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【精读】短期填海造陆地质条件下室外管道防沉降技术研究

短期填海造陆地质条件下室外管道防沉降技术研究

摘(zhai)要:以青岛万达(da)东方影都酒店工程为(wei)(wei)例,在填(tian)(tian)海(hai)造陆(lu)地(di)质条件下,通过对室(shi)外(wai)管(guan)道(dao)(dao)(dao)位置的优化,减少覆土沉(chen)(chen)降(jiang)对管(guan)道(dao)(dao)(dao)造成的破坏,创新(xin)设计了(le)借助主楼桩承台为(wei)(wei)管(guan)道(dao)(dao)(dao)基础的混凝土防沉(chen)(chen)降(jiang)板和防沉(chen)(chen)降(jiang)井(jing),并在井(jing)内使用(yong)金(jin)属波(bo)纹(wen)补(bu)偿(chang)元(yuan)件(可抵消部分(fen)不均匀(yun)沉(chen)(chen)降(jiang)),管(guan)道(dao)(dao)(dao)出入井(jing)处使用(yong)柔性(xing)材料填(tian)(tian)充(chong)。以上工序共同形(xing)成了(le)“防沉(chen)(chen)降(jiang)结构+补(bu)偿(chang)元(yuan)件+柔性(xing)材料填(tian)(tian)充(chong)”为(wei)(wei)主体的室(shi)外(wai)管(guan)道(dao)(dao)(dao)防沉(chen)(chen)降(jiang)体系,有(you)效避免了(le)不均匀(yun)沉(chen)(chen)降(jiang)对室(shi)外(wai)管(guan)道(dao)(dao)(dao)的剪切破坏。

关键(jian)词:填(tian)海造陆(lu)地质;防沉降结构板;防沉降井(jing);补偿器;柔性(xing)材料

1 工程概(gai)况

青岛万(wan)达东方影都酒(jiu)店位于青岛市黄岛区(qu)滨海大道以南的(de)(de)填海区(qu),本工(gong)(gong)(gong)程在岛区(qu)回(hui)填完成(cheng)不(bu)到3个(ge)月即(ji)开始施工(gong)(gong)(gong),经(jing)回(hui)填而(er)(er)成(cheng)的(de)(de)地基(ji)尚未完成(cheng)自重固结,室外不(bu)均匀(yun)沉降量较大,室外管(guan)道极(ji)易受不(bu)均匀(yun)沉降而(er)(er)产(chan)生剪(jian)力破(po)坏。因此,如何避免不(bu)均匀(yun)沉降造成(cheng)室外管(guan)道剪(jian)力破(po)坏遂成(cheng)为本工(gong)(gong)(gong)程施工(gong)(gong)(gong)的(de)(de)关键点。

2 关键技术(shu)的研究(jiu)与创新2.1 利用结构基础扩展防沉降板施工技术

2.1.1 技(ji)术概况

以(yi)岛区(qu)各单体(ti)-1F剪力墙结构(gou)承台(tai)(tai)室外部分作(zuo)为防(fang)沉(chen)降(jiang)板(ban)(ban)结构(gou)生根基(ji)础(chu),根据(ju)承台(tai)(tai)大小(xiao)及(ji)距(ju)离差异,创新不(bu)同形式(shi)的防(fang)沉(chen)降(jiang)底板(ban)(ban)。单个承台(tai)(tai)外延长度(du)1.2 m,宽度(du)3 m,在承台(tai)(tai)以(yi)上设置防(fang)沉(chen)降(jiang)板(ban)(ban),该防(fang)沉(chen)降(jiang)板(ban)(ban)将作(zuo)为单体(ti)管道出(chu)户第一个井室的基(ji)础(chu),由于桩承台(tai)(tai)基(ji)础(chu)沉(chen)降(jiang)量(liang)极小(xiao),从而可(ke)以(yi)达到井室永(yong)不(bu)沉(chen)降(jiang)的目的。

2.1.2 施工技术难点

1)要合(he)理利用(yong)承(cheng)台与出户(hu)管(guan)道(dao)的(de)位置,定(ding)位出户(hu)井(jing)位置,再整(zheng)合(he)出户(hu)管(guan)道(dao)入(ru)井(jing)序列。

