本发明公开了一种保护城市市政管线的结构，其特征是离新建建筑物15～20m距离处布置应力释放孔，离应力释放孔7～9m距离处布置冻结管，冻结管布置三排，每排冻结管布置成圆弧形，冻结施工完毕后会形成圆弧形冻墙；离新建建筑物35～50m距离处布置防冻胀沟；冻结管采用液氮冷冻，液氮储罐出口的温度控制在‑150～‑170℃。
1.一种保护城市市政管线的结构，其特征是离新建建筑物15～20m距离处布置应力释放孔，应力释放孔直径为500～700mm，应力释放孔深度为18～25mm；离应力释放孔7～9m距离处布置冻结管，应力释放孔是在新建建筑物和冻结管之间，冻结管直径为90～150mm，冻结管壁厚为5～8mm；冻结管布置三排，每排冻结管布置成圆弧形，冻结施工完毕后会形成圆弧形冻墙；相邻排冻结管采用梅花形交叉布置，冻结管深度为16～20m，冻结管间距为500～
600mm，相邻排冻结管之间设置测温管，测温管设置在每排冻结管端部，测温管深度与冻结管深度相同，冻结施工时冻土扩展速度为20～25mm/d；冻结管之间的连接采用丝扣加密封剂连接，接缝处进行补焊，确保各管节间的同心度和焊接强度；冻结管压力控制在0.05～
0.1MPa；离新建建筑物35～50m距离处布置防冻胀沟；在管线接头部位布置三根水泥搅拌桩，水泥搅拌桩直径为450～550mm，水泥搅拌桩采用咬合布置，水泥搅拌桩内插入毛竹；
冻结管采用液氮冷冻，液氮储罐出口的温度控制在-150～-170℃，压力控制在0.05～
0.1MPa，液氮使用回路式散热板进行温度调节，压力调节使用液氮储罐上的截止阀；对管路进行保温处理，供氮干管采用2层10mm厚的聚乙烯保温材料和3层密封薄膜交替包裹；液氮的供给量为每小时1.2～1.3t；
冻结装置施工时采用如下方法进行控制钻孔偏斜：将手电筒放入冻结管中作为观测标志，用经纬仪分段观测管内灯光的位置，根据相似三角形原理，解析出钻孔在某深度处的实际偏斜距离、偏斜方向和偏斜率，使钻孔偏斜率≤3％；
冻结施工完毕后采用融沉补偿注浆，当解冻后土体下沉速率大于或等于3mm时，在冻土区域内注入水泥和水玻璃混合液，水泥和水玻璃混合液配比采用如下：水泥浆和水玻璃溶液体积比为1:1，其中水泥浆水灰比为1，水玻璃溶液采用B35～B40水玻璃和加1～2倍体积的水稀释；注浆压力为0.4～0.5MPa。
保护城市市政管线的结构
[0001] 本申请是申请号201610311186.1的分案申请，母案名称为《保护市政管线的结构》，母案申请日为2016年4月30日。
技术领域
[0002] 本发明涉及一种保护城市市政管线的结构，适用于市政领域。
背景技术
[0003] 随着基本建设的发展，城市中的建(构)筑物、道路越来越密集，且大量的市政管线埋置在地下，由于用地紧张，于密集建筑群中建造工程，由于挤土桩施工所造成的邻近市政管线破坏的事例就会时有发生，因此如何防止挤土桩施工对市政管线的影响问题已引起工程人员的重视。
发明内容
[0004] 本发明是提供一种保护市政管线的结构，解决传统挤土桩施工对市政管线的影响的问题。
[0005] 本发明离新建建筑物15～20m距离处布置应力释放孔，应力释放孔直径为500～700mm，应力释放孔深度为18～25mm，应力释放孔内放入竹笼防止新建建筑物施工时应力释放孔出现塌孔。
[0006] 离应力释放孔7～9m距离处布置冻结管，应力释放孔是在新建建筑物和冻结管之间，冻结管直径为90～150mm，冻结管壁厚为5～8mm。冻结管布置三排，每排冻结管布置成圆弧形，冻结施工完毕后会形成圆弧形冻墙，圆弧形冻墙相对直形冻墙可以将挤土桩施工时产生的水平挤压力转换为斜向力，有效地抵御水平挤压力。相邻排冻结管采用梅花形交叉布置，冻结管深度为16～20m，冻结管间距为500～600mm，相邻排冻结管之间设置测温管，测温管设置在每排冻结管端部，测温管深度与冻结管深度相同，冻结施工时冻土扩展速度为20～25mm/d。冻结管之间的连接采用丝扣加密封剂连接，接缝处进行补焊，确保各管节间的同心度和焊接强度。
[0007] 根据圆弧形冻结墙的特点，冻结管采用液氮冷冻，液氮储罐出口的温度控制在-150～-170℃，压力控制在0.05～0.1MPa，液氮使用回路式散热板进行温度调节，压力调节使用液氮储罐上的截止阀。由于液氮温度低，管内外温度差较大，易产生冷量损失，因此需对管路进行保温处理，供氮干管采用2层10mm厚的聚乙烯保温材料和3层密封薄膜交替包裹。根据试验结果，要达到冻土扩展速度为20～25mm/d液氮的供给量为每小时1.2～1.3t。
冻结管压力控制在0.05～0.1MPa。
