用于防止在高水位液化地區(qū)發(fā)生變形的地下綜合管廊結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于防止在高水位液化地區(qū)發(fā)生變形的地下綜合管廊結(jié)構(gòu)，包括地下綜合管廊，所述地下綜合管廊的兩側(cè)具有基坑圍護(hù)體，所述地下綜合管廊的底板下以及兩側(cè)壁板外分別設(shè)置有相互連通的水平砂石排水通道和豎向砂石排水通道。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是，在地下綜合管廊兩側(cè)打設(shè)的基坑圍護(hù)體可以有效的減小地震荷載作用下土體側(cè)向擴(kuò)展引起的管廊水平變形；抗剪連接鍵將地下綜合管廊與基坑圍護(hù)體連成整體抵抗地下水浮力，避免土體液化后管廊的豎向變形；在管廊四周包圍的砂石墊層形成良好的排水通道，加速地基液化后超靜孔隙水壓力的排出；管廊頂部和底部鋪設(shè)的柔性土工合成材料層可以快速的排出地下水，減輕土體液化后管廊上浮產(chǎn)生的豎向變形。
【專利說(shuō)明】用于防止在高水位液化地區(qū)發(fā)生變形的地下綜合管廊結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于地下工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于防止在高水位液化地區(qū)發(fā)生變形的地下綜合管廊結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]城市中的給水、排水、電力、燃?xì)獾仁姓芫€工程，俗稱生命線工程，是維持城市功能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。地下綜合管廊是將兩種以上的市政管線放置于同一人工空間中，形成的一種現(xiàn)代化集約化的城市基礎(chǔ)設(shè)施。發(fā)展地下綜合管廊，已成為城市可持續(xù)發(fā)展的重要方向。與一般的地面結(jié)構(gòu)相比，地下綜合管廊的設(shè)計(jì)使用年限更長(zhǎng)，達(dá)到100年。一旦發(fā)生破壞后，除了破壞隱蔽和修復(fù)困難外，所帶來(lái)的直接和間接損失也遠(yuǎn)大于一般的地面結(jié)構(gòu)。因此，地下綜合管廊的抗震防災(zāi)能力一直為工程界和科技界所重視，其抗震設(shè)計(jì)的研究是當(dāng)今研究熱點(diǎn)。
[0003]地下綜合管廊這一新型的地下結(jié)構(gòu)相比于地鐵車站、隧道等大型地下結(jié)構(gòu)斷面更小，因而在可液化地基中更容易受到地震荷載的影響而破壞。隨著《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50838-2012)的頒布，以及國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)城市地下管線建設(shè)管理的指導(dǎo)意見(jiàn)》，明確提出在36個(gè)大中城市開展地下綜合管廊試點(diǎn)工程，將會(huì)有越來(lái)越多的城市綜合管廊興建，對(duì)其抗震特性的研究有利于學(xué)科的發(fā)展和保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全。
[0004]我國(guó)幅源遼闊，地跨世界上兩個(gè)最活躍的地震帶，屬于多地震國(guó)家，約有三分之一國(guó)土的地震烈度劃為7度以上。同時(shí)，我國(guó)地質(zhì)條件多變且復(fù)雜，工程建設(shè)中經(jīng)常會(huì)遇到高水位松散飽和粉砂、細(xì)砂。這類土在動(dòng)荷載尤其是地震荷載作用下，極易發(fā)生液化。
