软土地区开槽埋管结构及施工方法发明专利

软土地区开槽埋管结构及施工方法

摘要：本发明公开一种软土地区开槽埋管结构及施工方法，其中软土地区开槽埋管的施工方法包括：在管道布设槽的外侧设置围护板桩和补强锚桩，并在管道布设槽底部设置压重气囊；在围护板桩之间设置拱形的第一内撑梁和第二内撑梁，并在第一内撑梁与第二内撑梁之间设置撑梁控位体；通过移位拉索使移管吊架及管道沿支撑挂梁纵向移动，通过落管控位体控制管道的吊放高度；先通过管顶定位体的弧板调位栓及侧压弧板限定管道的位置，再通过囊袋注浆管向充浆囊袋内压注浆固定位体；储料箱可沿支撑挂梁纵向移动，并可通过排料口同步进行管道两侧管周填充体施工。本发明可有效降低现场施工难度、改善管道铺设质量、提高施工效率。

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202111057471.2

专利申请（专利权）人：安徽省新路建设工程集团有限责任公司
权利人地址：安徽省阜阳市经济技术开发区裕安路688号

专利发明（设计）人： 崔传志 ,李秦 ,韩杰 ,林海涛 ,袁大伟 ,周立棚 ,苗青青 ,金伟 ,葛浩成

主权利要求:软土地区开槽埋管结构及施工方法
技术领域
[0001] 本发明属于软土地区管道铺设施工技术领域，特别是涉及一种软土地区开槽埋管结构及施工方法。
背景技术
[0002] 近年来，开槽埋管技术因其施工工艺简单、施工时间较短等优势被逐渐应用到水利工程中。在软土地区管道铺设施工时，常需解决槽道开挖稳固、管道吊设定位、管周填充密实等技术问题。
[0003] 现有技术中如公告号为CN212896460U的中国专利公开了一种市政管网开槽埋管结构，通过在主体开设容纳槽，容纳槽槽底为圆弧面，且容纳槽用于容纳管道；限位块组可拆卸地设置在容纳槽槽底，限位块组用于对管道进行限位。该技术虽然解决了限定管道位置的问题，但在槽道稳定性提升、管道精确定位和管周填充密实等方面尚存改进之处。
[0004] 鉴于此，为有效降低软土地区开槽埋管施工质量，目前亟待发明一种可以提升槽道稳定性、提高管道安装定位精度、改善管周填充体密实效果的软土地区开槽埋管结构及施工方法。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种不但可以提升槽道稳定性，而且可以提高管道安装定位精度，还可以改善软土地区开槽埋管结构及施工方法。
[0006] 第一方面，本申请实施例提供软土地区开槽埋管的施工方法，包括以下施工步骤：步骤一、施工准备：勘测确定围护板桩和管道的位置，制备施工材料和装置；步骤二、围护板桩与后压浆管连接：打设围护板桩，在后压浆管的两侧分别设置一个压板连接板，将后压浆管通过压板连接板固定在围护板桩的底端，沿后压浆管的管壁开设管壁溢浆孔；步骤三、围护板桩与补强锚桩打设：在勘测确定的管道布设轴线的两侧各设置一排围护板桩和一排补强锚桩，并在同一侧的围护板桩与补强锚桩之间设置桩间拉筋，在两排围护板桩之间开挖管道布设槽，并在管道布设槽的底部设置压重气囊，通过外部压灌泵体向压重气囊内吹填气囊填充体；步骤四、第一内撑梁与第二内撑梁布设：在两排围护板桩的内侧设置两排连板定位槽，将第二内撑梁和第一内撑梁设置在互为左右镜像的两排连板定位槽之间，在第二内撑梁与第一内撑梁之间设置撑梁控位体，在第一内撑梁的下表面沿管道布设槽纵向方向设置支撑挂梁；步骤五、管道滑移吊装：将移管吊架安装在第一内撑梁的底部，其中，移管吊架的上部通过移管滚轮与支撑挂梁连接，移管吊架的侧面通过移管拉索与外部卷拉设备连接，移管吊架自上而下包括依次连接的落管控位体、吊索侧板、柔性吊索，沿管道布设槽的纵向布置若干充浆囊袋，先采用外部吊装设备将管道吊设至柔性吊索上，再通过移管拉索使管道沿支撑挂梁移动至设定位置，然后通过落管控位体将管道下落至管道布设槽的槽底；步骤六、管道稳固定位：排出压重气囊内部的气囊填充体，取出压重气囊，在围护板桩与管道之间设置管顶定位体，先通过管顶定位体的弧板调位栓及侧压弧板限定管道的位置；