2)防沉降(jiang)底板的(de)标(biao)高(gao)(gao)控制。需要(yao)综合考虑各功能井(jing)室的(de)标(biao)高(gao)(gao)及套管标(biao)高(gao)(gao),防沉降(jiang)板要(yao)就低(di)敷设,以避免(mian)其他(ta)井(jing)室标(biao)高(gao)(gao)不足。

3)防沉降(jiang)板混凝(ning)土浇筑需(xu)分多次施工(gong),可(ke)将防沉降(jiang)板施工(gong)与肥(fei)(fei)槽回填穿插进行,避免因(yin)防沉降(jiang)板施工(gong)完(wan)成后,肥(fei)(fei)槽回填不密实。

2.1.3 防沉(chen)降结构板施(shi)工

在(zai)承台基(ji)础以及地下室外墙防(fang)水(shui)保护层施工完成(cheng)后方可进行(xing)混凝土(tu)(tu)防(fang)沉(chen)降(jiang)板施工。防(fang)沉(chen)降(jiang)板为“U”形,采用(yong)现浇钢筋混凝土(tu)(tu)结构,混凝土(tu)(tu)强度等级(ji)不得(de)低于C30,配筋为双向HRB400C10,间距150 mm,板厚250 mm,板宽1 500 mm,随地下室室外肥槽(cao)回(hui)填同步(bu)施工。

本工程防沉(chen)降板(图1)分3次浇(jiao)筑(zhu)成型(xing),第(di)(di)1次及第(di)(di)2次在(zai)室(shi)外(wai)肥槽形成前浇(jiao)筑(zhu)完成,第(di)(di)3次在(zai)回填夯实完后浇(jiao)筑(zhu)完成,模板采用木模散拼。

图1 防沉降板(ban)施工示意

2.2 给水、消防管道防沉降施工技术

2.2.1 技术概况

因建筑各单体均设有地(di)下室(shi)(shi),室(shi)(shi)内给(ji)水及消防(fang)管道(dao)在(zai)接口部位应设置柔(rou)性防(fang)水套管,且结(jie)合防(fang)沉(chen)降(jiang)(jiang)措施(shi)。给(ji)水及消防(fang)管道(dao)为有压管道(dao),在(zai)结(jie)合防(fang)沉(chen)降(jiang)(jiang)地(di)板进行井(jing)(jing)室(shi)(shi)砌筑的(de)同时要在(zai)井(jing)(jing)室(shi)(shi)中安装(zhuang)防(fang)沉(chen)降(jiang)(jiang)的(de)配件(jian),以保证出户管道(dao)进出井(jing)(jing)室(shi)(shi)的(de)位置不(bu)受损坏。

1)给水、消防(fang)管(guan)道采(cai)取金属管(guan)材时(shi),入户管(guan)、出户管(guan)应于室(shi)外设置不(bu)锈钢(gang)波纹管(guan)。

2)给水、消(xiao)防管道采(cai)(cai)取塑料管材时,宜优先采(cai)(cai)用Z形折(zhe)角引进(jin)(jin)方(fang)式进(jin)(jin)行沉降补(bu)偿(chang),亦(yi)可(ke)在室外加设(she)(she)阀门井(jing)或检(jian)修(xiu)井(jing),并(bing)设(she)(she)置(zhi)不(bu)锈(xiu)钢波(bo)纹补(bu)偿(chang)器(图2、图3)。

图2 管道折角引(yin)进方式(shi)一

图3 管道(dao)折角(jiao)引进方式二(er)

3)给水管(guan)道(dao)穿(chuan)越(yue)基(ji)础墙外时应在管(guan)道(dao)下(xia)部预留(liu)足够的活口(kou)(10~25 cm),并采(cai)(cai)用柔(rou)性(xing)(xing)材(cai)料(liao)填(tian)塞,柔(rou)性(xing)(xing)材(cai)料(liao)可采(cai)(cai)用发泡(pao)聚(ju)乙烯或聚(ju)氨酯。