[0005]液化是造成場(chǎng)地地震損害的首要原因之一，地震引起的地基失事約有50%是液化引起的。支承構(gòu)筑物的土體發(fā)生液化喪失強(qiáng)度以后，土體發(fā)生大量變形，使結(jié)構(gòu)沉降或變形。另一方面，對(duì)于地下綜合管廊這類埋置空腔物則可能在周圍土體液化時(shí)上浮。對(duì)于生命線工程來(lái)講，這種上浮常常引起嚴(yán)重的后果。
[0006]因此在高水位液化地區(qū)建造地下綜合管廊迫切需要一種既能起到防止地基液化又能最大限度保護(hù)生命線系統(tǒng)的技術(shù)措施。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種用于防止在高水位液化地區(qū)發(fā)生變形的地下綜合管廊結(jié)構(gòu)，該地下綜合管廊結(jié)構(gòu)通過(guò)在地下綜合管廊外設(shè)置基坑圍護(hù)體、U形的砂石排水通道以及抗剪連接鍵組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，起到了抑制地基液化、加速液化地基排水、防止地下綜合管廊上浮變形的目的。
[0008]本實(shí)用新型目的實(shí)現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成:
[0009]一種用于防止在高水位液化地區(qū)發(fā)生變形的地下綜合管廊結(jié)構(gòu)，包括地下綜合管廊，所述地下綜合管廊的兩側(cè)具有基坑圍護(hù)體，其特征在于所述地下綜合管廊的底板下以及兩側(cè)壁板外分別設(shè)置有相互連通的水平砂石排水通道和豎向砂石排水通道。
[0010]所述基坑圍護(hù)體為鋼筋混凝土板樁、鋼板樁、地下連續(xù)墻中的一種或多種組合。
[0011]所述基坑圍護(hù)體與所述綜合管廊外邊線的距離不小于800mm。
[0012]所述地下綜合管廊的壁板與所述基坑圍護(hù)體之間具有抗剪連接鍵，所述抗剪連接鍵沿所述地下綜合管廊延伸方向間隔分布。
[0013]所述水平、豎向砂石排水通道的厚度不小于500mm。
[0014]所述水平砂石排水通道下方具有土工合成材料層，所述土工合成材料層兩側(cè)與所述基坑圍護(hù)體搭接。
[0015]所述豎向砂石排水通道與所述壁板之間的距離不超過(guò)200mm。
[0016]所述地下綜合管廊的頂板上方具有土工合成材料層，所述土工合成材料層兩側(cè)與所述基坑圍護(hù)體搭接。
[0017]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是，在地下綜合管廊兩側(cè)打設(shè)的基坑圍護(hù)體可以有效的減小地震荷載作用下土體側(cè)向擴(kuò)展引起的管廊水平變形；抗剪連接鍵將地下綜合管廊與基坑圍護(hù)體連成整體抵抗地下水浮力，避免土體液化后管廊的豎向變形，降低額外設(shè)置抗浮設(shè)施的造價(jià)；在管廊四周包圍的砂石墊層形成良好的排水通道，加速地基液化后超靜孔隙水壓力的排出；管廊頂部和底部鋪設(shè)的柔性土工合成材料層可以快速的排出地下水，減輕土體液化后管廊上浮產(chǎn)生的豎向變形。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型中地下綜合管廊結(jié)構(gòu)平面布置圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型中地下綜合管廊結(jié)構(gòu)豎直剖面示意圖；
[0020]圖3為本實(shí)用新型中現(xiàn)澆鋼筋混凝土抗剪連接鍵示意圖；
[0021]圖4為本實(shí)用新型中鋼結(jié)構(gòu)抗到連接鍵不意圖；
[0022]圖5為本實(shí)用新型圖4中鋼結(jié)構(gòu)抗剪連接鍵的1-1示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解:
[0024]如圖1-5，圖中標(biāo)記1-7分別為:基坑圍護(hù)體1、地下綜合管廊2、豎向砂石排水通道3、抗剪連接鍵4、受力鋼筋4a、抗剪箍筋4b、附加抗剪鋼筋4c、預(yù)埋鋼板4d、預(yù)埋錨筋4e、土工合成材料層5、覆土 6、水平砂石排水通道7。
