申请/专利权人：兰州理工大学

申请日：2019-03-14

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN109797769B

主分类号：E02D27/34

分类号：E02D27/34;E02D27/46;E02D29/045;E02D31/02;E02D19/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2019.06.18#实质审查的生效;2019.05.24#公开

摘要：本发明涉及一种湿陷性黄土地区地下综合管廊地基结构及其施工方法，该地基结构包括设在基坑底部以下的挤密桩，在基坑底部依次往上铺设的素填土层、防水土工布、灰土垫层和混凝土底板，设在基坑底部两边的排水管以及设在混凝土底板上的综合管廊和填平基坑的回填土；防水土工布沿基坑两边的侧壁向上延伸，且端头卷入基坑侧壁上的水平槽；排水管与回填土之间设有滤石层。本发明结构简单、各部分布置合理、施工步骤简便，在缩短工期的同时又节约了成本，而且通过预先消除一定深度黄土湿陷以及有效的截水和排水效果，能够彻底处理好湿陷性黄土地区综合管廊地基，同时其具有较高的工程实用价值、重要的社会和经济效益，宜在湿陷性黄土地区大量推广应用。

主权项：1.一种湿陷性黄土地区地下综合管廊地基结构，其特征在于，该地基结构包括设在基坑底部以下的挤密桩（1），在所述基坑底部依次往上铺设的素填土层（2）、防水土工布（3）、灰土垫层（5）和混凝土底板（6），设在所述基坑底部两边的排水管（7）以及设在所述混凝土底板（6）上的综合管廊（10）和填平基坑的回填土（11）；所述防水土工布（3）沿基坑两边的侧壁向上延伸至少一半的距离，且延伸结束端头卷入基坑侧壁上的水平槽（4）；所述排水管（7）设在所述防水土工布（3）上并且其与所述回填土（11）之间设有滤石层（9），所述排水管（7）面向所述滤石层（9）一侧具有进水孔（8）；所述防水土工布（3）沿基坑两边的侧壁向上延伸至中点位置；所述灰土垫层（5）具体为三七灰土。

