CN109972657A - 桩涵整体装配式钢骨混凝土综合管廊 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种桩涵整体装配式钢骨混凝土综合管廊，包括管廊主体和预制管桩，所述预制管桩固定在管廊主体的底部，所述管廊主体和预制管桩共同传递纵向荷载至地基。该管廊充分利用了预制管桩和箱涵共同作用抵抗基地反力和外荷载，在确保工程安全性和管廊防水性的同时，加快了地基基础施工进度，提高了综合管廊整体工程的预制装配率。钢板和预制板的使用避免了模板的使用，现浇层的存在保证了管廊和桩涵连接处的防水性能。同时，由于预制管桩、钢构件和预制混凝土层均可在工厂预制、现场拼装，实现了综合管廊整体工程的预制装配式施工，减少了工程的地基处理、模板支架等工序的时间和费用，降低了现场施工对环境影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型的桩涵整体装配式钢骨混凝土综合管廊，属于市政设施建设技术领域。
背景技术
由于传统直埋管线占用道路下方地下空间较多，同时管线的敷设往往不能和道路的建设同步，造成道路频繁开挖，不但影响了道路的正常通行，同时也带来了噪声和扬尘等环境污染，一些城市的直埋管线频繁出现安全事故。因而在我国一些经济发达的城市，开始借鉴国外先进的市政管线建设和维护方法，兴建综合管廊工程。综合管廊实质是指按照统一规划、设计、施工和维护原则，建于城市地下用于敷设城市工程管线的市政公用设施。
近年来，我国综合管廊的建设进入一个相对高速的时期，然而当前较多采用的现浇管廊施工工期长、地面破坏严重、噪音和粉尘污染较大，极大地影响了城市环境和交通。“构件工厂加工、结构现场拼装”的预制装配式技术被逐渐引入综合管廊的建设中，极大地提高了施工质量和效率，并实现了绿色建造。基于此，先后有多个预制管廊相关专利被公开，如预制楔形柔性接口装配式管廊(CN 204040062 U)、一种装配式预制竹复合管廊(CN204940337 U)、一种钢结构城市综合管廊(CN 204898721 U)、一种部分预制拼装钢混凝土组合地下综合管廊(CN 106381886 B)等。这些专利包含了预制混凝土、钢混凝土组合、钢、竹材等各种材料的预制综合管廊。在地下水较浅、场地土较软的地区，开展预制管廊建设之前，通常需要对场地土进行单独处理，这极大增加了管廊建设周期，降低了管廊建设的预制装配率。特别当涉及历史文化和城市中心街区的管廊建设过程中，建设施工会给周边环境带来较大的破坏，如何快速完成这些管廊的整个建设过程至关重要。申请人之前申请的一种免模板的部分预制拼装钢混凝土组合地下综合管廊(ZL 201710907889.5)适用于硬土地基的场地条件，即便极大缩短了箱涵自身施工的工期，但在用于软土特别是江南水乡中心街区时，需要对地基进行较长时间的处理，极大增加了工程施工的各类成本；且由于桩涵分离式的结构特征使得桩-涵在抗浮、抗倾覆等情况下共同作用效应无法充分发挥。
为此，利用桩涵一体化和管桩预制装配的理念，充分利用混凝土防水和钢结构轻便的优势，合理设计桩涵一体化节点，利用中间混凝土现浇层解决节点和拼缝防水问题，从而发明一种桩和涵体全部工程预制、现场拼装的桩涵整体装配式钢骨混凝土体系的地下综合管廊，从而为预制综合管廊的建设提供新的思路。
发明内容