[0025]實(shí)施例:如圖1-5所示，本實(shí)施例具體涉及一種用于防止在高水位液化地區(qū)發(fā)生變形的地下綜合管廊結(jié)構(gòu)，該地下綜合管廊結(jié)構(gòu)的主體為位于土體中的地下綜合管廊2，地下綜合管廊2由底板、兩側(cè)壁板以及頂板組合而成。
[0026]在地下綜合管廊2的兩側(cè)一定距離處豎向設(shè)置有基坑圍護(hù)體1，基坑圍護(hù)體I的形式可以是鋼筋混凝土板樁、鋼板樁、地下連續(xù)墻，基坑圍護(hù)體I離地下綜合管廊2的外邊線不小于800_，以滿足基坑圍護(hù)體I與地下綜合管廊2之間的施工操作空間，同時(shí)圍護(hù)體I打設(shè)入土體的深度大于地下綜合管廊2在基坑內(nèi)的埋深；在地下綜合管廊I的壁板與基坑圍護(hù)體I之間水平設(shè)置抗剪連接鍵4，抗剪連接鍵4的設(shè)置高度處于壁板中部到頂板之間，各抗剪連接鍵4沿地下綜合管廊2的延伸方向均勻間隔布置，其中抗剪連接鍵4為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)。
[0027]在地下綜合管廊2的底板下方自上而下依次鋪設(shè)有水平砂石排水通道7和土工合成材料層5，水平砂石排水通道7厚度不小于500_，以確保足夠的排水空間，土工合成材料層5的兩側(cè)與基坑圍護(hù)體I的搭接長(zhǎng)度不少于200_，其中土工合成材料層5具有良好的排水、反濾、防滲和加筋作用；在地下綜合管廊2的壁板外設(shè)置有豎向砂石排水通道3，豎向砂石排水通道3離地下綜合管廊2壁板的距離宜在O?200mm，厚度不小于500mm ;地下綜合管廊2兩側(cè)的豎向砂石排水通道3與底部的水平砂石排水通道3相互連通構(gòu)成“U形”排水通道。此外，在地下綜合管廊2的頂板上方同樣鋪設(shè)有土工合成材料層5。
[0028]如圖1-5所示，本實(shí)施例中的地下綜合管廊結(jié)構(gòu)的施工方法包括如下步驟:
[0029]( I)在待開挖的基坑兩側(cè)打設(shè)基坑圍護(hù)體1，圍護(hù)體I離地下綜合管廊2的外邊線不小于800_ ;在需要連接抗剪連接鍵4的位置預(yù)埋鋼筋或鋼板連接件，如果基坑圍護(hù)體I的結(jié)構(gòu)形式是鋼筋混凝土板樁、地下連續(xù)墻，則采用預(yù)埋鋼筋連接件；如果基坑圍護(hù)體I的結(jié)構(gòu)形式是鋼板樁，則采用鋼板連接件；基坑圍護(hù)體I成為高水位液化地區(qū)保護(hù)地下綜合管廊2的“第一道防線”；
[0030](2)根據(jù)施工場(chǎng)地地質(zhì)條件和地下水埋深情況，在地下綜合管廊2基坑范圍外側(cè)或基坑內(nèi)設(shè)排水設(shè)施；
[0031](3)分層依次開挖地下綜合管廊2的基坑至設(shè)計(jì)標(biāo)高，開挖至基坑底部時(shí)應(yīng)預(yù)留20cm原狀土，由人工挖除，注意不得超挖，以防止擾動(dòng)下部原狀土體；
[0032](4)在基坑底部鋪設(shè)土工合成材料層5，土工合成材料層5兩側(cè)與基坑圍護(hù)體I的搭接長(zhǎng)度不少于200_，注意將土工合成材料5與圍護(hù)體I連接部位土體用蛙式打夯機(jī)壓密夯實(shí)，密實(shí)度不小于0.94 ;土工合成材料5具有良好的排水、反濾、防滲和加筋作用，可以有效的將地下水及地震荷載作用下產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力排至豎向砂石排水通道3，成為高水位液化地區(qū)保護(hù)地下綜合管廊2的“第二道防線”；
[0033](5 )在土工合成材料層5上分層填筑水平砂石排水通道7 ；
[0034](6)在水平砂石排水通道7的上部澆筑地下綜合管廊2的底板；
