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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

摘要:以青岛万达东方影都酒店工程为例,在填海造陆地质条件下,通过对室外管道位置的优化,减少覆土沉降对管道造成的破坏,创新设计了借助主楼桩承台为管道基础的混凝土防沉降板和防沉降井,并在井内使用金属波纹补偿元件(可抵消部分不均匀沉降),管道出入井处使用柔性材料填充。以上工序共同形成了“防沉降结构+补偿元件+柔性材料填充”为主体的室外管道防沉降体系,有效避免了不均匀沉降对室外管道的剪切破坏。

关键词:填海造陆地质;防沉降结构板;防沉降井;补偿器;柔性材料

1 工程概况

青岛万达东方影都酒店位于青岛市黄岛区滨海大道以南的填海区,本工程在岛区回填完成不到3个月即开始施工,经回填而成的地基尚未完成自重固结,室外不均匀沉降量较大,室外管道极易受不均匀沉降而产生剪力破坏。因此,如何避免不均匀沉降造成室外管道剪力破坏遂成为本工程施工的关键点。

2 关键技术的研究与创新2.1 利用结构基础扩展防沉降板施工技术

2。1。1 技术概况

以岛区各单体-1F剪力墙结构承台室外部分作为防沉降板结构生根基础,根据承台大小及距离差异,创新不同形式的防沉降底板。单个承台外延长度1。2 m,宽度3 m,在承台以上设置防沉降板,该防沉降板将作为单体管道出户第一个井室的基础,由于桩承台基础沉降量极小,从而可以达到井室永不沉降的目的。

2。1。2 施工技术难点

1)要合理利用承台与出户管道的位置,定位出户井位置,再整合出户管道入井序列。

2)防沉降底板的标高控制。需要综合考虑各功能井室的标高及套管标高,防沉降板要就低敷设,以避免其他井室标高不足。

3)防沉降板混凝土浇筑需分多次施工,可将防沉降板施工与肥槽回填穿插进行,避免因防沉降板施工完成后,肥槽回填不密实。

2。1。3 防沉降结构板施工

在承台基础以及地下室外墙防水保护层施工完成后方可进行混凝土防沉降板施工。防沉降板为“U”形,采用现浇钢筋混凝土结构,混凝土强度等级不得低于C30,配筋为双向HRB400C10,间距150 mm,板厚250 mm,板宽1 500 mm,随地下室室外肥槽回填同步施工。

本工程防沉降板(图1)分3次浇筑成型,第1次及第2次在室外肥槽形成前浇筑完成,第3次在回填夯实完后浇筑完成,模板采用木模散拼。

图1 防沉降板施工示意

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下室,室内给水及消防管道在接口部位应设置柔性防水套管,且结合防沉降措施。给水及消防管道为有压管道,在结合防沉降地板进行井室砌筑的同时要在井室中安装防沉降的配件,以保证出户管道进出井室的位置不受损坏。

1)给水、消防管道采取金属管材时,入户管、出户管应于室外设置不锈钢波纹管。

2)给水、消防管道采取塑料管材时,宜优先采用Z形折角引进方式进行沉降补偿,亦可在室外加设阀门井或检修井,并设置不锈钢波纹补偿器(图2、图3)。

图2 管道折角引进方式一

图3 管道折角引进方式二

3)给水管道穿越基础墙外时应在管道下部预留足够的活口(10~25 cm),并采用柔性材料填塞,柔性材料可采用发泡聚乙烯或聚氨酯。

2。2。2 施工技术难点

1)由于标准井室空间较小,工人操作空间亦小,且要保证配件的维修和可拆卸,故施工难度较大。

2)出户管道与标高与出户管道之间的标高需提前策划,以避免因标高不足而不能安装管件,导致防沉降方案不可逆转失误。

3)管道入井的封堵需采用柔性防水材料,在井室中施工难度比较大。

2.2.3 创新点

1)管道与柔性配件的结合,达到了预防不均匀沉降给管道带来危害的目的。

2)管道进出井室采用柔性材料进行封堵,将防水与防沉降结合,施工更方便。

2.3 排水管道防沉降施工技术

2。3。1 技术概况

与给水相似,各单体室内排水进、出户管在接口部位也设置柔性防水套管,并结合了防沉降措施作了结构上的改进。排水管道在污水井出口处采用柔性材料处理,立管底部则与出户管连接采用2个45°弯头,并在弯头前设置伸缩节。出户管穿越基础墙处预留柔性套管,并采用柔性材料堵塞。排水出户管与室外检查井连接时,视沉降量增设45°弯头,并在接入点处预留足够的沉降余量(约30 cm),并采用柔性材料堵塞。管道采用厚度不小于30 cm中砂作管道基础,管腔应采用中砂回填至管道顶上15 cm(图4、图5)。