[0008] 离新建建筑物35～50m距离处布置防冻胀沟，防冻胀沟宽度为600～800mm，深度根据土质情况确定，土质是粘土时，深度大于700mm且小于或等于800mm；土质是粉土时，深度大于600mm且小于或等于700mm；土质是砂土时，深度为600mm。试验发现不同土质的冻胀情况不一样，粘土最大，粉土其次，砂土最小。
[0009] 为了避免土体过大的冻胀变形，对土体冻胀进行了测试，并进行施工控制。如果土体最大冻胀量超过或等于3mm，要增大冻结速度，冻土扩展速度采用25～35mm/d。
[0010] 为了进一步防止施工时产生的水平挤压力影响管线接头，在管线接头部位布置三根水泥搅拌桩，水泥搅拌桩直径为450～550mm，水泥搅拌桩采用咬合布置，水泥搅拌桩内插入毛竹以抵御施工时产生的水平挤压力。
[0011] 施工步骤包括：
[0012] (1)布置冻结装置
[0013] 冻结管底部带有钻头，钻头一边进行旋转搅松土体同时冻结管下沉施工。
[0014] 冻结钻孔偏斜是工程中遇到的难题，为了解决这个问题，本发明在钻孔过程中采用如下方法进行控制：将手电筒放入冻结管中作为观测标志，用经纬仪分段观测管内灯光的位置，根据相似三角形原理，解析出钻孔在某深度处的实际偏斜距离、偏斜方向和偏斜率，钻孔偏斜率控制在3％以内。
[0015] (2)水泥搅拌桩施工
[0016] (3)开挖防冻胀沟
[0017] (4)开挖应力释放孔
[0018] (5)冻结施工
[0019] 积极冻结期温度为-30℃～-32℃，维护冻结期温度为-28℃～-30℃。
[0020] (6)融沉补偿注浆
[0021] 解冻后土体会出现下沉，因此要采取融沉补偿措施。当解冻后土体下沉速率大于或等于3mm时，在冻土区域内注入水泥和水玻璃混合液，水泥和水玻璃混合液配比采用如下：水泥浆和水玻璃溶液体积比为1:1，其中水泥浆水灰比为1，水玻璃溶液采用B35～B40水玻璃和加1～2倍体积的水稀释。注浆压力为0.4～0.5MPa。
[0022] 本发明操作安全可靠，保护结构的性能好。
附图说明
[0023] 图1保护市政管线的结构示意图。
[0024] 附图标志：1、应力释放孔，2、冻结管，3、测温管，4、防冻胀沟，5、水泥搅拌桩，6、管线。
具体实施方式
[0025] 以下结合附图对本实施例进行详细描述。
[0026] 本实施例离新建建筑物18m距离处布置应力释放孔1，应力释放孔1直径为600mm，应力释放孔1深度为20mm。
[0027] 离应力释放孔8m距离处布置冻结管2，冻结管2直径为100mm，冻结管2壁厚为6mm。冻结管2布置三排，每排冻结管2布置成圆弧形，冻结施工完毕后会形成圆弧形冻墙。相邻排冻结管2采用梅花形交叉布置，冻结管2深度为18m，冻结管2间距为550mm，相邻排冻结管2之间设置测温管3，测温管3设置在每排冻结管2端部，测温管3深度与冻结管2深度相同，冻结施工时冻土扩展速度为20～25mm/d。冻结管2之间的连接采用丝扣加密封剂连接，接缝处进行补焊，确保各管节间的同心度和焊接强度。
[0028] 冻结管2采用液氮冷冻，液氮储罐出口的温度控制在-160℃，压力控制在0.08MPa，液氮使用回路式散热板进行温度调节，压力调节使用液氮储罐上的截止阀。对管路进行保温处理，供氮干管采用2层10mm厚的聚乙烯保温材料和3层密封薄膜交替包裹。液氮的供给量为每小时1.2～1.3t。冻结管2压力控制在0.08MPa。
[0029] 离新建建筑物38m距离处布置防冻胀沟4，防冻胀沟4宽度为700mm，深度为650mm。
[0030] 如果土体最大冻胀量超过或等于3mm，要增大冻结速度，冻土扩展速度采用25～35mm/d。
[0031] 在管线6接头部位布置三根水泥搅拌桩5，水泥搅拌桩5直径为500mm，水泥搅拌桩5采用咬合布置，水泥搅拌桩5内插入毛竹。
[0032] 施工步骤包括：
[0033] (1)布置冻结装置
[0034] 冻结管2底部带有钻头，钻头一边进行旋转搅松土体同时冻结管2下沉施工。
[0035] 采用如下方法进行控制钻孔偏斜：将手电筒放入冻结管2中作为观测标志，用经纬仪分段观测管内灯光的位置，根据相似三角形原理，解析出钻孔在某深度处的实际偏斜距离、偏斜方向和偏斜率，钻孔偏斜率控制在3％以内。
[0036] (2)水泥搅拌桩5施工
[0037] (3)开挖防冻胀沟4
[0038] (4)开挖应力释放孔1
[0039] (5)冻结施工
[0040] 积极冻结期温度为-30℃～-32℃，维护冻结期温度为-28℃～-30℃。
[0041] (6)融沉补偿注浆
[0042] 当解冻后土体下沉速率大于或等于3mm时，在冻土区域内注入水泥和水玻璃混合液，水泥和水玻璃混合液配比采用如下：水泥浆和水玻璃溶液体积比为1:1，其中水泥浆水灰比为1，水玻璃溶液采用B35～B40水玻璃和加1～2倍体积的水稀释。注浆压力为0.4～0.5MPa。
