎石层上第一中粗砂层较为细软，使能够避免碎石层的棱角伤害到滤水网隔板，在滤水网隔板内填充有第二中粗砂层，将第二中粗砂层人工夯实3次，达到紧实的效果，使得在滤水网隔板上形成较为平整的平面，管道放置于第二中粗砂层上，能够大大减少倾斜的角度，对固定管道起到了辅助的效果，并且滤水网隔板不但阻隔了尖锐的碎石层对于管道发生顶上损坏的风险，且对管道有一定的支撑作用；将泡沫混凝土分成第一泡沫混凝土与第二泡沫混凝土来进行两次铺设，并在第一泡沫混凝土与第二泡沫混凝土的层面上均涂上聚合物高分子防水材料；在遇到大雨时，管道顶部上方的第二泡沫混凝土层因涂有防水材料可放置雨水进入泡沫混凝土内去，且第一泡沫混凝土与第二泡沫混凝土之间的横向钢板，能够起到承重的作用，由于泡沫混凝土层也有一定的承重作用，达到双重承重的效果，避免出现砂层遇水向下凹陷导致地面坍塌的问题，可减轻地面对管道施加的压力，泡沫混凝土层还有一定的保温能力，不会受到严寒酷暑的影响，若随着时间推移，第二泡沫混凝土防水效果逐渐降低，第一泡沫混凝土可以持续起着第二泡沫混凝土的作用，预防管道塌陷，延长了管道的使用。
进一步地，在所述管道的下方连接有与所述管道相配合的弧形支撑块，所述弧形支撑块两侧均连接有斜撑钢板，两个所述斜撑钢板的自由端分别与所述横向钢板的两端连接，地面的交通荷载、施工等振动荷载时，横向钢板与斜撑钢板形成的倒三角形钢板，倒三角形能够承受各种复杂的受力情况，受力能够有效传递，横向钢板受到振动冲击时，可通过斜撑钢板进行分力，且这样的分解不会使倒三角形的两边钢板产生弯曲现象，这是正三角形钢板无法做到的。
进一步地，在所述管道的外壁上连接有环形钢架，管道外壁上的环形钢架对于挤压管道的压力会产生一定的承重作用，避免管道在压力的作用下而被挤压变形。
进一步地，在所述管道上包裹有土工布，所述土工布在所述管道的外壁与所述环形钢架之间，土工布包裹管道可以有效提供侧向约束，限制管道在振动过程中出现的变形破坏，通过环形钢架在限制管道变形的同时，也紧紧固定土工布在管道的外壁上，避免土工布滑落。
进一步地，所述管道的外表面呈波纹状，所述环形钢架位于相邻两个波峰之间，若环形钢架位于波峰上，管道将会高低不平，直接影响管道的平稳性，在位于相邻两个波峰之间时，由于波谷与波峰的高低差弥补环形钢架的厚度，使得在保持平稳性的情况下还能够支撑管道不变形。
还包括一种管道回填的施工方法，包括以下具体步骤：
S1：根据管道尺寸开挖沟槽，平整槽底后铺设碎石层；
S2：在碎石层的上方铺设有第一中粗砂层，在第一中粗砂层上放置滤水网隔板；
S3：在滤水网隔板内填充第二中粗沙层进行夯实，夯实3次，达到压实度为90％，第二中粗砂层的厚度大于滤水网隔板的厚度至少50mm；
S4：将弧形支撑块置于第二中粗砂层上，再将管道放入弧形支撑块内；
S5；管道上包裹土工布，在管道的外壁上连接有用于将土工布固定的环形钢架；
S6：进行闭水实验；
S7：闭水试验成功后，在弧形支撑块的两侧焊接斜撑钢板；
S8：在管道两侧对称浇筑第一泡沫混凝土至管道顶部至少100-150mm处；
S9：在所述第一泡沫混凝土上涂上防水材料，在防水材料上放置有横向钢板，将横向钢板的两端与两个斜撑钢板的自由端焊接,焊接后形成类似倒等腰三角形，等腰的两边角度均为40度，若角度小于40度，在受到下压的重力后，两个斜撑钢板给横向钢板的支撑力所形成的合力无法达到最佳值，若大于40度，在分解压力时，无法让弧形支撑块承受力达到最大效果。
S10:在横向钢板上浇筑第二泡沫混凝土至管道顶部以上650mm-800mm处；
S11：在第二泡沫混凝土上方进行后续的面层施工；
S12：在第二泡沫混凝土上方填入陶粒混凝土，用机器进行碾压夯实，且夯实4次，保证压实度达到96％。
在步骤S8中第一泡沫混凝土至管道顶部至少100-150mm处，横向钢管放置时，由于横向钢管重力的影响会压向刚初固化的第一泡沫混凝土移至70mm-90mm后稳定，若小于100mm，横向钢板会压到管道上，导致加强了管道的压力，横向钢板本身起着一定的承重作用，若压向管道，横向钢板本身所承受的所有重力也向管道施加，导致管道受损；若大于150mm，无法与斜撑钢板进行一个很好的焊接，使得无法达到最佳承受分力点。
步骤S10在横向钢板上浇筑第二泡沫混凝土至管道顶部以上650mm-800mm处，若小于650m不能够达到很好的承重效果，若大于800mm，横向钢板也会承受更多的重力，优选700mm处承重效果最好。
本发明通过此施工方法可有效增强管道对地基的不均匀沉降产生位移的抵抗能力，使管道竖向变形率控制在较小范围以内，且在大雨时，能够避免雨水会将砂粒之间空隙变小而产生一定的中空部分导致地面塌陷的危险，且交通荷载产生的压力也会使得管道压力增大，久而久之产生变形的问题。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明通过所述碎石层上方铺设有第一中粗砂层，所述第一中粗砂层上放置有滤水网隔板，所述滤水网隔板内填充有第二中粗砂层，所述第二中粗砂层上方放置有所述管道，所述管道两侧浇筑有第一泡沫混凝土层至所述管道顶部100-150mm处，在所述第一泡沫混凝土层上方放置横向钢板，在所述横向钢板上浇筑第二泡沫混凝土层，在所述第一泡沫混凝土层与所述第二泡沫混凝土层的层面上均涂有防水材料，在所述第二泡沫混凝土上铺设陶粒混凝土，解决了雨水流经砂层之间，导致压实度不高的砂层下沉，从未出现地面塌陷的问题。