图4 排水出户管与检查井连接一

图5 排水出户管与检查井连接二

2.3.2 施工技术难点

1)柔性材料的选择及填充方式,以及柔性材料与井壁及管壁之间的防水都必做好施工控制,确保高质量地完成。

2)双45°弯头处沟底夯实困难,只能采取统一平面按照标高高处夯实后,标高低处采用人工清沟底施工。

2.3.3 创新点

1)出户管井利用结构柱与桩承台,保证出建筑单体第一管段能有效防止沉降。

2)采用管件的位移补偿来吸收不均匀沉降带来的管道应力集中。从根本上解决了不均匀沉降给管道带来的损坏。解决了后期维修的困难,节省了大量人力物力,避免了资源浪费。

2.4 电气管道防沉降施工技术

2.4.1 技术概况

直埋敷设的电缆在引入建筑物处前的适当长度内应实施蛇形敷设,在贯穿墙孔处应设置保护管,且对管口实施阻水堵塞(图6)。

图6 电缆引入建筑物平、剖面示意

室外电缆沟、电缆排管在进入建筑物处应设置电缆井,电缆应在井内盘留一定长度的余量,电缆井的大小应满足电缆盘留长度及电缆弯曲半径的要求,电缆井与建筑物间宜采用双层金属层外覆聚氯乙烯护套的防水型可弯曲金属电气导管(图7)。

图7 电气管线由电缆井引入建筑物剖面示意

2.4.2 施工技术难点

电缆蛇形敷设时的敷设角度控制及电缆套管的封堵须精准。

2.4.3 创新点

电缆的蛇形敷设,减少了可能发生的不均匀沉降对电缆的拉伸,从而对入户电缆起到了保护作用,避免了后期维修麻烦及电缆接头的电损。

2.5 热力及燃气管道防沉降施工技术

2.5.1 技术概况

热力及燃气管道主要有刚性管和柔性管2种,应根据管材的不同采取不同的施工技术。

1)刚性材料管材的软接头或波纹管补偿器可采用聚氨酯现场喷射发泡保温,并应设置在检查室中。检查室亦起到保护软接头或补偿器的作用,当检查室的一端靠近建筑外墙时,可取消该面外墙。检查室内管道埋地敷设,补偿器长度根据管道管径及沉降差异量确定。当场地较宽时,补偿器可垂直于不均匀沉降分界线,其管下敷设细砂以托底;当场地较窄时,补偿器可平行于不均匀沉降分界线,但管道穿越建筑外墙处的敷设方式应有伸缩余地(图8)。

图8 刚性管材平行于建筑地下外墙的敷设方式(平面)

2)柔性材料的管材可利用管道自身的弯曲变形进行管道补偿,管道变形段的顶部设钢筋混凝土盖板以保护管道,盖板敷设长度根据管道管径及沉降差异量计算确定。当场地较宽时,管道变形段可垂直于不均匀沉降分界线;当场地较窄时,管道变形段亦可平行于不均匀沉降分界线敷设。当柔性材料的管材穿越建筑外墙或基础时,穿越处的钢筋混凝土盖板应固定在外墙或基础上,以保证管道上方的回填土不至于压住管道。

3)地面明装的燃气管道应在地面上进行管道补偿(图9),即在直管段的两端设补偿器,直管段可以角向变形,消除沉降差异量的影响,直管段通过长度可调式吊架固定在挑板上或墙上,吊架的长度需要根据变形量定期进行调整,其他明装的管道可以参考该措施执行,必要时,也可以在管道外设装饰百叶进行美化处理。

图9 燃气管道地面明装进建筑物的敷设方式

2。5。2 施工技术难点

1)管材的补偿器采用聚氨酯现场喷射发泡保温的质量要控制恰当。

2)补偿器的伸缩将对发泡保温造成破坏,从而导致热媒管道的热量损失,要注意保护。

2.5.3 创新点

管材的补偿器采用了聚氨酯现场喷射发泡保温,简捷方便。

3 结语

通过采用室外管道防沉降的施工方法,解决了短期填海造陆地质条件下室外管道防沉降的难题,保证了管道不受不均匀沉降而产生的剪力破坏,有效缩短了工期,最早施工完成的室外管道至今已2年多,所施工结构处室外管道无任何破损情况,皆在可控范围,达到了良好的效果。

作者:刘洋洋1 陈吉光2 柳邦栋2

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