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【精讀】短期填海造陸地質條件下室外管道防沈降技術研究

短期填海造陸地質條件下室外管道防沈降技術研究

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

關鍵詞:填海造陸地質;防沈降結構板;防沈降井;補償器;柔性材料

1 工程概况

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,室外不均勻沈降量較大,室外管道極易受不均勻沈降而産生剪力破壞。因此,如何避免不均勻沈降造成室外管道剪力破壞遂成爲本工程施工的關鍵點。

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

3)防沈降板混凝土澆築需分多次施工,可將防沈降板施工與肥槽回填穿插進行,避免因防沈降板施工完成後,肥槽回填不密實。

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。

本工程防沈降板(圖1)分3次澆築成型,第1次及第2次在室外肥槽形成前澆築完成,第3次在回填夯實完後澆築完成,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

因建築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,且結合防沈降措施。給水及消防管道爲有壓管道,在結合防沈降地板進行井室砌築的同時要在井室中安裝防沈降的配件,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鏽鋼波紋管。

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沈降補償,亦可在室外加設閥門井或檢修井,並設置不鏽鋼波紋補償器(圖2、圖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)由于標准井室空間較小,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,導致防沈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 创新点

1)管道與柔性配件的結合,達到了預防不均勻沈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,將防水與防沈降結合,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後,標高低處采用人工清溝底施工。

2.3.3 创新点

1)出戶管井利用結構柱與樁承台,保證出建築單體第一管段能有效防止沈降。

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

2.4 电气管道防沉降施工技术

2.4.1 技术概况

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

图6 电缆引入建築物平、剖面示意

室外電纜溝、電纜排管在進入建築物處應設置電纜井,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,電纜井與建築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)。

图7 电气管线由电缆井引入建築物剖面示意

2.4.2 施工技术难点

電纜蛇形敷設時的敷設角度控制及電纜套管的封堵須精准。

2.4.3 创新点

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

2.5 热力及燃气管道防沉降施工技术

2.5.1 技术概况

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,並應設置在檢查室中。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築外牆時,可取消該面外牆。檢查室內管道埋地敷設,補償器長度根據管道管徑及沈降差異量確定。當場地較寬時,補償器可垂直于不均勻沈降分界線,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沈降分界線,但管道穿越建築外牆處的敷設方式應有伸縮余地(圖8)。

图8 刚性管材平行于建築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沈降差異量計算確定。當場地較寬時,管道變形段可垂直于不均勻沈降分界線;當場地較窄時,管道變形段亦可平行于不均勻沈降分界線敷設。當柔性材料的管材穿越建築外牆或基礎時,穿越處的鋼筋混凝土蓋板應固定在外牆或基礎上,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,消除沈降差異量的影響,直管段通過長度可調式吊架固定在挑板上或牆上,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。

图9 燃气管道地面明装进建築物的敷设方式

2.5.2 施工技术难点

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 创新点

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 结语

通過采用室外管道防沈降的施工方法,解決了短期填海造陸地質條件下室外管道防沈降的難題,保證了管道不受不均勻沈降而産生的剪力破壞,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,皆在可控範圍,達到了良好的效果。

作者:劉洋洋1陳吉光2柳邦棟2