防沉降和倾斜的软土地基中地下综合管廊新型结构及其施工方法与流程

本发明涉及软土地基中新的加固及稳定地下综合管廊方法，适用于不同软土地基中道路路面下综合管廊的设计和施工，属于地下管道工程领域，尤其是防沉降和倾斜的软土地基中地下综合管廊新型结构。本发明还涉及上述防沉降和倾斜的软土地基中地下综合管廊新型结构的施工方法。

背景技术：

近年来，随着我国城市建设的发展，地下综合管廊的建设规模也在扩大。地下综合管廊极大方便了电力、通信、燃气、供排水等市政设施的维护和检修，降低了路面多次翻修的费用和工程管线的费用。保持了路面的完整性和各类管线的耐久性。然而，大部分综合管廊在长时间路面振动荷载作用下会发生沉降，严重的则会发生倾斜，带来严重的损失。因此，提高地下综合管廊的稳定性，抗倾斜性越来越受到人们的重视。

然而传统的防止地下综合管廊发生沉降、倾斜的方法因为传统桩与土体的摩擦有限，导致综合管廊或多或少的出现不均匀沉降现象，尤其是底部不设置桩的管廊，发生的沉降更为明显。本发明采用树根桩并且是多个树根桩组合的方法，使得桩与土体摩擦力大大强于传统桩与土体的摩擦力，还首次在管廊侧壁设置了斜向注浆锚管支撑管廊廊身，有效防止综合管廊发生倾斜，其稳定性比起传统地下综合管廊大大加强。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种可防止地下综合管廊沉降、倾斜的防沉降和倾斜的软土地基中地下综合管廊新型结构。本发明所要解决的技术问题还包括提供一种上述防沉降和倾斜的软土地基中地下综合管廊新型结构的施工方法。

本发明所采用的技术方案：防沉降和倾斜的软土地基中地下综合管廊新型结构，包括设置于条形基坑内的综合管廊，所述条形基坑两侧均设置有拉森钢板桩以支撑两侧土体，所述综合管廊设置于混凝土垫层上，混凝土垫层设置于方形的由混凝土浇筑形成的树根桩支座上，树根桩支座设置于树根桩主桩上端，树根桩主桩的前后左右分别斜向设置有至少三根斜向副桩，所述树根桩主桩和斜向副桩中均设置有钢筋，所述拉森钢板桩上斜向开设有斜向桩孔，斜向桩孔处斜向向下设置有斜向桩体，所述综合管廊由多段分管廊连接形成，每段分管廊左右各布置两排所述斜向桩体，每排各布置两根，所述斜向桩体的侧壁上具有向外的混凝土延伸块。

进一步的，所述预制综合管廊采用柔性接头，在分管廊内侧接缝处布置两道弹性橡胶密封圈，然后再在管廊插口突出部分布置两道遇水膨胀橡胶圈。

进一步的，所述树根桩主桩、斜向副桩和斜向桩体内均设置有钢筋。

进一步的，所述拉森钢板桩与管廊之间的缝隙内填充有混凝土层。

进一步的，所述斜向桩体包括注浆锚管和浇筑于注浆锚管内的桩体，注浆锚管端部具有透浆孔，透浆孔处流出水泥砂浆并凝固形成扩大头。

本发明还提供了一种权利要求1所述防沉降和倾斜的软土地基中地下综合管廊新型结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤一：首先在已开挖好的用于放置综合管廊的条形基坑内开挖正方形的树根桩支座，条形基坑两侧均用拉森钢板桩来支撑两侧土体；

步骤二：再用截面为正方形的钢管套插入支座内土体，挖出钢管套内的土体，并由注浆管用压力水清洗钢管套内的砂土，再放入钢筋，随后放入注浆管，边拔管边注浆振捣，待凝固后，再在桩顶填充碎石补充注浆；然后在已经浇筑好的树根桩主桩的前后左右分别斜向插入尺寸较小的方形钢管套，再进行挖土清洗，放入钢筋，边拔管边注浆振捣等操作，就形成了树根桩一根主桩与4根斜向副桩的树根桩组合结构；然后在树根桩支座内浇筑混凝土，再浇筑混凝土垫层；

