混凝土路面下管道安装用防塌坡挡土装置及施工方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土路面下管道安装用防塌坡挡土装置及施工方法，属于土木工程技术类的管道安装工程技术领域。

背景技术

对于管道安装而言，一般坡降的最大高差，均小于千分之二，最大挖深均不大于4m，每间隔1～2Km的距离设置检修井(沉淀池)。对管道沟土方开挖而言，传统方法按照兴修水利的小型渠道工程的作法，两侧放坡，使开挖成型后达到设计要求的管道沟的横断面均为梯形，其土方开挖量大，对现有混凝土路面，以及各种管线的破坏性和破坏范围更大，管道安装若采用传统办法，对现有已完备的配套设施(含公路、通迅、供水与热力燃汽管线)的破坏性太大，不宜采适用。

发明内容

本发明提供一种混凝土路面下管道安装用防塌坡挡土装置及施工方法，以解决现有技术存在的在垂直分层开挖不放坡的前提之下，排污管道沟沟槽(除卵石土层之外的粘土与沙土层)两侧边坡土体塌坡导致工程进展被迫中断而停工的技术难题。

本发明的技术方案是：一种混凝土路面下管道安装用防塌坡挡土装置，其特征在于，包括：固定桩、挡土板组件，在该混凝土路面下开出的沟槽两侧各设有一排沿该沟槽长度方向依次排列的挡土板组件，在该挡土板组件的后面设有沿该沟槽长度方向间隔设置的固定桩，在对应于每一侧的该挡土板组件的两个立边的后面各设有一根该固定桩；该固定桩的顶端向上穿出该混凝土路面上的路面通孔，该挡土板组件的每个立边分别通过连接件与对应的一根该固定桩相互连接，该连接件能够在该固定桩上上下滑动。

一种采用所述的混凝土路面下管道安装用防塌坡挡土装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、开出开口和路面通孔：首先在混凝土路面开出开口，用水钻在开口的两边对称打出两排路面通孔；对应于一组挡土板组件的两个通孔两的间距为1500～2500mm；临近的两个通孔的间距留出穿过U型锁扣的间隔；

(2)、打入固定桩：用压桩设备从上至下在每一路面通孔内静压入一根固定桩，固定桩的低端深入沟槽底面的距离大于1500mm；

(3)、挖掘第一层沟槽：把破碎区域内的混凝土碎渣清除之后，用挖掘机从施工段的起点开始在开口内挖第一层土，形成第一层沟槽；

(4)、安装底层挡土板组件：在挖出的第一层沟槽内的两侧压入一个底层挡土板组件，使其下面的一根底层横肋基本与第一层沟槽的底面平齐；分别用U型卡扣将每一根底层桩与一根与其对应的固定桩相互锁定；

(5)、挖掘第二层沟槽和向下压入底层挡土板组件：用挖掘机将第一层沟槽的底部向下挖掘，形成第二层沟槽，然后将两侧已经安装的底层挡土板组件向下静压，使其下面的一根底层横肋基本与第二层沟槽的底面平齐；在压入的过程中，已经安装的U型卡扣随着底层挡土板组件的压入在固定桩上向下滑动。

(6)、挖掘第三层沟槽和继续向下压入底层挡土板组件：重复上一步，挖掘第三层沟槽和继续向下压入底层挡土板组件，已经安装的U型卡扣随着底层挡土板组件的压入在固定桩上向下滑动；

(7)、安装上部挡土板组件：将上部挡土板组件下端的两根插接头插入底层挡土板组件的底层桩顶端的孔内；并用U型卡扣将上部挡土板组件的两个立边与对应的固定桩锁定；如果还没有挖到设计深度，挖掘多层沟槽，每继续挖掘一层沟槽，将上部挡土板组件与下面的底层挡土板组件一起压入一层沟槽的深度，在已经安装的上部挡土板组件的上面再安装一个上部挡土板组件，并用U型卡扣与对应的固定桩锁定，直至沟槽达到设计深度。

(8)、重复上述步骤，一组一组地依次安装多组挡土板组件；

(9)、管道的设置和挡土板组件的拆除：在已经完成的多组挡土板组件的沟槽内的底部安放管道，然后回填第三层土时同步解开U型锁扣，先将最上端的上部挡土板组件拆掉，再拨出下面的底层挡土板组件，然后再分层回填土并分层碾压；重复上述过程，直至安放好所有管道和拆除所有挡土板组件，最后将沟槽全部填平并夯实，完成管道的铺设。

