一种排水管道穿越软土土层控制管道沉降的方法

技术领域

本发明涉及管道沉降控制施工技术领域，具体为一种排水管道穿越软土土层控制管道沉降的方法。

背景技术

混凝土管作为排水工程主要材料之一被广泛使用，但混凝土管的自重大，尤其大雨后表层积水大量涌入排水管道后大大增加了管道对基础承载力要求。

管道施工穿越软土土层按照普通开槽施工方法，施工过程中及施工完成后安装好的管道会出现不均匀沉降及管道接口缝隙增长甚至管道脱节等质量问题。排水管道投入使用后流水会不断的侵蚀掏空管道接口四周的土体，甚至导致路面下沉。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中不足，故此提出一种排水管道穿越软土土层控制管道沉降的方法，通过注浆加固管底管道基础土体，管道采用带有功能性天然河砂或再生机制砂的混凝土包封加固管道接口强度同时避免管道接口处流水外渗侵蚀周边土体，管顶采用钢筋混凝土顶板分散管道承受的行车荷载。通过上述解决了管道穿越软土土层引起的管道沉降、施工过程中和施工完成后管道接口缝隙增长甚至脱节等质量问题及管道投入运行后流水侵蚀掏空管道接口四周土体导致路面下沉的问题，确保排水管道的施工质量及后期运营中的管道及上部路面的使用寿命及安全。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种排水管道穿越软土土层控制管道沉降的方法，包括以下步骤：

步骤一：采用压密注浆对管道基础部位下方2米深度及2米宽度范围内软土进行加固；

注浆压力为1.0Mpa，注浆间距1米，浆液里掺有2％水玻璃，注浆完成后养护7天；

步骤二：支护开挖沟槽安装管道；

步骤三：采用C20混凝土砂浆包封混凝土管道至管顶；

步骤三：管顶绑扎安装Φ10钢筋网片，间距为300*300，浇筑厚度为300mm的C20混凝土。

在上述方案的基础上作出如下改进，所述C20混凝土砂浆中采用功能性天然河砂或再生机制砂，功能性天然河砂或再生机制砂的制作方法，称取一定量的骨料，加入到的乙醇中，磁力搅拌12h将骨料分散均匀，用1mo l/L的盐酸调节溶液pH值至3.5-4.2，然后向该体系中四分之一至三分之一骨料量的丙基三甲氧基硅烷和梳状聚合物-聚甲基丙烯酸十八烷基酯，丙基三甲氧基硅烷和梳状聚合物-聚甲基丙烯酸十八烷基酯为(2～3)：(1.1～1.5)混合均匀后将溶液转移至保温箱搅拌罐中，控制体系温度为80℃，机械搅拌10h，最后制得功能性天然河砂或再生机制砂。

在上述方案的基础上作出如下改进，所述步骤二中在管道接头处采用疏水铸膜液作为前置处理，后经水淋成膜处理，疏水铸膜液制备工艺：将一定量的聚偏氟乙烯粉末溶于聚偏氟乙烯粉末三倍至四倍量的N，N-二甲基乙酰胺溶剂中，在60℃下机械搅拌5h，得到均一的铸膜液。

在上述方案的基础上作出如下改进，所述钢筋网片的底部安装有支撑体，支撑体的底部预埋于压密注浆砂浆内部，且位于管道接头处附近。

在上述方案的基础上作出如下改进，所述支撑体包括两个对称绑扎于钢筋网片上的支撑单体，每个支撑单体均包括预埋体、支撑体以及连接体，预埋体和支撑体设置有两组对称分布于连接体的两侧，预埋体预埋于压密注浆内，支撑体的两端分别于连接体和预埋体一体连接，位于同一个支撑单体上的两组支撑体上安装有调节绳，两个调节绳通过调节组件连接且调节组件设置有两组分别位于管道的两侧。通过两个支撑体呈弓字型结构布设，使得其工程结构强度得到有效保证，适应于两个管道在接口处稳定的对接，并进行相应的铸膜液前置处理以及后期砂浆包裹，使得包覆性好且安全，不会造成后期管道接缝处的土质输送的问题。通过两个调节绳分别箍住管道靠近接缝处的端头处，由于支撑体沿管道布设风向为弓形结构布设，配合使用后可以使得其管道处于稳定的状态，且支撑体的顶部选择焊接为一体并与后期的钢筋网片绑扎或者焊接固定，利于后期铸膜液前置处理时不会发生膜破裂现象，以及后期还能保证管道不会出现侧偏，进而也杜绝管道接头处渗漏水导致水土流失造成管道侧偏问题。

