一种骑跨现有污水管的地下连续墙槽段设计施工方法与流程

本发明涉及一种地下建筑工程技术领域中的设计施工方法，具体地，涉及一种骑跨现有污水管的地下连续墙槽段设计施工方法。

背景技术：
在地下建筑工程施工过程中，地下连续墙具有结构刚度大，整体性能好，同时具有良好的抗渗性和耐久性等优点。因而，在城市地铁以及地下构筑物建造过程中，地下连续墙得到了广泛的应用。但是，在地下连续墙施工过程中往往会遇到地质条件复杂，地下水较为丰富，穿越地下现有管线等问题。地下现有管线的存在会对地下连续墙的施工造成严重影响。地下连续墙在施工过程中遇到现有地下管线时，通常会采用切改地下管线的措施，或将地下管线临时移位到扩大的路面，待地下连续墙施工完成后再将地下管线移至原位。但是，地下连续墙在施工过程中如遇地下污水管道，当雨季来临时，污水管线将无法进行切改，这将严重影响地下连续墙的施工工期。因而，发明出一种骑跨现有污水管的地下连续墙槽段的施工工艺具有十分重要的工程应用价值。对现有的技术文献的检索发现，现有的有关地下连续墙的施工主要涉及地下连续墙接缝处的施工装置及方法，申请专利号：201410098282.3，申请公布号：CN103835316A，专利名称：一种预制地下连续墙的接头结构及施工方法；申请号：201310676753.X，申请公布号：CN103726513A，专利名称：地下连续墙接缝防水结构及施工方法；申请专利号：200810038277.8，专利公开号：CN101591909A，专利名称：一种在城市建设中在地下管线下的地下连续墙施工方法，该专利自述：“本发明的优点是在城市地下连续墙的施工中不用搬迁地下管线，节省了大量的人力、物力、财力，并且不妨碍交通。”然而，其所述的在地下管线下的地下连续墙的施工方法，没有考虑到施工期间降雨的影响，同时，也没有考虑到地下管线下的地层的地质条件，当地下管线下的地层破碎，地质条件不良时，施工过程中有可能会对现有地下管线造成破坏，从而阻碍地下连续墙的施工，对地下连续墙的施工造成严重影响。

技术实现要素：
针对现有地下连续墙施工过程中穿越地下管线时存在的问题和缺陷，本发明提出一种在雨季来临时骑跨现有污水管的地下连续墙槽段设计施工方法，在地下连续墙施工过程中保护现有污水管不被破坏，不影响雨季来临对施工造成的影响，本发明通过以下方案实现：一种骑跨现有污水管的地下连续墙槽段设计施工方法，所述设计施工方法包括以下步骤：第一步、根据已经开挖完成的导墙和施工作业面，在污水管道的左右两侧处搭设管道围护结构，其中管道围护结构包括管道围护装置和吊轮装置，所述管道围护装置用于保护污水管道在地下连续墙下放过程中不被破坏，所述吊轮装置用于确保带有滑轮的钢筋笼能够垂直下放；1)在污水管道左右两侧搭设管道围护装置：在地面污水管道两侧安装两固定支座，采用双层钢筋网片从污水管道底部包裹，向上与上部两固定支座焊接，共同浇筑，确保污水管道的稳固；2)在污水管道右侧搭设吊轮装置；第二步、在第一步施工完成后，制作钢筋笼：钢筋笼在制作过程中端部与接头管应留有一定的空隙，在钢筋密集的部位预留出导管的位置；钢筋笼形式采用L型钢筋笼，在L型钢筋笼的端部留有吊筋，在L型钢筋笼的转折点处安装一钢筋笼滑轮，校正钢丝通过钢筋笼滑轮对钢筋笼的位置进行校正；第三步、在第一步和第二步施工完成后，在污水管道左右两侧进行槽段开挖形成槽：1)第一抓，位置紧贴污水管道左侧，距离污水管道左侧150