一种地铁车站基坑开挖管线的保护结构及施工方法与流程

本发明涉及管线保护领域，尤其涉及地铁车站基坑开挖过程中管线的保护结构及施工方法。

背景技术：

随着城市化进程的加快，城市地铁建设也越来越火热。地铁车站基坑开挖过程中会引起周围土体位移和沉降，从而对管线造成破坏。同时地下管线还要承受道路上的行车荷载以及上方土体的自重应力。这些因素都会造成地下管线的破坏。

现有管线的保护方案，一般都是在基坑开挖之前做一整套保护措施，对管线的后期保护缺乏及时性。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的第一目的在于提供一种地铁车站基坑开挖中管线保护结构和施工方法，以解决地铁车站基坑开挖对管线的造成的破坏。

为实现上述目的，本发明提供了一种管线的动态保护结构。在地铁车站基坑开挖施工过程中，采用逐级保护措施。每段施工步骤如下：

步骤一：第一层土开挖之前，进行管线第一级保护。在距离管线两侧3.5m处成孔，清除废浆、泥渣，并进行清孔换浆，下钢筋笼和钢导管浇筑混凝土最后成桩，桩径为1.2m，桩与管线距离为3.5m，设置混凝土桩的同时要注意管线的位置。

步骤二：第二层土开挖之前，进行管线第二级保护，完成混凝土承压板加支架结构。于管线两侧开挖沟渠以及台阶面，对台阶面喷射混凝土；管线表面套一层2cm厚的橡胶保护圈，橡胶保护圈与管线贴紧；管线底部设置20cm厚的混凝土承载板，承载板上方设有宽5cm的混凝土插口，承载板的宽度与沟槽齐平；管线两侧插接20cm厚的混凝土直板，直板的高度与管线顶点齐平，直板顶部和下部中间设有凹槽，凹槽宽度为5cm，于凹槽插接15cm厚的拱形承压板。拱形承压板与直板、直板与混凝土承压板之间连接紧密，必要时对接口处进行加固处理。

步骤三：第三层土开挖之前，进行管线的第三级保护。于管线上方铺设0.5m厚的压实黏土层，黏土上方铺设0.1m厚的碎石层，于碎石层上方继续铺垫压实黏土层。重复操作，直至铺设到地表层，并用压实机械对表层土进行压实。

通过上述技术方案本发明可以实现管线的有效保护。

具体体现在，开挖第一层土之前，混凝土桩可以减少管线周围土体的位移，起到隔离的作用。

步骤二喷射的混凝土可以对台阶面进行加固处理，同时也提高了管线保护结构的稳定性。混凝土底板的保护方法可以有效应对第二层土开挖之后土体的位移和沉降，同时也对管线进行固定作用。橡胶保护圈进一步对管线起到保护作用，拱形承压板可以减轻上部荷载。

步骤三的碎石层，可以减轻第三层土开挖之后，土体对管线的挤压，提高了上部土层的强度，而压实的黏土则起到上部荷载对管线压迫的缓冲作用。

本发明管线施工与地铁车站施工同时进行，减少了施工时间的同时，还起到管线的动态保护。图中对应的7、9、11均为预制钢筋混凝土构件。

通过上述方案可以对地铁车站开挖附近的管线进行有效的保护，同时还提高了施工效率，大大缓解了基坑大面积开挖对管线的影响。

附图说明

图1是本实施例中地铁车站开挖过程管线保护结构示意图。

图2是本实施例中步骤1的保护结构示意图。

图3是本实施例中步骤2的保护结构示意图。

图4是本实施例中步骤3的保护结构示意图。

图5是本实例中混凝土承压板加支架结构示意图。

附图标记说明：1、第一层土；2、既有管线；3、混凝土桩；4、第二层土；5、台阶面；6、橡胶保护圈；7、混凝土承载板；8、混凝土插口9、混凝土直板；10、凹槽；11、拱形承压板；12、第三层土；13、压实黏土；14、碎石层。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本实例公开了一种地铁车站基坑开挖管线保护结构以及施工方法，如图1所示为本实施例地铁开挖过程周围管线结构保护示意图；

包括第一层土1开挖前，于管线2两侧设置混凝土桩3；第二层土4开挖前，于管线两侧开挖台阶面5，用橡胶保护圈6包裹管线，管线下方设混凝土承载板7，混凝土承载板上方的插口8于承载板插接混凝土直板9，直板上端与下端中间设置凹槽10上端插接拱形承压板11，第三层土12开挖前，于管线上方铺设0.5m厚的压实黏土层13，黏土层上方铺设0.1m厚的碎石层14

如图1所示地铁车站开挖与管线保护同时进行。

如图3所示台阶面要喷射混凝土进行加固处理。

板9与混凝土承压板7之间连接紧密，必要时对接口处进行加固处理。

如图3所示拱形承压板11位于管线的正中心。

步骤一：第一层土1开挖之前进行管线的第一级保护。在管线2两侧成孔，清除废浆、泥渣，并进行清孔换浆，下钢筋笼和钢导管浇筑混凝土最后成桩，桩径为1.2m，桩与管线距离为3.5m，桩的埋置深度为10m。最终形成混凝土桩2。