步骤七、管周填充体施工：使箱梁连接筋的上部通过移箱滚轮与支撑挂梁连接，在箱梁连接筋的侧面设置移位拉索，通过移位拉索控制储料箱的位置，箱梁连接筋的下部连接储料箱，储料箱内填充有松散堆积体，将储料箱中的松散堆积体填充至管道的管周从而形成管周填充体；步骤八、填隙注浆体与轻质封闭层施工：管周填充体施工完成后，解除管道约束，通过压浆管向管周土体压浆，形成填隙注浆体。
[0007] 第二方面，本申请实施例提供了一种管道滑移吊装结构，所述结构根据第一方面所述的软土地区开槽埋管的施工方法进行施工。
[0008] 相较现有技术，本申请实施例具有以下的特点和有益效果：
[0009] (1)本发明中围护板桩与后压浆管同步沉放，并可在围护板桩拔除后通过后压浆管进行压浆形成填隙注浆体，可快速封闭围护板桩的空隙，改善管周填充体的密实性。
[0010] (2)本发明在管道布设槽的外侧设置了围护板桩和补强锚桩，并在围护板桩与补强锚桩之间设置桩间拉筋，在管道布设槽的底部设置两排压重气囊，通过气囊填充体对围护板桩进行压重，可有效提升围护板桩的稳定性。
[0011] (3)本发明在围护板桩之间设置了纵断面呈拱形的第一内撑梁和第二内撑梁，并在相对的第一内撑梁与第二内撑梁之间设置了撑梁控位体，实现第一内撑梁与第二内撑梁的自平衡顶压，提升了围护板桩的稳定性。
[0012] (4)本发明通过移位拉索使移管吊架及管道沿支撑挂梁纵向移动，解决了不良地质区域管道吊设定位的问题；同时，本发明通过落管控位体控制管道的吊放高度，实现了管道的快速沉放。
[0013] (5)本发明先通过管顶定位体的弧板调位栓及侧压弧板限定管道的位置，再通过囊袋注浆管向充浆囊袋内压注浆固定位体；浆固定位体压注过程中，同步调整弧板调位栓长度，提升了管道纵向坡度控制的精确。
[0014] (6)本发明储料箱可沿支撑挂梁纵向移动，并可通过储料箱下部的两个排料口同步进行管道两侧管周填充体施工，可有效降低管周填充体施工对管道的影响，改善管周填充体施工质量。
附图说明
[0015] 图1是本发明深厚软土真空预压与动力强夯组合加固施工流程图；
[0016] 图2是图1围护板桩与后压浆管连接结构示意图；
[0017] 图3是图2后压浆管与沉管压板连接结构示意图；
[0018] 图4是图1管道滑移吊装结构示意图；
[0019] 图5是图1管道稳固定位结构示意图；
[0020] 图6是图1填隙注浆体与轻质封闭层施工完成后结构示意图。
[0021] 图中：1‑围护板桩；2‑管道；3‑后压浆管；4‑压板连接板；5‑管壁溢浆孔；6‑沉管压板；7‑沉管凸隼；8‑凸隼连槽；9‑补强锚桩；10‑桩间拉筋；11‑管道布设槽；12‑压重气囊；13‑气囊填充体；14‑连板定位槽；15‑第二内撑梁；16‑第一内撑梁；17‑撑梁控位体；18‑支撑挂梁；19‑移管吊架；20‑移管滚轮；21‑落管控位体；22‑吊索侧板；23‑柔性吊索；24‑充浆囊袋；25‑移管拉索；26‑管顶定位体；27‑弧板调位栓；28‑侧压弧板；29‑囊袋注浆管；30‑浆固定位体；31‑囊袋排气管；32‑箱梁连接筋；33‑移箱滚轮；34‑储料箱；35‑进料口；36‑松散堆积体；
37‑排料口；38‑管周填充体；39‑移位拉索；40‑管周土体；41‑填隙注浆体；42‑撑梁连接板；
43‑调位栓转铰；44‑补强压浆体；45‑轻质封闭层。