～200mm；2)第二抓，位置紧贴污水管道右侧，距离污水管道右侧150～200mm；3)用长臂挖机，将污水管道下方的渣土挖出，污水管道上方土体待两侧土挖出后，利用自身的重力和雨水冲刷作用自由下落；在与长臂挖机的挖斗的斗体相反方向加装钢板，使斗体向污水管道下倾斜，再利用成槽机斗体和斗体上端钢丝绳间的宽度差，向污水管道一侧平移，将管道下方的渣土挖出；4)将成槽机移至第一抓位置，从污水管道的另一侧下方，向污水管道平移，将污水管道下方剩余的渣土抓净；第四步、钢筋笼起吊与下放1)污水管道左侧钢筋笼下放：钢筋笼下放时将吊点布置在偏靠污水管道一侧；当钢筋笼一角下放到槽底时，用校正钢丝从污水管道另一侧下方绕过污水管道，使其从污水管道右侧通过吊轮装置给钢筋笼一个横向拉力，保证钢筋笼垂直下放到污水管道正下方，且在下放过程中槽内浆液保持在污水管道以下；2)左侧钢筋笼下放到位后，使用超声波在左侧工字钢后做检测，确认工字钢是否垂直，及钢筋笼是否垂直，然后调整钢筋笼，直至钢筋笼完全垂直；3)确认左侧钢筋笼垂直下放后，拆除污水管道右侧的吊轮装置，将吊轮装置上左侧钢筋笼的校正钢丝缠绕到右侧钢筋笼的钢筋笼滑轮上，对污水管道右侧钢筋笼进行下放，当钢筋笼一角下放到槽底时，调整钢筋笼端部的吊筋和绕过钢筋笼滑轮的校正钢丝，确保右侧钢筋笼垂直下放；4)确认右侧钢筋笼垂直下放后，在污水管道左右两侧，通过钢筋笼滑轮和校正钢丝拉动左右两侧钢筋笼，使两侧钢筋笼衔接，允许的接缝宽度为300mm；第五步、待污水管道两侧钢筋笼下放完成后，为确保钢筋笼垂直，使用超声波在两侧工字钢后重新做检测，确认工字钢和钢筋笼的位置是否垂直，然后调整钢筋笼，直至钢筋笼完全垂直；第六步、混凝土浇筑。优选地，第一步的步骤1)中，所述管道围护装置包括固定链杆、滑轮钢板一体化模块和双层钢筋网模块，其中：在污水管道的左右两侧分别固定安装滑轮钢板一体化模块，固定链杆与污水管道左右两侧的滑轮钢板一体化模块焊接连接，双层钢筋网模块将污水管道包裹后与滑轮钢板一体化模块连接。更优选地，所述固定链杆为一根钢管，钢管的长度为：L1＝D+2×(150～200)mm，D为污水管道直径(mm)；钢管的直径为：d0＝20mm。更优选地，所述双层钢筋网模块包括两片矩形双层钢筋网和一片弧形双层钢筋网，其中：两片矩形双层钢筋网分别安装于污水管道的左右两侧，弧形双层钢筋网的两端分别与两片矩形双层钢筋网焊接，将污水管道包裹起来；在矩形双层钢筋网的端部设有两个螺母；安装于污水管道左右两侧的两片矩形双层钢筋网距离污水管道距离为150～200mm，弧形双层钢筋网距离污水管道底部的距离为500mm。更优选地，所述矩形双层钢筋网的宽度为L2，L2视施工作业面对污水管道的影响范围确定；所述矩形双层钢筋网的长度L3满足公式：其中：h为污水管道埋深(mm)，D为污水管道直径(mm)；所述矩形双层钢筋网的厚度为d1，d1通常取20～40mm。更优选地，所述弧形双层钢筋网的半径R满足公式：其中D为污水管道直径(mm)；所述弧形双层钢筋网的弧长为固定链杆的长度L1。更优选地，所述滑轮钢板一体化模块由滑轮、直锚定钢筋、钢筋网链接钢板和茆头组成，其中：直锚定钢筋绕过滑轮，直锚定钢筋的两端预留出相同的长度与钢筋网链接钢板的中心焊接，且两个焊接点与钢筋网链接钢板的几何中心在一条直线上；并在钢筋网链接钢板的中线上、距离钢筋网链接钢板端部等距离处留有两个茆头，茆头位置与矩形双层钢筋网端部的螺母位置相对应。