步骤三：在基坑侧壁用于支撑两侧土体的拉森钢板桩上开孔，用于将注浆锚管打入土体，然后斜向打入注浆锚管，每截管廊左右各布置两排注浆锚管，每排各布置两根，再由注浆管用压力水清洗锚管内的砂土，洗至孔底后由底部注浆，注浆压力为0.6—0.8mpa，边注边抽注浆管，至口部后加压注浆，注浆完成后放置预制综合管廊，待管廊放置结束时，将注浆管插入拉森钢板桩与管廊之间的缝隙内，边拔钢板桩边注浆填充，最后形成管廊两侧由注浆锚管支撑的结构，最后再进行土体的回填、压实。

进一步的，所述注浆锚管的侧壁上开设有注浆小孔，注浆压力为0.6—0.8mpa的高压水泥砂浆注入有透过注浆小孔进入土体形成混凝土延伸块。

进一步的，所用的混凝土为c30混凝土，注浆浆液采用水泥砂浆，砂浆强度等级为m7.5，树根桩内钢筋采用hrb400级钢筋。

进一步的，所述树根桩支座下支承一根较粗的所述树根主桩和前后左右4根较细且斜向的所述树根副桩。

进一步的，所述斜向桩体的端头部位高压注浆透出有水泥砂浆形成扩大头。

本发明的技术效果：

1、本发明中首次采用综合管廊下部树根桩支座下一根较粗的树根主桩和前后左右4根较细且斜向的树根副桩的组合，压力灌浆使桩的外表面比较粗糙，使桩和土之间的摩擦力增加，使树根桩与地基土紧密结合，从而使管廊的稳定性大大增强，有效防止综合管廊因振动荷载作用下发生沉降；

2、本发明中首次采用在综合管廊侧壁斜向打入注浆锚管，在每截管廊两侧各布置两根注浆锚管，由于在注浆时使锚管头部形成扩大头，从而增加锚管抗拔力与摩擦力，从而大大增强注浆锚管两侧支撑综合管廊的稳定性，也增强了其抗倾斜性；

3、本发明的桩体直径较小，施工时噪声小，机器振动也很小，施工时因为桩孔较小，不会对地基土产生次应力，也不扰动地基土和干扰建筑物正常工作。

4、本发明中树根桩组合主要布置于管廊接缝处下方，有效防止管廊接缝处发生不均匀沉降，从而有效防止变形缝止水破坏失效，进而引发渗漏水；

5、本发明中管廊接口处采用橡胶圈柔性插口式接头，该接头防水性好，能适应一定程度的位移和转角而接头不渗漏。

附图说明

图1为本发明提供的综合管廊及其支承系统的结构剖视示意图，其中安装综合管廊的条形基坑两侧设置有拉森钢板桩。

图2为图1中的综合管廊及其支承系统拔除拉森钢板桩后的结构示意图。

图3为本发明的综合管廊的结构剖视示意图。

图4为本发明的综合管廊中斜向桩体的分布结构示意图。

图5.综合管廊柔性接头结构示意图。

图6为本发明的树根桩组合结构立体结构示意图。

具体实施方式

参照图1-6所示，本发明提供的防沉降和倾斜的软土地基中地下综合管廊新型结构，包括设置于条形基坑1内的综合管廊2，所述条形基坑两侧均设置有拉森钢板桩3以支撑两侧土体，所述综合管廊2设置于混凝土垫层4上，混凝土垫层4设置于方形的由混凝土浇筑形成的树根桩支座5上，树根桩支座5设置于树根桩主桩6上端，树根桩主桩6的前后左右分别斜向设置有至少三根斜向副桩7，所述树根桩主桩6和斜向副桩7中均设置有钢筋8，钢筋8以钢筋笼的形式置入，所述拉森钢板桩3上斜向开设有斜向桩孔9，斜向桩孔9处斜向向下设置有斜向桩体10，所述综合管廊2由多段分管廊11连接形成，每段分管廊11左右各布置两排所述斜向桩体10，每排各布置两根，所述斜向桩体10的侧壁上具有向外的混凝土延伸块12。