在上述方案的基础上作出如下改进，两组所述调节组件均包括两个分别安装于对应调节绳上的连接头，连接头之间通过连接双向螺杆连接，连接头的内侧为弧形结构设置。通过双向螺杆可以使得其调节绳保持稳定，经过双向螺杆对调节绳拉扯，进而防止在管道安装时以及铸膜液前置处理过程中出现微偏现象。

在上述方案的基础上作出如下改进，所述连接头上设置有与调节绳位置相对可调的转动体，转动体上设置有限位结构，连接头的内侧设置有沿管道外壁即作周向还做周轴向运动的胶轮。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

1.本发明通过注浆加固管底管道基础土体，管道采用带有功能性天然河砂或再生机制砂的混凝土包封加固管道接口强度同时避免管道接口处流水外渗侵蚀周边土体，管顶采用钢筋混凝土顶板分散管道承受的行车荷载。通过上述解决了管道穿越软土土层引起的管道沉降、施工过程中和施工完成后管道接口缝隙增长甚至脱节等质量问题及管道投入运行后流水侵蚀掏空管道接口四周土体导致路面下沉的问题，确保排水管道的施工质量及后期运营中的管道及上部路面的使用寿命及安全。

2.本发明通过丙基三甲氧基硅烷和梳状聚合物-聚甲基丙烯酸十八烷基酯对天然河砂或再生机制砂进行功能改性，使得砂浆凝固过程中，氢氧化钙也会沿着聚合物固体颗粒生长，有利于打乱氢氧化钙的取向生长。会在高于其最低成膜温度下凝聚成膜，形成的膜能将水泥水化生成的氢氧化钙包围起来，连成一个整体，可以有效的降低氢氧化钙对材料耐久性的不良影响。丙基三甲氧基硅烷和梳状聚合物-聚甲基丙烯酸十八烷基酯的加入有效的改善了砂浆的孔结构，由于丙基三甲氧基硅烷和梳状聚合物-聚甲基丙烯酸十八烷基酯的形态效应及其自身的特殊性，起到了胶结、填充等作用，使砂浆的平均孔径变小，大孔变成小孔隙，孔隙分布的均匀性下降。梳状聚合物-聚甲基丙烯酸十八烷基酯使得骨料在砂浆内构建一种类仙人球的微结构，可以增强砂浆和管道接头的连接强度以及防水效果，可以使得更好地对其管道接头处进行包封处理。

3.本发明通过聚偏氟乙烯粉与N，N-二甲基乙酰胺形成一种疏水膜(类似于蜡膜)对其管道接头进行疏水处理，进一步提高其管道接头的包封效果和防水效果。

附图说明

图1为本发明的一实施例的整体结构示意图；

图2为本发明的一实施例的整体结构示意图；

图3为图2中支撑体的侧视图；

图4为图2中支撑体的整体结构示意图；

图5为图2中连接头和双向螺栓的连接关系图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1：如图1所示，一种排水管道穿越软土土层控制管道沉降的方法，包括以下步骤：

步骤一：采用压密注浆对管道基础部位下方2米深度及2米宽度范围内软土进行加固；

注浆压力为1.0Mpa，注浆间距1米，浆液里掺有2％水玻璃，注浆完成后养护7天；

步骤二：支护开挖沟槽安装管道；

步骤三：采用C20混凝土砂浆包封混凝土管道至管顶；

步骤三：管顶绑扎安装Φ10钢筋网片，间距为300*300，浇筑厚度为300mm的C20混凝土。

通过注浆加固管底管道基础土体，管道采用混凝土包封加固管道接口强度同时避免管道接口处流水外渗侵蚀周边土体，管顶采用钢筋混凝土顶板分散管道承受的行车荷载。通过上述解决了管道穿越软土土层引起的管道沉降、施工过程中和施工完成后管道接口缝隙增长甚至脱节等质量问题及管道投入运行后流水侵蚀掏空管道接口四周土体导致路面下沉的问题，确保排水管道的施工质量及后期运营中的管道及上部路面的使用寿命及安全。

在上述实施例的基础上作出如下改进，所述C20混凝土砂浆中采用功能性天然河砂或再生机制砂，功能性天然河砂或再生机制砂的制作方法，称取一定量的骨料，加入到的乙醇中，磁力搅拌12h将骨料分散均匀，用1mo l/L的盐酸调节溶液pH值至3.5-4.2，然后向该体系中四分之一至三分之一骨料量的丙基三甲氧基硅烷和梳状聚合物-聚甲基丙烯酸十八烷基酯，优选为四分之一，丙基三甲氧基硅烷和梳状聚合物-聚甲基丙烯酸十八烷基酯为2.4：1.3混合均匀后将溶液转移至保温箱搅拌罐中，控制体系温度为80℃，机械搅拌10h，最后制得功能性天然河砂或再生机制砂。

