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                【精讀】短期填海造陸地質條件下室外管道防沉降技術研究

                短期填海造陸地質條件下室外管道防沉降技術研究

                摘要:以青島萬達東方影都酒店工程為例,在填海造陸地質條件下,通過對室外管道位置的優化,減少覆土沉降對管道造成的破壞,創新設計了借助主樓樁承臺為管道基礎的混凝土防沉降板和防沉降井,并在井內使用金屬波紋補償元件(可抵消部分不均勻沉降),管道出入井處使用柔性材料填充。以上工序共同形成了“防沉降結構+補償元件+柔性材料填充”為主體的室外管道防沉降體系,有效避免了不均勻沉降對室外管道的剪切破壞。

                關鍵詞:填海造陸地質;防沉降結構板;防沉降井;補償器;柔性材料

                1 工程概況

                青島萬達東方影都酒店位于青島市黃島區濱海大道以南的填海區,本工程在島區回填完成不到3個月即開始施工,經回填而成的地基尚未完成自重固結,室外不均勻沉降量較大,室外管道極易受不均勻沉降而產生剪力破壞。因此,如何避免不均勻沉降造成室外管道剪力破壞遂成為本工程施工的關鍵點。

                2 關鍵技術的研究與創新2.1 利用結構基礎擴展防沉降板施工技術

                2.1.1 技術概況

                以島區各單體-1F剪力墻結構承臺室外部分作為防沉降板結構生根基礎,根據承臺大小及距離差異,創新不同形式的防沉降底板。單個承臺外延長度1.2 m,寬度3 m,在承臺以上設置防沉降板,該防沉降板將作為單體管道出戶第一個井室的基礎,由于樁承臺基礎沉降量極小,從而可以達到井室永不沉降的目的。

                2.1.2 施工技術難點

                1)要合理利用承臺與出戶管道的位置,定位出戶井位置,再整合出戶管道入井序列。

                2)防沉降底板的標高控制。需要綜合考慮各功能井室的標高及套管標高,防沉降板要就低敷設,以避免其他井室標高不足。

                3)防沉降板混凝土澆筑需分多次施工,可將防沉降板施工與肥槽回填穿插進行,避免因防沉降板施工完成后,肥槽回填不密實。

                2.1.3 防沉降結構板施工

                在承臺基礎以及地下室外墻防水保護層施工完成后方可進行混凝土防沉降板施工。防沉降板為“U”形,采用現澆鋼筋混凝土結構,混凝土強度等級不得低于C30,配筋為雙向HRB400C10,間距150 mm,板厚250 mm,板寬1 500 mm,隨地下室室外肥槽回填同步施工。

                本工程防沉降板(圖1)分3次澆筑成型,第1次及第2次在室外肥槽形成前澆筑完成,第3次在回填夯實完后澆筑完成,模板采用木模散拼。

                圖1 防沉降板施工示意

                2.2 給水、消防管道防沉降施工技術

                2.2.1 技術概況

                因建筑各單體均設有地下室,室內給水及消防管道在接口部位應設置柔性防水套管,且結合防沉降措施。給水及消防管道為有壓管道,在結合防沉降地板進行井室砌筑的同時要在井室中安裝防沉降的配件,以保證出戶管道進出井室的位置不受損壞。

                1)給水、消防管道采取金屬管材時,入戶管、出戶管應于室外設置不銹鋼波紋管。

                2)給水、消防管道采取塑料管材時,宜優先采用Z形折角引進方式進行沉降補償,亦可在室外加設閥門井或檢修井,并設置不銹鋼波紋補償器(圖2、圖3)。

                圖2 管道折角引進方式一

                圖3 管道折角引進方式二

                3)給水管道穿越基礎墻外時應在管道下部預留足夠的活口(10~25 cm),并采用柔性材料填塞,柔性材料可采用發泡聚乙烯或聚氨酯。

                2.2.2 施工技術難點

                1)由于標準井室空間較小,工人操作空間亦小,且要保證配件的維修和可拆卸,故施工難度較大。

                2)出戶管道與標高與出戶管道之間的標高需提前策劃,以避免因標高不足而不能安裝管件,導致防沉降方案不可逆轉失誤。

                3)管道入井的封堵需采用柔性防水材料,在井室中施工難度比較大。

                2.2.3 創新點

                1)管道與柔性配件的結合,達到了預防不均勻沉降給管道帶來危害的目的。

                2)管道進出井室采用柔性材料進行封堵,將防水與防沉降結合,施工更方便。

                2.3 排水管道防沉降施工技術

                2.3.1 技術概況

                與給水相似,各單體室內排水進、出戶管在接口部位也設置柔性防水套管,并結合了防沉降措施作了結構上的改進。排水管道在污水井出口處采用柔性材料處理,立管底部則與出戶管連接采用2個45°彎頭,并在彎頭前設置伸縮節。出戶管穿越基礎墻處預留柔性套管,并采用柔性材料堵塞。排水出戶管與室外檢查井連接時,視沉降量增設45°彎頭,并在接入點處預留足夠的沉降余量(約30 cm),并采用柔性材料堵塞。管道采用厚度不小于30 cm中砂作管道基礎,管腔應采用中砂回填至管道頂上15 cm(圖4、圖5)。