具体实施方式
[0022] 为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。需要说明的是，当组件被认为是“装设于”另一个组件，它可以直接装设在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
[0023] 现场吊装施工技术要求、型钢轧制及焊接施工技术要求、压浆施工技术要求、囊袋缝合施工技术要求等，本实施方式中不再赘述，重点阐述本发明涉及方法的实施方式。
[0024] 实施例一
[0025] 本申请实施例提供了一种软土地区开槽埋管的施工方法，如图1所示，包括步骤一至步骤八，具体地，所述方法包括：
[0026] 步骤一、施工准备：
[0027] 勘测确定围护板桩1和管道2的位置，制备施工材料和装置；
[0028] 步骤二、围护板桩与后压浆管连接：
[0029] 打设围护板桩1，在后压浆管3的两侧分别设置一个压板连接板4，将后压浆管3通过压板连接板4固定在围护板桩1的底端，沿后压浆管3的管壁开设管壁溢浆孔5；
[0030] 步骤三、围护板桩与补强锚桩打设：
[0031] 在勘测确定的管道2布设轴线的两侧各设置一排围护板桩1和一排补强锚桩9，并在同一侧的围护板桩1与补强锚桩9之间设置桩间拉筋10，在两排围护板桩1之间开挖管道布设槽11，并在管道布设槽11的底部设置压重气囊12，通过外部压灌泵体向压重气囊12内吹填气囊填充体13；
[0032] 步骤四、第一内撑梁与第二内撑梁布设：
[0033] 在两排围护板桩1的内侧设置两排连板定位槽14，将第二内撑梁15和第一内撑梁16设置在互为左右镜像的两排连板定位槽14之间，在第二内撑梁15与第一内撑梁16之间设置撑梁控位体17，在第一内撑梁16的下表面沿管道布设槽11纵向方向设置支撑挂梁18；
[0034] 步骤五、管道滑移吊装：
[0035] 将移管吊架19安装在第一内撑梁16的底部，其中，移管吊架19的上部通过移管滚轮20与支撑挂梁18连接，移管吊架19的侧面通过移管拉索25与外部卷拉设备连接，移管吊架19自上而下包括依次连接的落管控位体21、吊索侧板22、柔性吊索23，沿管道布设槽11的纵向布置若干充浆囊袋24，先采用外部吊装设备将管道2吊设至柔性吊索23上，再通过移管拉索25使管道2沿支撑挂梁18移动至设定位置，然后通过落管控位体21将管道2下落至管道布设槽11的槽底；
[0036] 步骤六、管道稳固定位：
[0037] 排出压重气囊12内部的气囊填充体13，取出压重气囊12，在围护板桩1与管道2之间设置管顶定位体26，先通过管顶定位体26的弧板调位栓27及侧压弧板28限定管道2的位置；
[0038] 步骤七、管周填充体施工：
[0039] 使箱梁连接筋32的上部通过移箱滚轮33与支撑挂梁18连接，在箱梁连接筋32的侧面设置移位拉索39，通过移位拉索39控制储料箱34的位置，箱梁连接筋32的下部连接储料箱34，储料箱34内填充有松散堆积体36，将储料箱34中的松散堆积体36填充至管道2的管周从而形成管周填充体38；
[0040] 步骤八、填隙注浆体与轻质封闭层施工：
[0041] 管周填充体38施工完成后，解除管道2约束，通过压浆管向管周土体40压浆，形成填隙注浆体41。
[0042] 图2是围护板桩与后压浆管连接结构示意图，在步骤一至步骤二中，如图2所示，需预先确定好围护板桩1和管道2的位置，并搭设好如图1所示的围护板桩1，围护板桩1与后压浆管3同步沉放，设置后压浆管3的目的在于后续可通过对后压浆管3压浆形成填隙注浆体41。