2.2.2 施(shi)工(gong)技术难(nan)点

1)由于(yu)标(biao)准井(jing)室空间(jian)较(jiao)(jiao)小(xiao),工(gong)人操作空间(jian)亦小(xiao),且要保(bao)证配件的维修(xiu)和可(ke)拆卸(xie),故施(shi)工(gong)难度(du)较(jiao)(jiao)大(da)。

2)出(chu)(chu)户管道(dao)(dao)与(yu)标(biao)高与(yu)出(chu)(chu)户管道(dao)(dao)之间的标(biao)高需提前策划,以避免因标(biao)高不足而不能安装管件,导(dao)致防沉降方(fang)案不可(ke)逆(ni)转失(shi)误。

3)管道入井的封堵需采(cai)用柔性防(fang)水材料,在(zai)井室中施工难度比较大。

2.2.3 创新点

1)管道(dao)与柔性配件的结(jie)合,达到了预防不(bu)均(jun)匀沉降给管道(dao)带来危(wei)害的目的。

2)管道进出(chu)井室采(cai)用柔性材料进行封堵,将防(fang)(fang)水(shui)与防(fang)(fang)沉降(jiang)结合(he),施(shi)工更方便。

2.3 排水管道防沉降施工技术

2.3.1 技术(shu)概况

与(yu)给水(shui)相似(si),各单体室(shi)内排水(shui)进(jin)(jin)、出(chu)(chu)户(hu)管(guan)在(zai)接口部(bu)(bu)位(wei)也设(she)置柔(rou)性(xing)防水(shui)套管(guan),并结合(he)了防沉(chen)降(jiang)措施作(zuo)了结构上的改进(jin)(jin)。排水(shui)管(guan)道(dao)在(zai)污水(shui)井出(chu)(chu)口处(chu)采用(yong)柔(rou)性(xing)材料处(chu)理,立管(guan)底部(bu)(bu)则与(yu)出(chu)(chu)户(hu)管(guan)连接采用(yong)2个(ge)45°弯头,并在(zai)弯头前(qian)设(she)置伸缩节。出(chu)(chu)户(hu)管(guan)穿越基础墙(qiang)处(chu)预(yu)留柔(rou)性(xing)套管(guan),并采用(yong)柔(rou)性(xing)材料堵塞(sai)。排水(shui)出(chu)(chu)户(hu)管(guan)与(yu)室(shi)外检查井连接时,视(shi)沉(chen)降(jiang)量增(zeng)设(she)45°弯头,并在(zai)接入点处(chu)预(yu)留足(zu)够的沉(chen)降(jiang)余量(约30 cm),并采用(yong)柔(rou)性(xing)材料堵塞(sai)。管(guan)道(dao)采用(yong)厚度不小于30 cm中砂作(zuo)管(guan)道(dao)基础,管(guan)腔应(ying)采用(yong)中砂回填至管(guan)道(dao)顶上15 cm(图4、图5)。

图4 排水出户管(guan)与检查井(jing)连(lian)接(jie)一(yi)

图5 排(pai)水出(chu)户管与检查(cha)井连接二

2.3.2 施工技术难点(dian)

1)柔性(xing)材料的选(xuan)择及填充(chong)方式,以及柔性(xing)材料与井壁及管壁之(zhi)间的防水都必做好(hao)施工控(kong)制(zhi),确(que)保高(gao)质量(liang)地完成。

2)双45°弯头(tou)处(chu)沟(gou)(gou)底夯实困难,只能采(cai)取统一平面按照标高高处(chu)夯实后,标高低处(chu)采(cai)用人工清沟(gou)(gou)底施工。

2.3.3 创新(xin)点

1)出(chu)户管井利(li)用结构柱与桩承台,保证出(chu)建筑单体(ti)第一管段能有(you)效防止沉降(jiang)。

2)采用管件(jian)的位移补偿来吸收不均(jun)匀沉(chen)降带(dai)来的管道应(ying)力集中。从根本(ben)上(shang)解决了不均(jun)匀沉(chen)降给管道带(dai)来的损坏(huai)。解决了后期维修的困难,节省了大量人力物力,避(bi)免了资源浪费(fei)。