更优选地，所述直锚定钢筋为Φ20钢筋，其长度m满足公式：m＝d2+20(mm)，其中d2为钢筋网链接钢板的厚度，d2通常为20～40(mm)。更优选地，所述钢筋网链接钢板的厚度为d2，d2通常为20～40(mm)；所述钢筋网链接钢板的长度为矩形双层钢筋网的宽度L2(mm)；所述钢筋网链接钢板的宽度为优选地，所述管道围护装置的自重F满足公式：F＝α·(V1+V2+V3)(kg)，式中：α为钢材的理论计算密度(kg/m3)，α通常为7～8kg/m3；V1为固定链杆的体积(m3)，V1满足如下计算公式：V2为双层钢筋网模块的体积(m3)，V2满足如下计算公式：V3为滑轮钢板一体化模块的体积(m3)，V3满足如下计算公式：更优选地，所述管道围护装置的自重式中：G为管道上覆土体的自重(kg)，γ平为管道上覆土体的平均重度(kN/m3)，h为污水管道埋深(mm)；当F≤G时，管道围护结构满足设计要求。优选地，第一步的步骤2)中，所述吊轮装置包括滑轮模块、平衡模块和钢丝绳，其中：滑轮模块由滑轮锚定钢筋和吊轮滑轮组成，钢丝绳一端与平衡模块连接，滑轮锚定钢筋绕过吊轮滑轮后与平衡模块连接。优选地，第六步中，所述混凝土强度等级为C30，水灰比不小于0.6；所述混凝土浇筑时采用横向浇筑的方法，对于污水管道两侧钢筋笼接缝处浇筑混凝土，对于污水管道底部范围内浇筑混凝土至弧形双层钢筋网处。本发明与现有技术相比较，具有如下有益效果；本发明有效地解决了在雨季施工期间，地下连续墙遇污水管线处施工困难的问题，在整个施工过程中秉承高效、经济、环保的原则，大大缩短了施工工期，提高了工程效率。附图说明通过阅读参照以下附图对骑跨现有污水管的地下连续墙槽段施工装置设计方法实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本发明一实施例涉及的污水管管线分布图；图2为本发明一实施例管道围护装置示意图；图3为本发明一实施例滑轮钢板一体化模块左剖面示意图；图4为本发明一实施例滑轮钢板一体化模块俯视图；图5为本发明一实施例矩形双层钢筋网左剖面示意图；图6为本发明一实施例管道下方抓槽示意图；图7-a和图7-b为本发明一实施例钢筋笼下放示意图；图8为本发明一实施例钢筋笼位置示意图；图中：1为固定链杆，2-1为滑轮，2-2为直锚定钢筋，2-3为钢筋网链接钢板，2-4为茆头，3-1为钢筋网链接螺母，3-2为矩形双层钢筋网，3-3为弧形双层钢筋网，4为吊筋，5为钢筋笼滑轮，6为校正钢丝，7-1为滑轮锚定钢筋，7-2为吊轮滑轮，8为平衡模块，9为钢丝绳。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。以某地铁线路为例，所涉及到的污水管道为单根长为2m、直径1.65m，埋藏于地下约6m深处，现场试验所得上覆土体的平均重度为γ平。该污水管道的存在影响4-73幅地连墙的施工。污水管管线分布图如图1所示。一种在雨季来临时，骑跨现有污水管的地下连续墙槽段的施工装置设计方法，具体的设计施工方法包括以下步骤：第一步、根据已经开挖完成的导墙和施工作业面，在污水管道的左右两侧处搭设管道围护结构，其中管道围护结构包括管道围护装置和吊轮装置，管道围护装置用于保护管道在地连墙下放过程中不被破坏，吊轮装置用于确保带有滑轮的钢筋笼能够垂直下放：1)在污水管左右两侧搭设管道围护装置在地面污水管道两侧安装两固定支座，采用双层钢筋网片从污水管道底部包裹，向上并与上部两固定支座焊接，共同浇筑，确保污水管道的稳固。