                圖4 排水出戶管與檢查井連接一

                圖5 排水出戶管與檢查井連接二

                2.3.2 施工技術難點

                1)柔性材料的選擇及填充方式,以及柔性材料與井壁及管壁之間的防水都必做好施工控制,確保高質量地完成。

                2)雙45°彎頭處溝底夯實困難,只能采取統一平面按照標高高處夯實后,標高低處采用人工清溝底施工。

                2.3.3 創新點

                1)出戶管井利用結構柱與樁承臺,保證出建筑單體第一管段能有效防止沉降。

                2)采用管件的位移補償來吸收不均勻沉降帶來的管道應力集中。從根本上解決了不均勻沉降給管道帶來的損壞。解決了后期維修的困難,節省了大量人力物力,避免了資源浪費。

                2.4 電氣管道防沉降施工技術

                2.4.1 技術概況

                直埋敷設的電纜在引入建筑物處前的適當長度內應實施蛇形敷設,在貫穿墻孔處應設置保護管,且對管口實施阻水堵塞(圖6)。

                圖6 電纜引入建筑物平、剖面示意

                室外電纜溝、電纜排管在進入建筑物處應設置電纜井,電纜應在井內盤留一定長度的余量,電纜井的大小應滿足電纜盤留長度及電纜彎曲半徑的要求,電纜井與建筑物間宜采用雙層金屬層外覆聚氯乙烯護套的防水型可彎曲金屬電氣導管(圖7)。

                圖7 電氣管線由電纜井引入建筑物剖面示意

                2.4.2 施工技術難點

                電纜蛇形敷設時的敷設角度控制及電纜套管的封堵須精準。

                2.4.3 創新點

                電纜的蛇形敷設,減少了可能發生的不均勻沉降對電纜的拉伸,從而對入戶電纜起到了保護作用,避免了后期維修麻煩及電纜接頭的電損。

                2.5 熱力及燃氣管道防沉降施工技術

                2.5.1 技術概況

                熱力及燃氣管道主要有剛性管和柔性管2種,應根據管材的不同采取不同的施工技術。

                1)剛性材料管材的軟接頭或波紋管補償器可采用聚氨酯現場噴射發泡保溫,并應設置在檢查室中。檢查室亦起到保護軟接頭或補償器的作用,當檢查室的一端靠近建筑外墻時,可取消該面外墻。檢查室內管道埋地敷設,補償器長度根據管道管徑及沉降差異量確定。當場地較寬時,補償器可垂直于不均勻沉降分界線,其管下敷設細砂以托底;當場地較窄時,補償器可平行于不均勻沉降分界線,但管道穿越建筑外墻處的敷設方式應有伸縮余地(圖8)。

                圖8 剛性管材平行于建筑地下外墻的敷設方式(平面)

                2)柔性材料的管材可利用管道自身的彎曲變形進行管道補償,管道變形段的頂部設鋼筋混凝土蓋板以保護管道,蓋板敷設長度根據管道管徑及沉降差異量計算確定。當場地較寬時,管道變形段可垂直于不均勻沉降分界線;當場地較窄時,管道變形段亦可平行于不均勻沉降分界線敷設。當柔性材料的管材穿越建筑外墻或基礎時,穿越處的鋼筋混凝土蓋板應固定在外墻或基礎上,以保證管道上方的回填土不至于壓住管道。

                3)地面明裝的燃氣管道應在地面上進行管道補償(圖9),即在直管段的兩端設補償器,直管段可以角向變形,消除沉降差異量的影響,直管段通過長度可調式吊架固定在挑板上或墻上,吊架的長度需要根據變形量定期進行調整,其他明裝的管道可以參考該措施執行,必要時,也可以在管道外設裝飾百葉進行美化處理。

                圖9 燃氣管道地面明裝進建筑物的敷設方式

                2.5.2 施工技術難點

                1)管材的補償器采用聚氨酯現場噴射發泡保溫的質量要控制恰當。

                2)補償器的伸縮將對發泡保溫造成破壞,從而導致熱媒管道的熱量損失,要注意保護。

                2.5.3 創新點

                管材的補償器采用了聚氨酯現場噴射發泡保溫,簡捷方便。

                3 結語

                通過采用室外管道防沉降的施工方法,解決了短期填海造陸地質條件下室外管道防沉降的難題,保證了管道不受不均勻沉降而產生的剪力破壞,有效縮短了工期,最早施工完成的室外管道至今已2年多,所施工結構處室外管道無任何破損情況,皆在可控范圍,達到了良好的效果。

                作者:劉洋洋1?陳吉光2?柳邦棟2

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