[0035](7)之后澆筑地下綜合管廊2兩側(cè)的壁板，在澆筑地下綜合管廊2壁板的同時(shí)在相應(yīng)抗剪連接鍵4的位置預(yù)埋鋼筋或鋼板連接件，預(yù)埋件位置宜在地下綜合管廊2壁板中部到頂板之間；基坑圍護(hù)體I的結(jié)構(gòu)形式是鋼筋混凝土板樁、地下連續(xù)墻形式的則采用預(yù)埋鋼筋連接件，是鋼板樁的則采用鋼板連接件；
[0036](8)分層回填地下綜合管廊2的壁板與基坑圍護(hù)體I之間的覆土 6 ；
[0037](9)回填地下綜合管廊2壁板與基坑圍護(hù)體I之間覆土 6的同時(shí)，在相應(yīng)位置回填豎向砂石排水通道3 ;
[0038](10)當(dāng)回填覆土 6及豎向砂石排水通道3至抗剪連接鍵4的位置時(shí)，根據(jù)基坑圍護(hù)體I的結(jié)構(gòu)形式確定抗剪連接鍵4的形式；如果基坑圍護(hù)體I是鋼筋混凝土板樁、地下連續(xù)墻，則采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土抗剪連接鍵4 ;如果基坑圍護(hù)體I是鋼板樁，則采用鋼結(jié)構(gòu)抗剪連接鍵4 ；
[0039]當(dāng)采用現(xiàn)澆混凝土抗剪連接鍵4時(shí)，先支立抗剪連接鍵4的模板，用受力鋼筋4a將基坑維護(hù)體I和地下綜合管廊2之間的預(yù)埋鋼筋連接起來(lái)，4b為抗剪箍筋，4c為附加抗剪鋼筋，澆筑抗剪連接鍵4;
[0040]當(dāng)采用鋼結(jié)構(gòu)抗剪連接鍵4時(shí)，直接用工字鋼將基坑圍護(hù)體I與地下綜合管廊2兩側(cè)預(yù)埋的鋼板焊接起來(lái)，4d為預(yù)埋鋼板，4e為預(yù)埋錨筋；抗剪連接鍵4成為高水位液化地區(qū)保護(hù)地下綜合管廊2的“第三道防線”；
[0041](11)繼續(xù)回填覆土 6并埋設(shè)豎向砂石排水通道3至地下綜合管廊2的頂板位置；
[0042](12)澆筑地下綜合管廊2的頂板；
[0043](13)在地下綜合管廊2的頂板之上鋪設(shè)土工合成材料5 ;土工合成材料5兩側(cè)與地下綜合管廊2兩側(cè)的圍護(hù)體I搭接長(zhǎng)度不少于200_，注意將土工合成材料5與基坑圍護(hù)體I連接部位土體用蛙式打夯機(jī)壓密夯實(shí)，密實(shí)度不小于0.94 ;土工合成材料5具有良好的三維透水性，利用這一特性可以將地下水經(jīng)過(guò)土工合成材料的平面迅速沿水平方向排至地下綜合管廊2兩側(cè)的豎向砂石排水通道3 ；
[0044](14)回填地下綜合管廊2頂部的覆土 6，并埋設(shè)豎向砂石排水通道3至設(shè)計(jì)地面；豎向砂石排水通道3和位于地下綜合管廊2底板下部的水平砂石排水通道7形成“U形”排水通道。當(dāng)遇到地震作用，地下綜合管廊2的地基發(fā)生液化時(shí)，可以有效的將超靜孔隙水壓力通過(guò)砂石排水通道3排至地表，阻止由于地基液化導(dǎo)致土體的有效應(yīng)力降低，確保地下綜合管廊2的安全、穩(wěn)定，成為高水位液化地區(qū)保護(hù)地下綜合管廊2的“第四道防線”。
[0045]本實(shí)施例中利用圍封-排水法的地下綜合管廊結(jié)構(gòu)的有益效果在于:
[0046]A.在地下綜合管廊外側(cè)打設(shè)的板樁或地下連續(xù)墻可以抑制土體變形，降低地震振動(dòng)所引起的剪應(yīng)力；抑制土骨架的破壞，避免了超靜孔隙水壓力的上升和下降，阻止液化地基的超靜孔隙水壓力向周圍傳播，防止地震后土體的側(cè)向流動(dòng)，成為防止高水位地區(qū)地基液化的第一道防線；
[0047]B.土工合成材料具有良好的排水、反濾、防滲和加筋作用，可以有效的將地下水及地震荷載作用下的超靜孔隙水壓力排至砂石排水通道，同時(shí)通過(guò)與土體間的摩擦力向軟弱土體提供約束壓力；提高了土體的模量和抗剪強(qiáng)度，減少土體的變形，增強(qiáng)土體的穩(wěn)定性，成為防止高水位地區(qū)地基液化的第二道防線；
[0048]C.地下綜合管廊與基坑圍護(hù)體之間的抗剪連接鍵成為地基液化后保證結(jié)構(gòu)安全，防止高水位地區(qū)地基液化產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形的第三道防線；