如图2所示，作为一优选实施方式，所述管道围护装置包括：固定链杆1、滑轮钢板一体化模块和双层钢筋网模块，其连接关系为：在污水管道的左右两侧分别固定安装滑轮钢板一体化模块，固定链杆1与连接污水管道左右两侧的滑轮钢板一体化模块进行焊接连接，双层钢筋网模块将污水管道包裹后与滑轮钢板一体化模块连接。如图2所示，作为一优选实施方式，所述固定链杆1为一根钢管，钢管长度为：L1＝D+2×200＝2050(mm)。作为一优选实施方式，所述双层钢筋网模块由钢筋网链接螺母3-1、两片矩形双层钢筋网3-2和一片弧形双层钢筋网3-3组成，其中：两个钢筋网链接螺母3-1设置于矩形双层钢筋网3-2的端部，且其位置与钢筋网链接钢板2-3上的的茆头2-4位置相对应；弧形双层钢筋网3-3的两端分别与两片矩形双层钢筋网3-2焊接，将污水管道包裹起来。污水管道左右两侧的两片矩形双层钢筋网3-2距离污水管道的距离为150～200mm，弧形双层钢筋网3-3距离污水管道底部的距离为500mm。作为一优选实施方式，所述矩形双层钢筋网3-2的宽度为L2，本实施例中取L2＝D＝1650(mm)，长度为厚度d1＝30(mm)。作为一优选实施方式，所述弧形双层钢筋网3-3的半径为弧长为固定链杆1的长度L1＝2050(mm)。如图3、图4所示，所述滑轮钢板一体化模块由滑轮2-1、直锚定钢筋2-2、钢筋网链接钢板2-3和茆头2-4组成，其中：直锚定钢筋2-2绕过滑轮2-1，其两端预留出相同的长度与钢筋网链接钢板2-3的中心焊接，两个焊接点与钢筋网链接钢板2-3的几何中心在一条直线上；在钢筋网链接钢板2-3的中线上、距离钢筋网链接钢板2-3端部等距离处留有两个茆头2-4。作为一优选实施方式，所述直锚定钢筋2-2为Φ20钢筋，其长度为m＝d2+20＝20+20＝40(mm)。作为一优选实施方式，所述钢筋网链接钢板2-3的厚度为d2，本实施例中采用20mm厚的钢板，其长度为矩形双层钢筋网3-2的宽度L2＝1650(mm)，宽度为本实施例中，所述管道围护装置的自重F满足公式：F＝α·(V1+V2+V3)(kg)，式中：α—钢材的理论计算密度(kg/m3)，本实施例中α＝7.8(kg/m3)；V1—固定链杆1的体积(m3)，计算公式如下所示：V2—双层钢筋网模块的体积(m3)，计算公式如下所示：V3—滑轮钢板一体化模块的体积(m3)，计算公式如下所示：得到所述管道围护装置的自重F：F＝α·(V1+V2+V3)＝7.8×(0.001+0.394+0.03)＝3.315(kg)管道上覆土体自重：G＝102(γ平·h)(kg)F≤G时，管道围护结构满足设计要求。2)在污水管右侧搭设吊轮装置。如图2、图7-a所示，所述吊轮装置由滑轮模块、平衡模块8和钢丝绳9组成，滑轮模块由滑轮锚定钢筋7-1和吊轮滑轮7-2组成，钢丝绳9的一端与平衡模块8通过焊接连接，滑轮锚定钢筋7-1绕过吊轮滑轮7-2与平衡模块8进行焊接连接。作为一优选实施方式，所述滑轮锚定钢筋7-1为Φ20钢筋，其长度为120mm。作为一优选实施方式，所述平衡模块8为一矩形钢板，采用Q235钢，其长为300mm、宽为200mm、厚为100mm。