参照图3、图5所示，为了增强防水性能，尤其是增强综合管廊略有变形时的密封性能，所述预制综合管廊2采用柔性接头，在分管廊内侧接缝处布置两道弹性橡胶密封圈14，然后再在管廊插口突出部分布置两道遇水膨胀橡胶圈15。

参照图1、图6所示，为了增强桩体强度，并提升承载力，所述树根桩主桩6、斜向副桩7和斜向桩体10内均设置有钢筋8，钢筋数量根据桩径大小决定。

参照图1所示，为了增强整体性强度，所述拉森钢板桩3与综合管廊2之间的缝隙内填充有混凝土层16。

参照图1、图3、图4所示，为了增强承载力，所述斜向桩体10包括注浆锚管16和浇筑于注浆锚管16内的桩体，注浆锚管16端部具有透浆孔17，透浆孔17处流出水泥砂浆并凝固形成扩大头18。

参照图1-6所示，本发明提供的一种防沉降和倾斜的软土地基中地下综合管廊新型结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤一：首先在已开挖好的用于放置综合管廊的条形基坑1内开挖正方形的树根桩支座5，条形基坑1两侧均用拉森钢板桩3来支撑两侧土体；

步骤二：再用截面为正方形的大钢管套插入支座内土体，大钢管套中的土体首先采用中空桩管插入再拔出取土，再置入大钢管套，并用注浆管用压力水清洗大钢管套内的砂土，再放入钢筋8，随后放入注浆管，边拔管边注浆振捣，待凝固后，再在桩顶填充碎石补充注浆；然后在已经浇筑好的树根桩主桩6的前后左右分别斜向插入尺寸较小的小方形钢管套，小方形钢管套中的土体首先采用中空桩管插入再拔出取土，再置入小方形钢管套，再用注浆管用压力水清洗钢管套内的砂土，放入钢筋8，边拔管边注浆振捣等操作，就形成了树根桩一根主桩与4根斜向副桩的树根桩组合结构；然后在树根桩支座5内浇筑混凝土，再浇筑混凝土垫层4；

步骤三：在基坑侧壁用于支撑两侧土体的拉森钢板桩1上开孔，用于将注浆锚管16打入土体，然后斜向打入注浆锚管16，每截分管廊11左右各布置两排注浆锚管16，每排各布置两根，再由注浆管用压力水清洗锚管内的砂土，洗至孔底后由底部注浆，注浆压力为0.6—0.8mpa，边注边抽注浆管，至口部后加压注浆，注浆完成后放置预制综合管廊2，待综合管廊2放置结束时，将注浆管插入拉森钢板桩3与综合管廊2之间的缝隙内，边拔拉森钢板桩3边注浆填充，最后形成综合管廊2两侧由注浆锚管16支撑的结构，最后再进行土体的回填、压实；所述注浆锚管16的侧壁上开设有注浆小孔19，注浆压力为0.6—0.8mpa的高压水泥砂浆注入有透过注浆小孔19进入土体形成混凝土延伸块12。

上述方法中，所用的混凝土为c30混凝土，注浆浆液采用水泥砂浆，砂浆强度等级为m7.5，树根桩内钢筋8采用hrb400级钢筋。

参照图1、图6所示，上述方法中，所述树根桩支座下支承一根较粗的所述树根主桩和前后左右4根较细且斜向的所述斜向副桩7。

为了增强承载力，所述斜向桩体10包括注浆锚管16和浇筑于注浆锚管16内的桩体，注浆锚管端部具有透浆孔17，高压注浆时水泥砂浆透过透浆孔17在斜向桩体10的端头部位形成混凝土构成的扩大头18。