全文数据：一种湿陷性黄土地区地下综合管廊地基结构及其施工方法技术领域本发明涉及岩土工程地基处理技术领域，尤其涉及一种湿陷性黄土地区地下综合管廊地基结构及其施工方法。背景技术近年来，我国城市发展速度与城市基础设施之间的矛盾日益突出，城市地下管线普遍存在布置乱、易破坏以及发生事故后处理难等问题。针对这一系列问题，提出了建造地下综合管廊的解决方案，借此契机，西安、兰州等诸多西北城市为了完善基础设施建设，提升城市建设水平，推动了城市现代化、智能化发展，也都积极开展管廊建设工作。然而，地下综合管廊属于轻型建构筑物，基础埋置深度较低，要求地基承载力较小，但却对地基变形和稳定性要求高，这就使得我国西北湿陷性黄土地区进行地下综合管廊建造过程遇到大量地基处理问题，尤其是大厚度湿陷性黄土地基处理难题。这是因为湿陷性黄土作为一种区域性特殊土，遇水后强度降低显著，在土体自重或上覆荷载的作用下会造成土骨架结构失稳而引发湿陷变形，湿陷性黄土地基的湿陷下沉势必会影响修建于其上的综合管廊，使其产生结构裂缝，影响功能发挥。所以，为了达到综合管廊设计使用年限100年以上的严格要求，在湿陷性黄土地区修建综合管廊必须要妥善处理好湿陷性黄土地基。截止目前，仍然缺乏专门针对地下综合管廊这类轻型建构筑物的黄土灾害实用评价方法，也尚未形成该领域的黄土灾害治理技术标准，处理湿陷性黄土地基的常用方法依旧是一些延用已久的常规方法，例如垫层置换法、强夯法、灰土挤密桩、还有穿透湿陷土层的桩基和预浸水法等，虽然这些方法各有特点，在实际工程中均发挥了重要作用，也取得了一定的成功，但也都存在着一些局限性。例如，垫层置换法一般只适用于湿陷性土层厚度较浅的区域，而不能处理大厚度湿陷性黄土地基；强夯法同样也存在着这样的问题，这是由于强夯过程中能量的传递距离有限，深层湿陷性黄土并不能受到夯击所产生的能量；灰土挤密桩仅能处理桩身范围内的湿陷性，而倘若将桩基或者灰土挤密桩穿过整个大厚度湿陷性土层势必存在成本增加、施工困难等问题；预浸水法对于深层土体浸水效果差，且会造成场地内土体含水量过高，难以进行下一步施工。总的来说，现有地基处理措施存在的问题主要表现在处理深度与处理效果之间的矛盾上，处理深度较浅则难以满足地基处理对于湿陷性的严格要求，无法取得较好的处理效果，但处理深度较大则会产生大量的费用，使得工程成本增加。由此可见，单一的处理方法已经难以满足现有湿陷性黄土地区对于湿陷性处理的要求，尤其是综合管廊这类重要建构筑物的修建。针对以上湿陷性黄土地基现有处理方法的局限性，以及城市综合管廊轻型建构筑物的特点，合理经济的解决大厚度湿陷性黄土地区综合管廊的地基处理问题最有效的途径就是提供一种适用于大厚度自重湿陷性黄土地区综合管廊的地基结构，使其不仅要满足地基处理的严格要求，还应在实际应用中具有较强的工程实用价值、重要的社会和经济效益，并且能够为湿陷性黄土地区轻型建构筑物地基处理灾害及防治研究提供指导。发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种湿陷性黄土地区地下综合管廊地基结构及其施工方法，其结构布置合理、施工简便而且经济实用。为解决上述问题，本发明所述的一种湿陷性黄土地区地下综合管廊地基结构包括设在基坑底部以下的挤密桩，在所述基坑底部依次往上铺设的素填土层、防水土工布、灰土垫层和混凝土底板，设在所述基坑底部两边的排水管以及设在所述混凝土底板上的综合管廊和填平基坑的回填土；所述防水土工布沿基坑两边的侧壁向上延伸至少一半的距离，且延伸结束端头卷入基坑侧壁上的水平槽；所述排水管设在所述防水土工布上并且其与所述回填土之间设有滤石层，所述排水管面向所述滤石层一侧具有进水孔。优选的，在上述地基结构中，，所述防水土工布沿基坑两边的侧壁向上延伸至中点位置。优选的，在上述地基结构中，所述灰土垫层具体为三七灰土。本发明还相应提供了一种地下综合管廊地基结构的施工方法，该施工方法包括：按照预设要求沿管廊设计线路开挖基坑，并在所述基坑底部以下施工挤密桩；完成所述挤密桩的施工后，在基坑底部铺设素填土层；沿管廊设计线路在基坑侧壁开挖水平槽，在所述素填土层上铺设防水土工布并将其延伸结束端卷入所述水平槽；在所述防水土工布上铺设灰土垫层，然后在所述基坑底部两边沿管廊设计线路布置排水管；在所述灰土垫层上浇筑混凝土底板，并在所述排水管上砌筑滤石层；待所述混凝土底板达到预设设计强度后，在其上建造综合管廊，最后完成回填土的施工。优选的，在上述施工方法中，根据管廊设计线路确定基坑开挖位置，并按照所述综合管廊的主体结构埋置深度来确定基坑开挖深度和放坡坡率。本发明与现有技术相比具有以下优点：1、本发明中，（1）通过在基坑内表面铺设防水土工布，能够有效将入渗至土层中的地表降雨阻隔在基坑底面以上，防止雨水持续向下渗流，影响到基坑以下地基土的湿陷，另外防水土工布向上延伸至基坑侧边至少一半的距离，并将结束端头折叠卷入水平槽，能够将沿界面层渗流下来的雨水引入基坑内部，避免流向基坑外侧原状土层，进而入渗到基坑以下地基土，总的来说防水土工布具有截水引流的作用，能够有效防止地表降雨入渗到综合管廊地基以下土层中。（2）排水管能够将渗入至基坑中的地下水及时排出，防止土层含水量过高影响地表下陷，同时在排水管排水孔侧设置滤石层，能够将土层中水分过滤汇流至排水管内的同时防止排水管上进水孔堵塞。（3）在基坑以下一定深度布置挤密桩，能够消除该深度范围内的黄土湿陷性，避免由于降雨过大造成雨水通过基坑四周渗入至基坑底部引起黄土湿陷，为地基处理提供了进一步的保障，同时还兼具提高综合管廊的地基承载能力的作用。