2、本发明通过在所述管道的下方连接有与所述管道相配合的弧形支撑块，所述弧形支撑块两侧均连接有斜撑钢板，两个所述斜撑钢板的自由端分别与所述横向钢板的两端连接，横向钢板与斜撑钢板形成的倒三角形钢板，倒三角形能够承受各种复杂的受力情况，受力能够有效传递。
3、本发明通过在所述管道的外壁上连接有环形钢架，管道外壁上的环形钢架对于挤压管道的压力会产生一定的承重作用，避免管道在压力的作用下而被挤压变形。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明一种管道回填结构的剖面结构示意图；
图2为本发明的一种管道回填方法的流程示意图；
附图中标记及对应的零部件名称：
1-管道，2-碎石层，3-第一中粗砂层，4-滤水网隔板，5-第二中粗砂层，6-弧形支撑块，7-土工布，8-斜撑钢板，9-横向钢板，10-第一泡沫混凝土层，11-第二泡沫混凝土层，12-陶粒混凝土层。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例:
如图1和图2所示，本发明包括位于沟槽最底部的碎石层2和管道1，所述碎石层2上方铺设有第一中粗砂层3，所述第一中粗砂层3上放置有滤水网隔板4，所述滤水网隔板4内填充有第二中粗砂层5，所述第二中粗砂层5上方放置有所述管道1，所述管道1两侧浇筑有第一泡沫混凝土层10至所述管道1顶部100-150mm处，在所述第一泡沫混凝土层10上方放置横向钢板9，在所述横向钢板9上浇筑第二泡沫混凝土层11，在所述第一泡沫混凝土层10与所述第二泡沫混凝土层11的层面上均涂有防水材料，在所述第二泡沫混凝土上铺设陶粒混凝土，在所述管道1的下方连接有与所述管道1相配合的弧形支撑块6，所述弧形支撑块6两侧均连接有斜撑钢板，两个所述斜撑钢板的自由端分别与所述横向钢板9的两端连接，在所述管道1的外壁上连接有环形钢架，在所述管道1上包裹有土工布7，所述土工布7在所述管道1的外壁与所述环形钢架之间，所述管道1的外表面呈波纹状，所述环形钢架位于相邻两个波峰之间。
本发明的具体实施步骤：
S1：根据管道1尺寸开挖沟槽，平整槽底后铺设碎石层2；
S2：在碎石层2的上方铺设有第一中粗砂层3，在第一中粗砂层3上放置滤水网隔板4；
S3：在滤水网隔板4内填充第二中粗沙层进行夯实，夯实3次，达到压实度为90％，第二中粗砂层5的厚度大于滤水网隔板4的厚度至少50mm；
S4：将弧形支撑块置于第二中粗砂层5上，再将管道1放入弧形支撑块内；
S5；管道1上包裹土工布7，在管道1的外壁上连接有用于将土工布7固定的环形钢架；
S6：进行闭水实验；
S7：闭水试验成功后，在弧形支撑块的两侧焊接斜撑钢板8；
S8：在管道1两侧对称浇筑第一泡沫混凝土至管道1顶部至少100-150mm处；
S9：在所述第一泡沫混凝土上涂上防水材料，在防水材料上放置有横向钢板9，在横向钢板9上浇筑第二泡沫混凝土至管道1顶部以上650mm-800mm处；
S10：在第二泡沫混凝土上方进行后续的面层施工；
S11：在第二泡沫混凝土上方填入陶粒混凝土。
本发明的具体运用：
根据管道1尺寸开挖沟槽，平整槽底后铺设碎石层2，在碎石层2的上方铺设有第一中粗砂层3后进行夯实，在第一中粗砂层3上放置滤水网隔板4，在滤水网隔板4内填充第二中粗沙层进行夯实，夯实3次，达到压实度为90％，第二中粗砂层5的厚度大于滤水网隔板4的厚度至少50mm，使得在滤水网隔板4上形成较为平整的平面，管道1放置于第二中粗砂层5上，能够大大减少倾斜的角度，对固定管道1起到了辅助的效果，将弧形支撑块置于第二中粗砂层5上，再将管道1放入弧形支撑块内，将管道1上包裹土工布7，在管道1的外壁上连接有用于将土工布7固定的环形钢架，此时进行闭水试验，若试验成功，则将弧形支撑块的两侧焊接斜撑钢板8，在管道1两侧对称浇筑第一泡沫混凝土至管道1顶部至少100-150mm处，此时斜撑钢板8端部依然高于第一泡沫混凝土，待第一泡沫混凝土固化后涂上聚合物高分子防水材料，再将斜撑钢板8与横向钢板9进行焊接，焊接后往横向钢板9上浇筑第二泡沫混凝土，待第二泡沫混凝土固化后进行后续的面层施工，施工完后向第二泡沫混凝土上方填入陶粒混凝土，施工结束。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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