作为一优选实施方式，所述钢丝绳9长度为5.2m，型号为6×19+1，(其中6代表绕成钢丝绳的股数，19代表每股中的钢丝数，1代表中间的麻芯)；如图2所示。第二步、第一步施工完成后，制作钢筋笼：所述钢筋笼在制作过程中端部与接头管应留有150～200mm的空隙，在钢筋密集的部位预留出导管的位置；所述钢筋笼形式采用L型钢筋笼，在L型钢筋笼的端部留有吊筋4，在L型钢筋笼的转折点处安装一钢筋笼滑轮5，校正钢丝6通过钢筋笼滑轮5可以对钢筋笼的位置进行校正，如图5所示。第三步、第一步和第二步施工完成后，进行槽段开挖成槽，具体的：1)第一抓(见图6)，位置紧贴污水管道左侧，距离污水管道左侧150～200mm，第一抓宽度为2.8m，深度抓至-43.21m；2)第二抓(见图6)，位置紧贴污水管道右侧，距离污水管道右侧150～200mm，第二抓宽度为2.8m，深度抓至-43.21m；3)用长臂挖机将污水管道下方的渣土挖出，深度挖至-13m；污水管道上方土体待两侧土挖出后，利用其自身的重力和雨水冲刷作用自由下落；在与长臂挖机的挖斗的斗体相反方向加装钢板，使斗体向污水管道下倾斜，再利用成槽机斗体和斗体上端钢丝绳间的宽度差，约50cm，向污水管道一侧平移，从污水管道下方继续向下抓至-43.21m处；4)将成槽机移至第一抓位置，用同样原理从污水管道的另一侧下方，向污水管道平移，将污水管道下方剩余的渣土抓净，直至-43.21m处。第四步、钢筋笼起吊与下放，具体的：1)污水管道左侧钢筋笼下放钢筋笼下放时将吊点布置在偏靠污水管道一侧；当钢筋笼一角下放到槽底时，用校正钢丝6从污水管道另一侧下方绕过污水管道，使其从污水管道右侧通过吊轮滑轮7-2，给钢筋笼一个横向拉力，保证钢筋笼垂直下放到污水管道正下方，钢筋笼在下放过程中槽内浆液应保持在污水管道以下，如图7-a所示；2)左侧钢筋笼下放到位后，使用超声波在左侧工字钢后做检测，确认工字钢是否垂直，及钢筋笼是否垂直，然后调整钢筋笼，直至钢筋笼完全垂直；3)确认左侧钢筋笼垂直下放后，拆除污水管道右侧的吊轮装置，将吊轮装置上左侧钢筋笼的校正钢丝6缠绕到右侧的钢筋笼滑轮5上，对污水管道右侧钢筋笼进行下放；当钢筋笼一角下放到槽底时，调整钢筋笼端部的吊筋4和绕过钢筋笼滑轮5的校正钢丝6，确保右侧钢筋笼垂直下放，如图7-b所示；4)确认右侧钢筋笼垂直下放后，在污水管道左右两侧，通过钢筋笼滑轮5和校正钢丝6拉动左右两侧钢筋笼，使两侧钢筋笼衔接，允许的接缝宽度为300mm，如图8所示。第五步、待污水管道两侧钢筋笼下放完成后，为确保钢筋笼垂直，使用超声波在两侧工字钢后重新做检测，确认工字钢是否垂直，及钢筋笼是否垂直，然后调整钢筋笼，直至钢筋笼完全垂直。第六步、混凝土浇注：混凝土强度等级为C30，水灰比不小于0.6；混凝土浇筑时采用横向浇筑的方法，对于污水管两侧钢筋笼接缝处浇筑混凝土，对于污水管底部范围内浇筑混凝土至弧形双层钢筋网处。进一步的，作为一优选实施方式，在上述实施例中第六步之后，可以：钢筋笼位置确认后，根据需要，管道维护装置的固定链杆1和滑轮2-1可视情况拆除。然后再进行混凝土浇注。上述实施例中给出了骑跨现有污水管的地下连续墙槽段设计施工方法的实施细节，有效地解决了在雨季施工期间，地下连续墙遇污水管线处施工困难的问题，在整个施工过程中秉承高效、经济、环保的原则，大大缩短了施工工期，提高了工程效率。以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。