本发明的目的是提供一种桩涵整体装配式钢骨混凝土综合管廊，保证地基可靠性、管廊基本功能的前提下，综合利用钢材和混凝土材料各自的优点，克服目前现浇管廊模板工程成本高、施工进度慢、环境影响大等缺点，克服常规预制管廊在面临地下水和软土地基时地基处理周期长、防水处理成本高等缺点。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种桩涵整体装配式钢骨混凝土综合管廊，包括管廊主体和预制管桩，所述预制管桩固定在管廊主体的底部，所述管廊主体和预制管桩共同传递纵向荷载至地基。
进一步的，所述管廊主体放置于垫层上，其断面为单仓或多仓的矩形，所述管廊主体包括内层、中层和外层，所述外层为预制混凝土层，所述中层为现浇混凝土层和预制钢板层，所述内层为由环向钢梁和纵向钢梁组成的钢骨架。
进一步的，所述预制混凝土层由底部预制板和侧面预制板组成，所述底部预制板和侧面预制板之间由预制拼缝连接，所述预制混凝土层内预埋有伸出预制混凝土层内表面的抗剪钢筋。
进一步的，所述预制钢板层采用平钢板或压型钢板，所述预制钢板层一侧与钢骨架连接，另一侧连接现浇混凝土层，连接现浇混凝土层一侧的预制钢板层上焊接有钢筋套筒和栓钉，多块预制钢板沿环向和纵向之间通过栓钉或焊接方式连接。
进一步的，所述抗剪钢筋和钢筋套筒采用插筋的方式连接。
进一步的，所述环向钢梁由水平环梁和竖向环梁通过钢骨节点拼接而成，用纵向钢梁将环向钢梁连成一个整体，所述纵向钢梁和环向钢梁之间采用螺栓连接。
进一步的，所述预制管桩为钢筋或钢骨混凝土预制桩，所述预制管桩通过桩涵连接节点固定在管廊主体的底部，所述桩涵连接节点由预埋钢板、预埋锚栓、现浇钢板和安装螺母组成，所述预埋钢板浇筑于预制管桩内部，所述预埋锚栓的一端浇筑于预制管桩内并与预埋钢板焊接，另一端穿过管廊主体的底部并通过安装螺母固定在管廊主体上，所述现浇钢板设置于管廊主体底部内并套设焊接于预埋锚栓上。
优选的，所述预制管桩为钢筋或钢骨混凝土预制桩，所述预制管桩通过桩涵连接节点固定在管廊主体的底部，所述桩涵连接节点由预埋钢板、预埋锚栓、现浇钢板和安装螺母组成，所述预埋钢板浇筑于预制管桩内部，所述预埋锚栓的一端浇筑于预制管桩内并与预埋钢板焊接，另一端穿过管廊主体的底部并通过安装螺母固定在管廊主体的水平环梁上，所述现浇钢板设置于现浇混凝土层的内部并套设焊接于预埋锚栓上。
其主要原理是：外部预制混凝土层、中间现浇混凝土和预制钢板层、内部钢梁组成的钢板层共同承担土体传递而来的外荷载，预制管桩***土体，显著提高管廊的地基承载力。桩涵连接节点将管廊主体和预制管桩连成一体，增加了传力和刚度的整体性；环向钢梁和纵向钢梁构成钢骨架，减少混凝土用量的同时提高整体承载力和刚度，降低管廊整体重量；预制钢板和预制混凝土层共同承担荷载的同时，发挥内、外侧模板的作用；抗剪钢筋将预制混凝土层、现浇混凝土层和预制钢板层连成一体，共同作用；部分现浇的混凝土层和桩涵连接节点保证了综合管廊的防水性能，内层钢材也利于管廊内管道支架的安装。有益效果：本发明提供了
有益效果：本发明的桩涵整体装配式钢骨混凝土综合管廊充分利用了预制管桩和箱涵共同作用抵抗基地反力和外荷载，在确保工程安全性和管廊防水性的同时，加快了地基基础施工进度，提高了综合管廊整体工程的预制装配率。钢板和预制板的使用避免了模板的使用，现浇层的存在保证了管廊和桩涵连接处的放水性能，连接节点使得桩涵的整体性大大增强，预制管桩和管廊的共同作用一方面使得整体地基承载能力大大增强，另一方面提高了管廊面临地下水时的抗浮和抗倾覆能力。同时，由于预制管桩、钢构件和预制混凝土层均可在工厂预制、现场拼装，实现了综合管廊整体工程的预制装配式施工，减少了工程的地基处理、模板支架等工序的时间和费用，降低了现场施工对环境影响。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的剖面结构示意图。