[0049]D.設(shè)置的有良好透水性的“U”形排水通道，可以消散地震時(shí)砂質(zhì)土內(nèi)所產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力，抑制液化的發(fā)生，成為防止高水位地區(qū)地基液化的第四道防線；
[0050]E.施工工序簡(jiǎn)明，在傳統(tǒng)施工技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用基坑維護(hù)結(jié)構(gòu)、砂石排水通道、抗剪連接鍵組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)起到了抑制地基液化、加速液化地基排水，防止地下綜合管廊上浮變形的目的，有效的保護(hù)了城市生命線工程；同時(shí)操作方便、設(shè)施簡(jiǎn)單、效果良好。
【權(quán)利要求】
1.一種用于防止在高水位液化地區(qū)發(fā)生變形的地下綜合管廊結(jié)構(gòu)，包括地下綜合管廊，所述地下綜合管廊的兩側(cè)具有基坑圍護(hù)體，其特征在于所述地下綜合管廊的底板下以及兩側(cè)壁板外分別設(shè)置有相互連通的水平砂石排水通道和豎向砂石排水通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于防止在高水位液化地區(qū)發(fā)生變形的地下綜合管廊結(jié)構(gòu)，其特征在于所述基坑圍護(hù)體為鋼筋混凝土板樁、鋼板樁、地下連續(xù)墻中的一種或多種組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于防止在高水位液化地區(qū)發(fā)生變形的地下綜合管廊結(jié)構(gòu)，其特征在于所述基坑圍護(hù)體與所述綜合管廊外邊線的距離不小于800mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于防止在高水位液化地區(qū)發(fā)生變形的地下綜合管廊結(jié)構(gòu)，其特征在于所述地下綜合管廊的壁板與所述基坑圍護(hù)體之間具有抗剪連接鍵，所述抗剪連接鍵沿所述地下綜合管廊延伸方向間隔分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于防止在高水位液化地區(qū)發(fā)生變形的地下綜合管廊結(jié)構(gòu)，其特征在于所述水平、豎向砂石排水通道的厚度不小于500_。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于防止在高水位液化地區(qū)發(fā)生變形的地下綜合管廊結(jié)構(gòu)，其特征在于所述水平砂石排水通道下方具有土工合成材料層，所述土工合成材料層兩側(cè)與所述基坑圍護(hù)體搭接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于防止在高水位液化地區(qū)發(fā)生變形的地下綜合管廊結(jié)構(gòu)，其特征在于所述豎向砂石排水通道與所述壁板之間的距離不超過(guò)200mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于防止在高水位液化地區(qū)發(fā)生變形的地下綜合管廊結(jié)構(gòu)，其特征在于所述地下綜合管廊的頂板上方具有土工合成材料層，所述土工合成材料層兩側(cè)與所述基坑圍護(hù)體搭接。
【文檔編號(hào)】E02D31/10GK204139203SQ201420527558
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】楊劍, 王恒棟 申請(qǐng)人:上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司