通过丙基三甲氧基硅烷和梳状聚合物-聚甲基丙烯酸十八烷基酯对天然河砂或再生机制砂进行功能改性，使得砂浆凝固过程中，氢氧化钙也会沿着聚合物固体颗粒生长，有利于打乱氢氧化钙的取向生长。会在高于其最低成膜温度下凝聚成膜，形成的膜能将水泥水化生成的氢氧化钙包围起来，连成一个整体，可以有效的降低氢氧化钙对材料耐久性的不良影响。丙基三甲氧基硅烷和梳状聚合物-聚甲基丙烯酸十八烷基酯的加入有效的改善了砂浆的孔结构，由于丙基三甲氧基硅烷和梳状聚合物-聚甲基丙烯酸十八烷基酯的形态效应及其自身的特殊性，起到了胶结、填充等作用，使砂浆的平均孔径变小，大孔变成小孔隙，孔隙分布的均匀性下降。梳状聚合物-聚甲基丙烯酸十八烷基酯使得骨料在砂浆内构建一种类仙人球的微结构可以使得更好地对其管道接头处进行包封处理。

在上述实施例的基础上作出如下改进，所述步骤二中在管道接头处采用疏水铸膜液作为前置处理，后经水淋成膜处理，疏水铸膜液制备工艺：将一定量的聚偏氟乙烯粉末溶于聚偏氟乙烯粉末三倍至四倍量的N，N-二甲基乙酰胺溶剂中，优选为3倍，在60℃下机械搅拌5h，得到均一的铸膜液。通过聚偏氟乙烯粉与N，N-二甲基乙酰胺形成一种疏水膜对其管道接头进行疏水处理，进一步提高其管道接头的包封效果及防水效果。

在上述实施例的基础上作出如下改进，如图2至图5所示，所述钢筋网片的底部安装有支撑体10，支撑体10的底部预埋于压密注浆砂浆内部，且位于管道接头处附近，支撑体10包括两个对称绑扎于钢筋网片上的支撑单体11，每个支撑单体11均包括预埋部111、支撑部112以及连接部113，预埋部111和支撑部112设置有两组对称分布于连接部113的两侧，预埋部111预埋于压密注浆内，支撑部112的两端分别于连接部113和预埋部111一体连接，位于同一个支撑单体11上的两组支撑部112上安装有调节绳114，两个调节绳114通过调节组件连接且调节组件设置有两组分别位于管道的两侧。两组所述调节组件均包括两个分别安装于对应调节绳114上的连接头115，连接头115之间通过连接双向螺杆116连接，连接头115的内侧为弧形结构设置。通过双向螺杆116可以使得其调节绳114保持稳定，经过双向螺杆115对调节绳114拉扯，进而防止在管道安装时以及铸膜液前置处理过程中出现微偏现象。两个调节绳114呈交叉布设。

通过两个支撑体10呈弓字型结构布设，使得其工程结构强度得到有效保证，适应于两个管道在接口处稳定的对接，并进行相应的铸膜液前置处理以及后期砂浆包裹，使得包覆性好且安全，不会造成后期管道接缝处的土质输送的问题。通过两个调节绳114分别箍住管道靠近接缝处的端头处，由于支撑体10沿管道布设风向为弓形结构布设，配合使用后可以使得其管道处于稳定的状态，且支撑体10的顶部选择焊接为一体并与后期的钢筋网片绑扎或者焊接固定，利于后期铸膜液前置处理时不会发生膜破裂现象，以及后期还能保证管道不会出现侧偏，进而也杜绝管道接头处渗漏水导致水土流失造成管道侧偏问题。

在上述方案的基础上作出如下改进，所述连接头115上设置有与调节绳114位置相对可调的转动体117，连接头117的内侧设置有沿管道外壁即作周向还做轴向运动的胶轮118。在使用时，可以通过将所有的连接头117均处于管道的最底部，一是可以将管道进行支撑脱离底部的支撑，便于对其端口位置进行铸膜液前置处理，处理完成后，将连接头117沿管道外壁和调节绳114的长度方向进行缓慢运动，位于管道接头两侧的连接头115同时运动，直到底部的调节绳114箍设于管道的外壁底部，最后形成一个交叉、稳定的支撑结构，过程中管道的高度不会发生变化，最后通过双向螺杆116上匹配的螺母将所有的连接头117进行锁止，在对其管道外侧进行包裹砂浆进行防渗漏谁水处理，通过两个调节绳114对管道进行箍设并拉扯，可以在后期管道使用时不会发生轴向运动；同时通过连接头115和胶轮118对管道进行左右施压，进而使得其进行端头防偏移处理，杜绝端头接头处渗漏水。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实、施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。所述替代可以是部分结构、器件、方法步骤的替代，也可以是完整的技术方案。根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。