图2是本发明图1中的1-1剖面结构示意图。
图3是本发明的下角部节点构造示意详图。
图4是本发明的上角部节点构造示意详图。
图中：1、预制混凝土层；11、底部预制板；12、侧面预制板；13、预制拼缝；2、现浇混凝土层；3、预制钢板层；4、环向钢梁；41、竖向环梁；42、水平环梁；43、钢骨节点；5、纵向钢梁；6、垫层；7、预制管桩；8、钢筋套筒；81、抗剪钢筋；82、套筒；9、桩涵连接节点； 91、预埋钢板；92、预埋锚栓；93、现浇钢板；94、安装螺母。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
一种桩涵整体装配式钢骨混凝土综合管廊，如图所示，包括管廊主体和预制管桩7，所述预制管桩7固定在管廊主体的底部，所述管廊主体和预制管桩7共同传递纵向荷载至地基。
所述管廊主体放置于垫层6上，其断面为单仓或多仓的矩形，所述管廊主体包括内层、中层和外层，所述外层为预制混凝土层1，所述中层为现浇混凝土层2和预制钢板层3，所述内层为由环向钢梁4和纵向钢梁5组成的钢骨架。
所述预制混凝土层1由底部预制板11和侧面预制板12组成，所述底部预制板11和侧面预制板12之间由预制拼缝13连接，所述预制混凝土层1内预埋有伸出预制混凝土层1内表面的抗剪钢筋81。
所述预制钢板层3采用平钢板或压型钢板，所述预制钢板层3一侧与钢骨架连接，另一侧连接现浇混凝土层2，连接现浇混凝土层2一侧的预制钢板层3上焊接有钢筋套筒82和栓钉，多块预制钢板沿环向和纵向之间通过栓钉或焊接方式连接；所述抗剪钢筋81和钢筋套筒82采用插筋的方式连接。
所述环向钢梁4由水平环梁42和竖向环梁41通过钢骨节点43拼接而成，用纵向钢梁5将环向钢梁连成一个整体，所述纵向钢梁5和环向钢梁4之间采用螺栓连接。所述钢骨节点43采用端板法兰连接并设置加劲肋，根据需要将连接设计成为刚接、半刚接或铰接的形式。每榀环向钢梁4的间距和纵向钢梁5的间距均由设计确定。钢梁截面采用焊接工字形、H型钢等适用的钢构件截面形式，当管廊尺寸较大时，也可采用钢桁架梁的形式，以提高钢梁的刚度和承载力，并节约材料。
所述预制管桩7为钢筋或钢骨混凝土预制桩，所述预制管桩7通过桩涵连接节点9固定在管廊主体的底部，所述桩涵连接节点9由预埋钢板91、预埋锚栓92、现浇钢板93和安装螺母94组成，所述预埋钢板91浇筑于预制管桩7内部，所述预埋锚栓92的一端浇筑于预制管桩7内并与预埋钢板91焊接，另一端穿过管廊主体的底部并通过安装螺母94固定在管廊主体的水平环梁42上，所述现浇钢板93设置于现浇混凝土层2的内部并套设焊接于预埋锚栓92上。
本发明所述管廊的制作步骤：
（1）根据设计的综合管廊各部分尺寸，在钢结构工厂预制竖向环梁41、水平环梁42、纵向钢梁5和预制钢板层3，在预制钢板层3的相应部位焊接套筒82；在混凝土构件预制厂加工底部预制板11、侧面预制板12和预制管桩7，并预埋抗剪钢筋81、预埋钢板91和预埋锚栓92；
（2）将竖向环梁41和水平环梁42通过钢骨节点43现场拼接成环向钢梁4，用纵向钢梁5将环向钢梁4连成一个整体，纵、环向钢梁之间采用螺栓连接；
（3）在挖好的基坑中贯入预制管桩7，随后浇筑垫层6，定位放置底部预制板11，将预制钢板层3铺装在由环向钢梁4和纵向钢梁5构成的钢骨架表面，并整体吊装至设计位置；将底部的抗剪钢筋81***套筒82，令预埋锚栓92穿过底部预制板11、预制钢板层3和环向钢梁4，并用安装螺母94固定，必要时，可在底部预制板11和预制钢板层3地面之间设置临时支架；浇筑底部的现浇混凝土层2，并振捣。