本发明的优点是：避免了在地下水位以上，混凝土路面下管道安装土体开挖过程中两侧土体塌坡事件的发生，使已被迫停工的工程及时复工复产。把排污的管道按设计要求安放到设计标高上，就位之后及时分层回填土方并分层夯实，恢复混凝土路面，顺利完成管道的安装。结构简单，施工方便。

附图说明

图1是本发明混凝土路面下管道安装用防塌坡挡土装置安装后的横截面结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图1的B-B剖视图；

图4是图1的C-C剖视图；

图5是本发明一个底层挡土板组件实施例的结构示意图；

图6是本发明一个上部挡土板组件实施例的结构示意图；

图7是本发明一个底层挡土板组件与两个上部挡土板组件的分解结构示意图；

图8是本发明一个底层挡土板组件另一实施例的结构示意图；

图9是本发明一个上部挡土板组件另一实施例的结构示意图。

附图标记说明：1、混凝土路面；2、(混凝土路面)开口；3、路面通孔；4、固定桩；5、底层挡土板组件；51、底层横肋；52、底层桩；53、底层挡板；6、上部挡土板组件；61、上部横肋；62、竖肋，63、上部挡板；64、插接头；65、锁定孔；7、抗弯剪加强筋；8、土体；9、管道；10、沟槽；11、U型锁扣；12、沟槽底设计标高；13、地下水位。

具体实施方式

参见图1-图9，本发明一种混凝土路面下管道安装用防塌坡挡土装置，包括：固定桩4、挡土板组件，在该混凝土路面1下开出的沟槽10两侧各设有一排沿该沟槽10长度方向依次排列的挡土板组件，在该挡土板组件的后面设有沿该沟槽10长度方向间隔设置的固定桩4，在对应于每一侧的该挡土板组件的两个立边的后面各设有一根该固定桩4；该固定桩4的顶端向上穿出该混凝土路面1上的路面通孔3，该挡土板组件的每个立边分别通过连接件与对应的一根该固定桩4相互连接，该连接件能够在该固定桩4上上下滑动。

所述的挡土板组件包括底层挡土板组件5和上部挡土板组件6。在该底层挡土板组件5的顶端连接有至少一层上部挡土板组件6。

所述的连接件为U型锁扣11。

参见图5，该底层挡土板组件5包括两根竖向管状的底层桩52，在该底层桩52的底端设有尖端54，并插入该沟槽10底面以下的土体8内；在两根该底层桩52的上部之间连接有两根水平的底层横肋51，在两根该底层横肋51与两根底层桩52组成的矩形框内焊接有底层挡板53。

还可在底层挡板53的两边分别至少设有一个底层锁定孔55(参见图8)，用于穿过U型锁扣11与固定桩4相互套在一起。

参见图6，所述的上部挡土板组件6包括上部横肋61、竖肋62、上部挡板63和插接头64，两根水平设置的上部横肋61与两端竖肋62相互连接为矩形框，在该矩形框内焊接有上部挡板63；在两根该竖肋62的底端各设有一个用于插入所述底层桩52顶端孔内的插接头64；在上部挡板63的两边各设有一个(或两个)锁定孔65。

还可在所述的上部挡板63的两边各至少设有一个上部锁定孔65(参见图9)，用于穿过U型锁扣11与固定桩4相互套在一起。

所述的U型锁扣11有两种安装方法：

一种安装方法如图1-图4所示，将相邻的两个该上部挡土板组件6的两根该插接头64的根部与一根对应的固定桩4相互套在一起；以及分别用一个该U型锁扣11将底层挡土板组件5的一根底层桩52与对应的固定桩4相互套在一起。

U型锁扣11的另一种安装方法是，将U型锁扣11穿过上部挡土板组件6上的上部锁定孔65或穿过底层挡土板组件5上的底层锁定孔55，各与对应的固定桩4相互套在一起。

所述的固定桩4采用外径60～80mm的镀锌空心水管制成，该固定桩4的上端突出于混凝土的路面1的上面200～300mm，在该固定桩4下部插入土体8内，在该固定桩4下部(从尖端54向上)300mm的管壁上，每间隔100～200mm设置一圏3mm左右的多个间隔的小孔，并在设有该小孔的部分外侧套上橡胶膜套并用铁丝拧紧，并在该橡胶膜套上设有针刺孔。用铁丝拧紧，如遇静压桩困难，可向固定桩4的空心水管内注水，使管壁处于湿润状态减小其静压桩的阻力。橡胶膜套可以避免压桩过程中，固定桩4管壁上的小孔被土堵塞。