参照图1-6所示，下面以实施例的方式详细介绍本发明提供的防沉降和倾斜的软土地基中地下综合管廊新型结构的施工方法，包括如下：

1.基坑开挖及基坑支护

首先开挖用于放置综合管廊的长条形基坑，由于所处地区为软弱土地区，土体含水率高，开挖基坑时很容易造成基坑两侧土体坍塌。因此，为了防止开挖基坑时两侧土体坍塌，在开挖基坑时在基坑两侧设置拉森钢板桩，用于支撑两侧土体。

2.拉森钢板桩施工工序和施工方法

打桩前，对钢板桩逐根检查，剔除链接锁口锈蚀、变形严重的钢板桩。并且在钢板桩的锁口内涂油脂，以方便打入拔出。在插打过程中每块桩的斜度不应超过2％，当偏差过大不能用拉齐方法调正时，拔起重打。钢板桩施打采用屏风式打入法施工。屏风式打入法不易使板桩发生屈曲、扭转和倾斜。施工时，将若干钢板桩成排插入导架内，使它呈屏风状，然后再施打。通常将屏风墙两端的一组钢板桩打至设计标高或一定深度，用电焊固定在围檩上，然后在中间按顺序分1/3或1/2板桩高度打入，一次打入深度一般为0.5-3.0m。打入桩后，及时进行桩体的闭水性检查，对漏水处进行修补。

3.管廊底部树根桩组合结构的布置及施工方法

首先在已经开挖好的用于放置预制综合管廊的条形基坑内（两侧均用拉森钢板桩来支撑两侧土体）开挖正方形的支座，然后再在开挖好的支座内用方形钢管套插入支座内土体中，然后挖出钢管套内的土体，并由注浆管用压力水清洗钢管套内的砂土，再放入钢筋（钢筋数量取决于桩径大小），随后放入注浆管，边拔管边注浆振捣，待凝固后，再在桩顶填充碎石补充注浆。然后在已经浇筑好的树根桩主桩的前后左右分别斜向插入尺寸较小的方形钢管套，再进行挖土清洗，放入钢筋，边拔管边注浆振捣等操作，就形成了树根桩一根主桩与4根斜向副桩的树根桩组合结构。然后在树根桩支座内浇筑混凝土。最后再浇筑混凝土垫层。

4.管廊侧壁设置的斜向防倾斜注浆锚管的施工及布置方法

在基坑侧壁用于支撑两侧土体的拉森钢板桩上开孔，用于将注浆锚管打入土体，然后斜向打入注浆锚管，再由注浆管用压力水清洗锚管内的砂土，洗至孔底后由底部注浆，边注边抽注浆管，至口部后加压注浆。然后放置管廊，待管廊放置结束时，将注浆管插入拉森钢板桩与管廊之间的缝隙内，边拔钢板桩边注浆填充，最后形成管廊两侧由注浆锚管支撑的结构，最后再进行边拔拉森钢板桩边注浆填充等操作，最后再进行土的回填、压实。

5.注浆锚管的制作、布置及施工

锚管采用φ48.5×3.5国标钢管，锚管与水平夹角呈45°夹角，锚管周边均匀分布注浆孔，布置在每截管廊左右的上下两排，每排各两根，先在用于支撑两边土体的拉森钢板桩上开用于通过注浆锚管的孔洞，再将注浆锚管通过拉森钢板桩孔洞斜向插入两边土体中。再由注浆管用压力水清洗锚管内的砂土，洗至孔底后由底部注浆，边注边抽注浆管，至口部后加压注浆。

6.管廊接头处布置

管廊接头采用柔性接头，采用承插样式，在管廊内侧接缝处布置两道弹性橡胶密封圈，然后再在管廊插口突出部分布置两道遇水膨胀橡胶圈，用于防水密封。

7.管廊内部布置

管廊内部采用单舱结构，在管廊内部两边内壁上架设了通信电缆和电力电缆，管廊地面上布置了给水管，管廊内部上方则布置了防潮灯，并且在上部设置了检修孔，便于检修人员进入管廊维护，在管廊内部地面两边则设置了排水沟，用于将管廊内的积水排出。