2.4 电气管道防沉降施工技术

2.4.1 技术概况

直(zhi)埋敷(fu)设(she)的(de)电缆(lan)在引(yin)入建筑(zhu)物处前(qian)的(de)适当长度内应实(shi)施蛇形敷(fu)设(she),在贯穿墙孔处应设(she)置(zhi)保护管,且对(dui)管口实(shi)施阻水堵塞(图6)。

图(tu)6 电缆引入建筑物平(ping)、剖面(mian)示意

室外电(dian)(dian)(dian)(dian)缆(lan)(lan)沟(gou)、电(dian)(dian)(dian)(dian)缆(lan)(lan)排(pai)管在进入建筑物(wu)处应设(she)置(zhi)电(dian)(dian)(dian)(dian)缆(lan)(lan)井,电(dian)(dian)(dian)(dian)缆(lan)(lan)应在井内(nei)盘(pan)留一定长度(du)的(de)余量,电(dian)(dian)(dian)(dian)缆(lan)(lan)井的(de)大(da)小应满(man)足电(dian)(dian)(dian)(dian)缆(lan)(lan)盘(pan)留长度(du)及电(dian)(dian)(dian)(dian)缆(lan)(lan)弯曲半径的(de)要求,电(dian)(dian)(dian)(dian)缆(lan)(lan)井与建筑物(wu)间宜采用双层金(jin)属层外覆(fu)聚氯乙烯护套的(de)防水型(xing)可弯曲金(jin)属电(dian)(dian)(dian)(dian)气导(dao)管(图7)。

图7 电(dian)气(qi)管线(xian)由电(dian)缆井(jing)引(yin)入建筑(zhu)物剖面示(shi)意

2.4.2 施工(gong)技(ji)术(shu)难点(dian)

电缆(lan)蛇(she)形敷(fu)设(she)时的敷(fu)设(she)角(jiao)度控制及电缆(lan)套管的封堵须精准(zhun)。

2.4.3 创新(xin)点

电(dian)缆的蛇形(xing)敷(fu)设(she),减少了可能(neng)发生(sheng)的不均匀沉(chen)降对电(dian)缆的拉伸,从而对入户电(dian)缆起到了保(bao)护作用,避免了后期(qi)维修麻烦及电(dian)缆接头的电(dian)损。

2.5 热力及燃气管道防沉降施工技术

2.5.1 技术概况

热力(li)及燃气管(guan)(guan)道(dao)主要(yao)有刚性管(guan)(guan)和柔(rou)性管(guan)(guan)2种,应根据管(guan)(guan)材的不(bu)同采取不(bu)同的施工技(ji)术。

1)刚性材(cai)料管(guan)材(cai)的(de)软接头或波纹管(guan)补偿器可采用(yong)聚氨(an)酯现场(chang)喷射发泡保温,并应设置在(zai)检(jian)查(cha)(cha)(cha)室中。检(jian)查(cha)(cha)(cha)室亦起(qi)到保护(hu)软接头或补偿器的(de)作用(yong),当检(jian)查(cha)(cha)(cha)室的(de)一端靠(kao)近建(jian)筑外(wai)墙时,可取(qu)消该面外(wai)墙。检(jian)查(cha)(cha)(cha)室内(nei)管(guan)道(dao)埋地(di)(di)敷设,补偿器长度根据(ju)管(guan)道(dao)管(guan)径及(ji)沉(chen)降差(cha)异(yi)量确定。当场(chang)地(di)(di)较(jiao)宽时,补偿器可垂直于(yu)不均(jun)匀沉(chen)降分界线,其(qi)管(guan)下敷设细砂以托(tuo)底;当场(chang)地(di)(di)较(jiao)窄时,补偿器可平(ping)行于(yu)不均(jun)匀沉(chen)降分界线,但管(guan)道(dao)穿越(yue)建(jian)筑外(wai)墙处的(de)敷设方式应有伸缩余地(di)(di)(图8)。

图8 刚(gang)性管(guan)材平行于建(jian)筑地(di)下外墙的敷设方(fang)式(平面(mian))