[0043] 图3是后压浆管与沉管压板连接结构示意图，在步骤二中，如图3所示，后压浆管3与沉管压板6插接固定。具体地，在围护板桩的底端设置沉管压板6，并使沉管压板6下表面的沉管凸隼7插入并固定到压板连接板4上表面的凸隼连槽8内部。
[0044] 图4是管道滑移吊装结构示意图，需要说明的是，图4为侧视图，围护板桩显示两侧边线，如图4所示，通过移管拉索25拉动移管吊架19使其在第一内撑梁16下的支撑挂梁18上移动，从而实现对管道2的滑移吊装施工。
[0045] 支撑挂梁18横断面呈“L”形，互为左右镜像的两个支撑挂梁18间的间距小于移管吊架19的截面宽度，移管吊架19被限位在两排支撑挂梁18之间且通过移管滚轮20在支撑挂梁18上滚动。
[0046] 本申请实施例与现有技术的区别在于，用以悬挂移动吊管的结构由第一内撑梁16、第二内撑梁15、撑梁控位体17等部件组成，第一内撑梁16、第二内撑梁15又分别限位在互为左右镜像的两排连板定位槽14之间，因此第一内撑梁16起到对第二内撑梁15向上顶的作用，第二内撑梁15起到对第一内撑梁16向下压的作用，因此用以悬挂移动吊管的整体结构通过第一内撑梁16与第二内撑梁15的自平衡顶压，提升了围护板桩1的稳定性，使得两排围护板桩1不会因为管道2的重量向内弯曲或者晃动，影响平稳度。
[0047] 再次参阅图3，在图3中围护板桩1还通过补强锚桩9以及桩间拉筋10进一步地加固。具体地，围护板桩1和补强锚桩9在管道2外侧由近及远布设，并在同一侧的围护板桩1与补强锚桩9之间设置桩间拉筋10，通过补强锚桩9对围护板桩1的拉力提高围护板桩1的抗弯性，使其不易晃动或弯曲。
[0048] 在其中一个实施例中，所述方法还包括：在第一内撑梁16、第二内撑梁15的两端均设置撑梁连接板42，将撑梁连接板42与连板定位槽14连接。
[0049] 参考图3以及图4，撑梁连接板42设置在连板定位槽14的槽内，与第一内撑梁16、第二内撑梁15固定连接使得第一内撑梁16、第二内撑梁15能够被卡接在连板定位槽14中。其中，撑梁连接板42可以通过卡接或焊接等方式固定在于连板定位槽14中。
[0050] 进一步地，第一内撑梁16呈上凸的拱形，第二连接梁呈下凸的拱形，撑梁位控体连接在第一内撑梁16、第二连接梁的中部。
[0051] 再次参阅图3及图4，撑梁位控体的两端分别与第二内撑梁15和第一内撑梁16焊接连接，且固定在第二内撑梁15、第一内撑梁16的弧度平滑的中部位置。撑梁控位体17可以可以采用液压千斤顶，围护板桩1、液压千斤顶、第一内撑梁16、第二内撑梁15形成的整体结构能够通过自平衡顶压以提升围护板桩1的稳定性。
[0052] 再次参阅图4，压重气囊12设有两排，并沿着管道布设槽11纵向布置，每排压重气囊12分别抵靠在围护板桩的内侧。通过压重气囊12内部填充的气囊填充体13对围护板桩1进行压重，有效提升围护板桩1的稳定性。
[0053] 在步骤六中，管道2下落至管道布设槽11的槽底后，先排出气囊填充体13，取出压重气囊12，然后拆除移管吊架19，然后将储料箱34通过箱梁连接筋32与移箱滚轮33连接，使移箱滚轮33在支撑挂梁18上滚动从而调整储料箱34的位置。储料箱34用于向管道2周侧填充松散堆积体36。为了更好的固定管道2的位置，在围护板桩1与管道2之间设置管顶定位体26，通过管顶定位体26的弧板调位栓27及侧压弧板28限定管道2的位置。
[0054] 具体地，管顶定位体26包括弧板调位栓27、侧压弧板28和调位栓转铰43，调节弧板调位栓27能够增加/缩短管顶定位体26的长度从而实现对不同尺寸的管道2进行限位。当弧板调位栓27伸长的情况下能够对管道2周侧施压使得管道2被压紧在管道布设槽11的底部。示例性的，弧板调位栓27可以采用螺母套接在螺杆外的设计，让螺母两侧螺杆的紧固方向相反，则可以采用逆时针或顺时针去旋转螺母可以实现对长度的调节。