步骤二：第二层土4开挖之前，进行第二级管线保护，完成混凝土承压板加支架结构。根据物探图，摸清现状各管线的管位和走向，对明确的管线按20m距离打洞，确认其埋深和走向，在管线转角处，须找到转角位置，明确角度变化后管线的走向。定位管线的方向后，用挖掘机在管线两侧开挖沟渠，人工夯实整平出台阶面5，对台阶面喷射混凝土；用橡胶片包裹住管线，在接口处用强力胶水或胶带将管线与橡胶片固定，最终形成2cm厚的橡胶保护圈；沿着管线的正下方底部设置20cm厚的混凝土承载板7，保证混凝土承载板与管线紧贴，使管线能够支撑在承载板上。承载板上方设有插口8，底板的宽度与沟槽齐平；管线两侧插接20cm厚的混凝土直板9，用直尺将直板的高度与管线顶点齐平，直板顶部中间设有凹槽10，于凹槽插接15cm厚的拱形承压板11。管线与支架之间的空隙用压实黏土填充。最后用压实黏土覆盖管线支架至台阶面。

步骤三：第三层土12开挖之前，进行第三次管线保护。于管线上方铺设0.5m厚的级配良好的压实黏土13。整平好第一层填土后，在压实黏土的黏土上方铺设0.1m厚的碎石层14。整平好第二层碎石填土后，在碎石层上方继续铺垫压实黏土层，重复以上操作，直至铺设到地表层，用震动压实机整平地表填土。布置完成后，继续开挖第三层土。

上面对本发明的实施例作了详细说明，上述实施方式仅为本发明的最优实施例，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

技术特征：

1.一种地铁车站基坑开挖管线保护结构的施工方法，其特征在于，针对地铁车站不同开挖段进行管线的逐级保护，有效减轻地铁车站基坑一次性开挖对管线的破坏，每段施工步骤如下：

步骤一：将地铁车站开挖过程分为三段。第一层土(1)开挖之前，进行管线第一级保护。在既有管线(2)两侧3m处成孔，清除废浆、泥渣，并进行清孔换浆，下放钢筋笼和钢导管浇筑混凝土最后形成混凝土桩(3)。

步骤二：第二层土(4)开挖之前，进行管线第二级保护，完成混凝土承压板加支架结构。于管线两侧开挖沟渠以及台阶面(5)，对台阶面喷射混凝土，进行台阶面的加固处理；于管线表面套一层2cm厚的橡胶保护圈(6)，橡胶保护圈与管线紧贴；管线底部设置20cm厚的混凝土承载板(7)，混凝土承载板与橡胶保护圈紧贴，确保管线支撑在混凝土承载板上；承载板上方设有宽5cm的混凝土插口(8)，承载板的宽度与沟槽齐平；管线两侧插接20cm厚的混凝土直板(9)，直板的高度与管线上端点齐平，直板顶部和下部中间设有凹槽(10)，凹槽宽度为5cm，于凹槽插接15cm厚的拱形承压板(11)。同时用压实黏土覆盖支架结构至台阶面。

步骤三：第三层土(12)开挖之前，进行管线第三级保护。回填台阶面，于台阶面上方铺设0.5m厚的压实黏土层(13)，黏土上方铺设0.1m厚的碎石层(14)，于碎石层上方继续铺垫压实黏土层。重复操作，直至铺设到地表层，并用压实机械对表层土进行压实。

2.根据权利要求1所述的一种地铁车站基坑开挖管线保护结构的施工方法，其特征在于：所述的施工过程与地铁车站的开挖段一一对应，形成管线的动态保护。

3.根据权利要求1所述的一种地铁车站基坑开挖管线保护结构的施工方法，其特征在于：所述的保护结构既可适用于柔性管线也可适用于刚性管线。避免基坑开挖产生过大的纵向应力，使其横截面发生裂缝或在接头部位发生较大的转角而产生破坏。

4.根据权利要求1所述的一种地铁车站基坑开挖管线保护结构的施工方法，其特征在于：所述的混凝土承载板(7)、混凝土直板(9)、拱形承压板(11)均为钢筋混凝土预制件。所述的混凝土桩桩端要插入坚硬土层，混凝土桩与既有管线的距离在3m左右，距离不能过近也不能过远。

5.一种地铁车站基坑开挖管线的保护结构，其特征在于：设置在管线本体(2)两侧的混凝土桩(3)以及管线本体四周的橡胶圈(6)并在下方铺设混凝土承压板(7)以及混凝土承压板上方的混凝土插口(8)；管线两边设置的混凝土直板(9)以及直板上端和下端中间设置的凹槽(10)；管线正上方放置的拱形承压板(11)；还包括管线上方铺设的碎石层(14)和压实黏土层(13)。

技术总结
本发明公开了一种地铁车站基坑开挖管线的保护结构及其施工方法，该方法保护结构包括设置在管线本体两侧的混凝土桩以及管线本体四周的橡胶圈并在下方铺设混凝土承压板加支架；管线上方铺设碎石层与压实黏土层。本发明解决了现有技术中，地铁车站基坑开挖对管线的破坏。该方案施工简单、性能稳定、使用寿命长，可在地铁车站基坑开挖过程中对管线做动态保护，同时也大大提高了施工效率。

技术研发人员：王建云;吕伟华;武涛;张继周
受保护的技术使用者：南京林业大学
技术研发日：2019.07.31
技术公布日：2019.11.15