（4）铺设在基坑底部的素填土层、灰土垫层不仅能够起到整平土层、保护防水土工布免受破损的作用，还能和混凝土板一同提高综合管廊的地基承载能力。2、本发明结构简单、各部分布置合理、施工步骤简便，在缩短工期的同时又节约了成本，而且通过预先消除一定深度黄土湿陷以及有效的截水和排水效果，能够彻底处理好湿陷性黄土地区综合管廊地基，为地基在后期使用过程中的稳定性提供了有力保障，同时其具有较高的工程实用价值、重要的社会和经济效益，宜在湿陷性黄土地区大量推广应用。此外，其能够为湿陷性黄土地区轻型建构筑物地基处理灾害及防治研究提供指导。附图说明下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。图1为本发明实施例提供的地下综合管廊地基结构的结构示意图。图2为本发明实施例提供的地下综合管廊地基结构中排水管处的布置详图。图3为本发明实施例提供的地下综合管廊地基结构中排水管的结构示意图。图中：1—挤密桩，2—素填土层，3—防水土工布，4—水平槽，5—灰土垫层，6—混凝土底板，7—排水管，8—进水孔，9—滤石层，10—综合管廊，11—回填土，12—降雨，13—雨水下渗方向。具体实施方式参考图1~图3，本发明实施例提供了一种湿陷性黄土地区地下综合管廊地基结构，该地基结构具体包括设在基坑底部以下的挤密桩1，在基坑底部依次往上铺设的素填土层2、防水土工布3、灰土垫层5和混凝土底板6，设在基坑底部两边的排水管7以及设在混凝土底板6上的综合管廊10和填平基坑的回填土11。其中，灰土垫层5具体可以为三七灰土；综合管廊10设在基坑的中轴线上；挤密桩1桩顶与基坑底部平面平齐。防水土工布3沿基坑两边的侧壁向上延伸至少一半的距离，比如可以延伸到侧壁的中点位置，延伸结束端卷入基坑侧壁上的水平槽4。基坑底部两边防水土工布3上分别设有两根排水管7，排水管7与回填土11之间设有滤石层9，排水管7面向滤石层9一侧具有进水孔8；其中，滤石层9用于防止回填土土料进入排水管7，排水管7用于将渗入至基坑中的地下水及时排出。基于上述实施例提供的湿陷性黄土地区地下综合管廊地基结构，本发明另一实施例相应提供了一种地下综合管廊地基结构的施工方法，该施工方法具体可以包括以下步骤：（1）开挖基坑和施工挤密桩：按照预设要求沿管廊设计线路开挖基坑，并在基坑底部以下施工挤密桩1。具体地，根据管廊设计线路确定基坑开挖位置，并按照综合管廊的主体结构埋置深度来确定基坑开挖深度和放坡坡率，其中基坑深度需挖至综合管廊主体结构底部设计标高以下一定距离，基坑侧面采用自然放坡处理，开挖至坑底后随即整平基坑底部。根据该地黄土湿陷性等级、降雨量等情况确定挤密桩直径、长度以及桩间距，并按两排交错布置的方式在基坑底部进行桩位的确定，然后在桩位处采用钻孔机械钻孔至桩底设计标高，采用分层填土、分层夯实的原则，在孔内分层填入灰土，利用重锤机械夯实到所需要的压实度，直至孔内完全填充灰土，施工区段内的挤密桩全部成型。（2）铺设素填土层：完成挤密桩1的施工后，在基坑底部铺设素填土层2。在实际应用中，在基坑底部铺设一层的素填土，并利用大型碾压机械进行碾压整平，形成素填土层2。（3）铺设防水土工布：沿管廊设计线路在基坑侧壁开挖水平槽4，在素填土层2上铺设防水土工布3并将其延伸结束端卷入水平槽4。具体地，在基坑侧边中点位置沿管廊设计线路方向开挖一道水平槽4，并将水平槽4以下部分的基坑侧壁再次进行整平；然后在碾压整平的素填土层2上铺设防水土工布3，其沿基坑底一直铺设至基坑侧壁水平槽4处，并在水平槽4内卷入防水土工布3的边缘。（4）铺设灰土垫层和布置排水管：在防水土工布3上铺设灰土垫层5，然后在基坑底部两边沿管廊设计线路布置排水管7。在实际应用中，灰土垫层5可采用三七灰土形成，具体地，在防水土工布3上铺设一定厚度的三七灰土，并利用大型碾压机械进行碾压整平，形成灰土垫层5。然后在基坑底部两侧沿地下综合管廊设计线路方向安放排水管7，将有进水孔8一侧向上，没有孔的一侧向下进行放置。（5）浇筑混凝土底板和砌筑滤石层：在灰土垫层5上浇筑混凝土底板6，并在排水管7上砌筑滤石层9。根据地下综合管廊荷载大小确定混凝土底板6（即管廊底板）的设计厚度，并选用指定的混凝土等级对混凝土底板6进行支模浇筑；这部分参考现有技术。在排水管7具有进水孔8的一侧周围铺设碎石，并在保证进水孔8不被堵塞的情况下尽量使得碎石之间紧密接触，从而形成能够使排水管7外侧地下水渗入排水管7内部的滤石层9。（6）建造综合管廊和回填基坑：待混凝土底板6达到预设设计强度后，在其上建造综合管廊10，最后完成回填土11的施工。待混凝土底板6所浇筑的混凝土达到设计强度的85%时，便可以在其上修建综合管廊10的主体结构。然后在综合管廊10主体结构施工完成后，对基坑进行回填，在回填过程中应将回填土11分层填筑、分层碾压。在上述施工过程中，各部分的参数规格可以参考以下内容：挤密桩1的桩径为500mm，桩长为6m，桩间为距1m，各桩位置按梅花形布置；防水土工布3的规格300gm2；素填土层2铺设厚度为0.5m；灰土垫层5铺设厚度为0.8m；混凝土底板6浇筑厚度为0.5m；排水管7直径为300mm，其上进水孔8的直径为25mm，仅在一侧开孔，且开孔侧与滤石层9相接；滤石层9高出排水管250mm，粒径为50mm~100mm。以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