所述的底层横肋51、底层桩52、上部横肋61、竖肋62和插接头64均采用圆铁管制成；所述的底层挡板53和上部挡板63由铁板制成。

所述的底层挡土板组件5的长度与该固定桩4的间距相对应，两根该底层横肋51的间距为500-1000mm，下面的该底层横肋51以下部分的底层桩52的长度为1000-1500mm；所述的上部挡土板组件6的长度与所述底层挡土板组件5的长度相同，该竖肋62和该插接头64的高度分别为500、500～1000mm。

在所述固定桩4的空心钢管孔内设有插入抗弯剪加强筋7。

所述的路面通孔3的孔径为100～200mm，对应于一组挡土板组件的两根间距1500～2500mm。

采用本发明的施工过程说明如下：

(1)开出开口2和路面通孔3：首先在混凝土路面1开出开口2，用水钻在开口2的两边对称(以混凝土路面开口2的中心线为对称线，该对称线也是管道9的轴线)打出两排路面通孔3。对应于一组挡土板组件的两个通孔两3间距1500～2500mm；临近的两个通孔3的间距只要留出穿过U型锁扣11的间隔即可。

(2)打入固定桩4：用压桩设备从上至下在每一路面通孔3的内静压入一根固定桩4，固定桩4的低端低于沟槽10的底面一段距离(大于1500mm)。固定桩4作为整个挡土装置主要固定机构，固定桩4的顶部被混凝土路面1固定，底部被土体8固定。最后在固定桩4的孔内插入与其等长的抗弯剪加强筋7，用于增强镀锌空心钢管(固定桩4)的抗弯刚度。抗弯剪加强筋7采用钢筋，其直径略小于固定桩4的孔径。

(3)挖掘第一层沟槽：把破碎区域内的混凝土碎渣清除之后，用挖掘机从施工段的起点开始在开口2内挖第一层土，形成第一层沟槽。单层沟槽深度1米左右(根据土质决定，以不坍塌为原则)。

(4)安装底层挡土板组件5：在挖出的第一层沟槽内的两侧压入一个底层挡土板组件5，使其下面的一根底层横肋51基本与第一层沟槽的底面平齐；分别用U型卡扣11将每一根底层桩52与一根与其对应的固定桩4相互锁定。

(5)挖掘第二层沟槽和向下压入底层挡土板组件5：用挖掘机将第一层沟槽的底部向下挖掘，形成第二层沟槽，然后将两侧已经安装的底层挡土板组件5向下静压，使其下面的一根底层横肋51基本与第二层沟槽的底面平齐。在压入的过程中，U型卡扣11继续在固定桩4上向下滑动。

(6)挖掘第三层沟槽和继续向下压入底层挡土板组件5：重复上一步，挖掘第三层沟槽和继续向下压入底层挡土板组件5，所述的U型卡扣11可以在固定桩4上向下滑动。

(7)安装上部挡土板组件6：将上部挡土板组件6下端的两根插接头64插入底层挡土板组件5的底层桩52顶端的孔内(参见图7)；并用U型卡扣11将插接头64的根部(或穿过锁定孔65)与对应的固定桩4锁定。如果还没有挖到设计深度，挖掘多层沟槽，每继续挖掘一层沟槽，将上部挡土板组件6与下面的底层挡土板组件5一起压入一层深度，在已经安装的上部挡土板组件6的上面再安装一个上部挡土板组件6，并用U型卡扣11与对应的固定桩4锁定，直至达到设计深度。

(8)重复上述步骤，直至完成全部挡土板组件。

(9)管道9的设置和挡土板组件的拆除：在已经完成挡土板组件的(达到设计深度和一定长度，一般为2-3组挡土板组件的长度)沟槽10内的底部安放管道9，然后回填第三层土时同步解开U型锁扣11，先将最上端的上部挡土板组件6拆掉，再拨出下面的底层挡土板组件5，然后再分层回填土并分层碾压。拆除的挡土板组件作为前面挖掘沟槽的施工用料，交替反复使用，节省施工用料。重复上述过程，直至安放好所有管道9和拆除所有挡土板组件，最后将沟槽10全部填平并夯实，完成管道9铺设。