2)柔性(xing)材(cai)料(liao)的(de)管(guan)材(cai)可利用管(guan)道(dao)(dao)自身的(de)弯曲(qu)变(bian)(bian)形(xing)进(jin)行(xing)管(guan)道(dao)(dao)补偿,管(guan)道(dao)(dao)变(bian)(bian)形(xing)段(duan)的(de)顶部设钢筋混凝(ning)土(tu)盖(gai)板(ban)以保护(hu)管(guan)道(dao)(dao),盖(gai)板(ban)敷设长度(du)根据管(guan)道(dao)(dao)管(guan)径及(ji)沉(chen)降(jiang)(jiang)差异量计算确定(ding)。当(dang)(dang)场(chang)地(di)较(jiao)宽时,管(guan)道(dao)(dao)变(bian)(bian)形(xing)段(duan)可垂直于(yu)(yu)不均匀(yun)沉(chen)降(jiang)(jiang)分界(jie)线;当(dang)(dang)场(chang)地(di)较(jiao)窄时,管(guan)道(dao)(dao)变(bian)(bian)形(xing)段(duan)亦可平行(xing)于(yu)(yu)不均匀(yun)沉(chen)降(jiang)(jiang)分界(jie)线敷设。当(dang)(dang)柔性(xing)材(cai)料(liao)的(de)管(guan)材(cai)穿(chuan)越(yue)建筑外墙或基础时,穿(chuan)越(yue)处的(de)钢筋混凝(ning)土(tu)盖(gai)板(ban)应(ying)固定(ding)在外墙或基础上(shang),以保证管(guan)道(dao)(dao)上(shang)方的(de)回填土(tu)不至于(yu)(yu)压住管(guan)道(dao)(dao)。

3)地面(mian)明(ming)装(zhuang)的(de)燃气管(guan)道(dao)应(ying)在(zai)(zai)地面(mian)上(shang)进(jin)(jin)行(xing)管(guan)道(dao)补偿(图9),即在(zai)(zai)直(zhi)管(guan)段的(de)两端设补偿器,直(zhi)管(guan)段可以角向变形(xing),消除沉降(jiang)差异量的(de)影响,直(zhi)管(guan)段通过长(zhang)度可调(diao)式吊(diao)架固定在(zai)(zai)挑(tiao)板上(shang)或墙上(shang),吊(diao)架的(de)长(zhang)度需要根据变形(xing)量定期进(jin)(jin)行(xing)调(diao)整,其他(ta)明(ming)装(zhuang)的(de)管(guan)道(dao)可以参考(kao)该措施执行(xing),必(bi)要时,也可以在(zai)(zai)管(guan)道(dao)外(wai)设装(zhuang)饰(shi)百叶进(jin)(jin)行(xing)美化处理。

图9 燃气管道(dao)地面(mian)明(ming)装(zhuang)进(jin)建筑物(wu)的敷设方式

2.5.2 施工技术难点

1)管材的(de)补(bu)偿器采用(yong)聚氨酯(zhi)现(xian)场喷射发泡保温的(de)质量(liang)要控(kong)制恰当。

2)补偿器的(de)伸缩将对发泡(pao)保(bao)温(wen)造成破坏,从而导致热媒管道(dao)的(de)热量损(sun)失,要注意(yi)保(bao)护(hu)。

2.5.3 创新点

管材的(de)补偿器采用了(le)聚氨(an)酯现场喷射发(fa)泡保温,简捷方(fang)便。

3 结语

通(tong)过采用室(shi)外管(guan)道(dao)(dao)防沉降的(de)施工(gong)方法,解(jie)决了(le)短期填海(hai)造陆地质条件(jian)下(xia)室(shi)外管(guan)道(dao)(dao)防沉降的(de)难题,保证了(le)管(guan)道(dao)(dao)不(bu)受(shou)不(bu)均匀沉降而产生的(de)剪力破(po)坏,有效缩短了(le)工(gong)期,最早施工(gong)完(wan)成的(de)室(shi)外管(guan)道(dao)(dao)至今已2年多,所施工(gong)结构(gou)处室(shi)外管(guan)道(dao)(dao)无任何破(po)损(sun)情(qing)况,皆在可(ke)控范围,达到了(le)良好(hao)的(de)效果。

作者:刘洋洋1 陈吉光2 柳邦栋2