权利要求：1.一种湿陷性黄土地区地下综合管廊地基结构，其特征在于，该地基结构包括设在基坑底部以下的挤密桩（1），在所述基坑底部依次往上铺设的素填土层（2）、防水土工布（3）、灰土垫层（5）和混凝土底板（6），设在所述基坑底部两边的排水管（7）以及设在所述混凝土底板（6）上的综合管廊（10）和填平基坑的回填土（11）；所述防水土工布（3）沿基坑两边的侧壁向上延伸至少一半的距离，且延伸结束端头卷入基坑侧壁上的水平槽（4）；所述排水管（7）设在所述防水土工布（3）上并且其与所述回填土（11）之间设有滤石层（9），所述排水管（7）面向所述滤石层（9）一侧具有进水孔（8）。2.如权利要求1所述的地基结构，其特征在于，所述防水土工布（3）沿基坑两边的侧壁向上延伸至中点位置。3.如权利要求1所述的地基结构，其特征在于，所述灰土垫层（5）具体为三七灰土。4.一种如权利要求1所述的地下综合管廊地基结构的施工方法，其特征在于，该施工方法包括：按照预设要求沿管廊设计线路开挖基坑，并在所述基坑底部以下施工挤密桩（1）；完成所述挤密桩（1）的施工后，在基坑底部铺设素填土层（2）；沿管廊设计线路在基坑侧壁开挖水平槽（4），在所述素填土层（2）上铺设防水土工布（3）并将其延伸结束端卷入所述水平槽（4）；在所述防水土工布（3）上铺设灰土垫层（5），然后在所述基坑底部两边沿管廊设计线路布置排水管（7）；在所述灰土垫层（5）上浇筑混凝土底板（6），并在所述排水管（7）上砌筑滤石层（9）；待所述混凝土底板（6）达到预设设计强度后，在其上建造综合管廊（10），最后完成回填土（11）的施工。5.如权利要求4所述的施工方法，其特征在于，根据管廊设计线路确定基坑开挖位置，并按照所述综合管廊的主体结构埋置深度来确定基坑开挖深度和放坡坡率。

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