[0055] 在其中一个实施例中，步骤六还包括：沿管道布设槽11的纵向布置若干充浆囊袋24，在充浆囊袋24上设置囊袋注浆管29和囊袋排气管31，在管道2下落至管道布设槽11的槽底的情况下，充浆囊袋24通过囊袋注浆管29内压注浆固定位体30，并通过囊袋排气管31排除充浆囊袋24内的空气，使充浆囊袋24填充满管道2和管道布设槽11底部的空隙；在浆固定位体30压注过程中，调整弧板调位栓27的长度，并控制浆固定位体30的压力，使管道2的纵向坡度满足要求。
[0056] 图5是管道稳固定位结构示意图，如图5所示，取出压重气囊12后，布置充浆囊袋24，通过囊袋注浆管29向充浆囊袋24内压注浆固定位体30对管道2进行位置的固定。
[0057] 在步骤七中，通过储料箱34向管周填充管周填充体38，从而对管道2进行位置的固定。
[0058] 具体地，在储料箱34顶部开设进料口35，在储料箱34的顶部设有两个排料口37，排料口37一左一右分布在管道2两侧，通过储料箱34的两个排料口37同步进行对管道2两侧管周填充体38的施工，施工完成的管周填充体38覆盖在浆固定位体30上。
[0059] 管周填充体38施工完成后，解除管道2约束。图6是填隙注浆体与轻质封闭层施工完成后结构示意图。参阅图5至图6，在未浇筑管周填充体38前，通过管顶定位体26对管道2进行约束，当浇筑一层管周填充体38保证管道2稳固不动后，解除管道2约束。具体地，在管周填充体38填筑至管顶定位体26标高的情况下，能确认拆除装置后管道2稳固不动，因此解除管顶定位体26对管道2的约束，当管周填充体38填筑至储料箱34底标高时，依次取出储料箱34、第二内撑梁15和第一内撑梁16；当管周填充体38浇筑完成后，先解除围护板桩与补强锚桩9间的桩间拉筋10，再拔除围护板桩和补强锚桩9，完成了开槽埋管的整个施工步骤。
[0060] 实施例二
[0061] 本申请实施例提供了一种管道2滑移吊装结构，参考图2至图6，所述结构包括了根据实施例一所提供的软土地区开槽埋管的施工方法在施工过程中的起到对管道2滑移吊装作用的结构，通过实施例一提供的施工方法对本实施例提供的管道2滑移吊装结构进行操作能够实现管道2被平稳限位在槽道中且管道2定位精确、管周填充密实等效果。
[0062] 综上，本申请实施例提供了一种软土地区开槽埋管的施工方法以及管道2滑移吊装结构，以提升槽道稳定性、管道2定位性以及管周填充密实程度。下面结合每个施工元件的具体型号对本方案进一步说明，需说明的是，本方案给出的型号以及元件的制作方法仅仅为示例性的，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。
[0063] 具体地，在本例中，
[0064] 围护板桩1、围护板桩1可以采用规格为160×40×20×2.5的钢板桩。
[0065] 管道2可以采用直径为800mm的钢筋混凝土管。
[0066] 后压浆管3可以采用直径为60mm的钢管轧制而成。
[0067] 压板连接板4和沉管压板6均可以采用厚度10mm的钢板轧制而成，在压板连接板4的上表面和沉管压板6的下表面分别设置凸隼连槽8和沉管凸隼7；其中沉管凸隼7的高度为2cm、宽度为6cm；凸隼连槽8与沉管凸隼7相匹配。
[0068] 围护板桩和补强锚桩9在管道2外侧由近及远布设，围护板桩与补强锚桩9间距为5m；补强锚桩9平行于围护板桩每隔20m布设一根；压重气囊12可以采用厚度1mm的橡胶片缝合成密闭腔体，断面宽度为30cm、高度为20cm。