（4）安装侧面预制板12，其与底部预制板11的预制拼缝13采用插筋灌浆的工艺连接，即一边板的端部伸出钢筋***另一块板的端部孔洞，并在孔洞中灌入砂浆；同时，侧面的抗剪钢筋81***套筒82；现浇混凝土层2已浇筑的底面部分达到龄期后，浇筑侧面和顶面的现浇混凝土层2，振捣并养护。
（5）到达龄期后，开始下一段管廊的施工，预制混凝土层1在纵向采用插筋灌浆、卯榫造型或后张预应力等方式连接，后张预应力筋的方式为在预制板中保留孔洞，交错张拉预应力钢筋，保证预制板纵向的整体性，必要时在拼缝部位采取一定的防水措施。多块预制钢板沿环向和纵向之间通过栓钉、焊接等方式连接，纵向钢梁采用螺栓端板连接，其余过程与前述相同，直至整条管廊建设完成。
Claims (8)
1.一种桩涵整体装配式钢骨混凝土综合管廊，其特征在于，包括管廊主体和预制管桩，所述预制管桩固定在管廊主体的底部，所述管廊主体和预制管桩共同传递纵向荷载至地基。
2.根据权利要求1所述的一种桩涵整体装配式钢骨混凝土综合管廊，其特征在于，所述管廊主体放置于垫层上，其断面为单仓或多仓的矩形，所述管廊主体包括内层、中层和外层，所述外层为预制混凝土层，所述中层为现浇混凝土层和预制钢板层，所述内层为由环向钢梁和纵向钢梁组成的钢骨架。
3.根据权利要求2所述的一种桩涵整体装配式钢骨混凝土综合管廊，其特征在于，所述预制混凝土层由底部预制板和侧面预制板组成，所述底部预制板和侧面预制板之间由预制拼缝连接，所述预制混凝土层内预埋有伸出预制混凝土层内表面的抗剪钢筋。
4.根据权利要求2所述的一种桩涵整体装配式钢骨混凝土综合管廊，其特征在于，所述预制钢板层采用平钢板或压型钢板，所述预制钢板层一侧与钢骨架连接，另一侧连接现浇混凝土层，连接现浇混凝土层一侧的预制钢板层上焊接有钢筋套筒和栓钉，多块预制钢板沿环向和纵向之间通过栓钉或焊接方式连接。
5.根据权利要求4所述的一种桩涵整体装配式钢骨混凝土综合管廊，其特征在于，所述抗剪钢筋和钢筋套筒采用插筋的方式连接。
6.根据权利要求2所述的一种桩涵整体装配式钢骨混凝土综合管廊，其特征在于，所述环向钢梁由水平环梁和竖向环梁通过钢骨节点拼接而成，用纵向钢梁将环向钢梁连成一个整体，所述纵向钢梁和环向钢梁之间采用螺栓连接。
7.根据权利要求1所述的一种桩涵整体装配式钢骨混凝土综合管廊，其特征在于，所述预制管桩为钢筋或钢骨混凝土预制桩，所述预制管桩通过桩涵连接节点固定在管廊主体的底部，所述桩涵连接节点由预埋钢板、预埋锚栓、现浇钢板和安装螺母组成，所述预埋钢板浇筑于预制管桩内部，所述预埋锚栓的一端浇筑于预制管桩内并与预埋钢板焊接，另一端穿过管廊主体的底部并通过安装螺母固定在管廊主体上，所述现浇钢板设置于管廊主体底部内并套设焊接于预埋锚栓上。
8.根据权利要求2-6任意一项所述的一种桩涵整体装配式钢骨混凝土综合管廊，其特征在于，所述预制管桩为钢筋或钢骨混凝土预制桩，所述预制管桩通过桩涵连接节点固定在管廊主体的底部，所述桩涵连接节点由预埋钢板、预埋锚栓、现浇钢板和安装螺母组成，所述预埋钢板浇筑于预制管桩内部，所述预埋锚栓的一端浇筑于预制管桩内并与预埋钢板焊接，另一端穿过管廊主体的底部并通过安装螺母固定在管廊主体的水平环梁上，所述现浇钢板设置于现浇混凝土层的内部并套设焊接于预埋锚栓上。
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2019
- 2019-03-12 CN CN201910184158.1A patent/CN109972657A/zh active Pending
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