[0069] 管壁溢浆孔5直径为40mm。
[0070] 补强锚桩9可以采用规格为160×40×20×2.5的钢板桩。
[0071] 桩间拉筋10可以采用直径为60mm的螺杆与螺母组合而成。
[0072] 管道布设槽11横断面呈梯形，底宽为1200mm，顶宽为2500mm，高度为2000mm。
[0073] 气囊填充体13可以采用黏土泥浆。
[0074] 连板定位槽14可以采用厚度为10mm的钢板切割成高度为5cm、长度为30cm的钢板切割而成，与围护板桩垂直焊接连接。
[0075] 第二内撑梁15和第一内撑梁16均规格为100×100×6×8的H型钢轧制而成，纵断面呈拱形，两端均设置与连板定位槽14连接的撑梁连接板42，使第一内撑梁16的拱形上凸，使第二内撑梁15的拱形下凸，圆心角均为30度。
[0076] 撑梁控位体17可以采用100吨的液压千斤顶，两端分别与第二内撑梁15和第一内撑梁16焊接连接；支撑挂梁18可以采用厚度为10mm的钢板轧制而成，横断面呈“L”形，宽度为30cm，与第一内撑梁16焊接连接。
[0077] 移管吊架19可以采用钢板轧制而成，一侧面通过移管拉索25与外部卷拉设备连接。
[0078] 移管滚轮20可以采用3寸的定向脚轮。
[0079] 落管控位体21可以采用10吨的液压千斤顶，两端分别与吊索侧板22和移管吊架19焊接连接。
[0080] 吊索侧板22可以采用厚度为10mm的钢板轧制而成。
[0081] 柔性吊索23可以采用直径30mm的绳索。
[0082] 充浆囊袋24可以采用厚度1mm的橡胶片缝合成密闭的腔体，宽度为50cm，在管道2的两侧充浆囊袋24侧壁上分别设置囊袋注浆管29和囊袋排气管31。囊袋注浆管29可以采用直径为60mm的钢管。囊袋排气管31可以采用直径30mm的钢管。
[0083] 移管拉索25和移位拉索39均可以采用直径20mm的钢丝绳。
[0084] 管顶定位体26包括弧板调位栓27、侧压弧板28和调位栓转铰43；弧板调位栓27包括直径30mm的螺杆和螺母，并使螺母两侧螺杆的紧固方向相反，弧板调位栓27的一端通过调位栓转铰43与围护板桩连接，另一端与侧压弧板28焊接连接；侧压弧板28可以采用钢板轧制而成，内径与管道2外径相同。
[0085] 浆固定位体30可以采用标号为M15的水泥砂浆。
[0086] 移箱滚轮33可以采用3寸的定向脚轮。
[0087] 储料箱34可以采用厚度1mm的钢板焊接而成，呈圆台形，顶面直径为1000mm、底面直径为800mm，高度为500mm，与箱梁连接筋32焊接连接，上部设置1个进料口35，下部设置镜像相对的2个排料口37；进料口35直径为300mm。排料口37直径为200mm。
[0088] 箱梁连接筋32可以采用厚度为10mm的钢板轧制而成，一侧面与移位拉索39连接牢固。
[0089] 松散堆积体36和管周填充体38可以采用粒径均匀的中粗砂，其中管周填充体38压实度为95％。
[0090] 管周土体40为可塑状态淤泥质土。
[0091] 填隙注浆体41和补强压浆体44可以采用标号为M15的砂浆。
[0092] 撑梁连接板42可以采用厚度10mm的钢板轧制而成，与第二内撑梁15和第一内撑梁16焊接连接。
[0093] 调位栓转铰43可以采用直径30mm的球铰。
[0094] 轻质封闭层45可以采用重度为0.9g/cm3的泡沫混凝土。
[0095] 以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

专利地区：安徽

专利申请日期：2021-09-09

专利公开日期：2022-12-30

专利公告号：CN113700935B