【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及管道埋设，尤其涉及一种减弱管道外围逆土拱效应的管道埋设结构及其施工方法。
技术介绍
1、管道施工作业是现如今市政建设工程中的一个重要组成部分，随着时间的变化以及工程技术的发展，埋置于土层的管道需要替换以及对损坏的管道进行维修或更换。埋地敷设的方式是当今运用较为广泛的一种施工方法，然而，在荷载或自重作用下，被埋设的管道外围的土体发生压缩和变形，从而产生不均匀沉降，于是在一定范围内产生土拱效应；而在管道回填作业中，回填土体在管道的干预之下，管道两侧的土体沉降会明显高于中间部位，从而产生不均匀沉降，此时会在管道上方的两侧形成“土拱”，称其为逆土拱效应。
2、逆土拱效应会对管道上方土体产生影响，导致路面凹陷/凸起，对过路行人或车辆造成安全隐患，威胁公民安全。此外，逆土拱效应使得沉降较小的部位附近管道受到的土压力增大，影响管道的使用寿命且有可能会对管道造成损害。
3、因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种减弱管道外围逆土拱效应的管道埋设结构及其施工方法，旨在减弱管道外围逆土拱效应。
2、本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：
3、一种减弱管道外围逆土拱效应的管道埋设结构的施工方法，其中，管道埋设结构包括：
4、沟槽；
5、管道，埋设于所述沟槽的底部；
6、至少一个拱形件单元，埋设于所述沟槽内，并位于所述管道的上
7、所述的施工方法包括步骤：
8、根据管道的直径确定沟槽的宽度，并挖掘沟槽；
9、将管道置入所述沟槽内，并对管道进行土体填埋；
10、根据管道的直径、沟槽的宽度和外部环境信息，确定拱形件的尺寸参数，并基于所述尺寸参数制作拱形件；其中，所述尺寸参数包括拱形件的宽度、厚度和起拱夹角；所述外部环境信息为土体、自然降水量和随机荷载信息，或土体的内摩擦角信息；
11、基于预设规则确定拱形件单元的数量及装配高度；
12、将对应数量的拱形件单元按照所述装配高度置入所述沟槽内，分次回填土体并夯实，直至与路面平齐。
13、所述减弱管道外围逆土拱效应的管道埋设结构的施工方法，其特征在于，所述的根据管道的直径、沟槽的宽度和外部环境信息，确定拱形件的尺寸参数具体包括：
14、根据管道的直径、沟槽的宽度、以及拱形件的宽度和厚度与管道的直径和沟槽的宽度之间的预设对应关系，确定拱形件的宽度和厚度；
15、根据外部环境信息，确定拱形件的起拱夹角，以确定拱形件的尺寸参数。
16、所述减弱管道外围逆土拱效应的管道埋设结构的施工方法，其中，所述预设对应关系具体为：
17、拱形件的宽度等于沟槽的宽度，拱形件的厚度为沟槽的宽度的0.4倍。
18、所述减弱管道外围逆土拱效应的管道埋设结构的施工方法，其中，当所述外部环境信息为土体、自然降水量和随机荷载信息时，所述的根据外部环境信息，确定拱形件的起拱夹角具体包括：
19、构建拱形件的有限元模型；
20、基于所述外部环境信息和所述有限元模型，确定拱形件的起拱夹角。
21、所述减弱管道外围逆土拱效应的管道埋设结构的施工方法，其中，所述的基于所述外部环境信息和所述有限元模型，确定拱形件的起拱夹角具体包括：
22、基于所述外部环境信息和所述有限元模型，确定土拱拱脚切线与竖直面之间的夹角；
23、根据所述夹角、以及所述夹角与拱形件的起拱夹角之间的对应关系，确定拱形件的起拱夹角。
24、所述减弱管道外围逆土拱效应的管道埋设结构的施工方法，其中，所述土体的内摩擦角信息包括土体的内摩擦角；当所述外部环境信息为土体的内摩擦角信息时，所述的根据外部环境信息，确定拱形件的起拱夹角具体包括：
25、计算预设角度与土体的内摩擦角的一半之间的差值，并将所述差值确定为拱形件的起拱夹角。
26、所述减弱管道外围逆土拱效应的管道埋设结构的施工方法，其中，所述预设规则具体为：
27、在距离管道最近的拱形件单元中，拱形件的拱脚与管道的顶部之间的距离a为管道的直径的0.5倍～0.6倍；
28、相邻两个拱形件单元之间的距离为管道的直径的0.5～0.6倍；
29、当沟槽的深度、管道的直径、拱形件的厚度和a满足第一预设关系时，拱形件单元为两个；
30、当沟槽的深度、管道的直径、拱形件的厚度和拱形件的拱脚与管道的顶部之间的距离满足第二预设关系时，拱形件单元为三个。
31、所述减弱管道外围逆土拱效应的管道埋设结构的施工方法，其中，所述第一预设关系为：
32、(d-d)>2(h+a)；
33、所述第二预设关系为：
34、(d-d)>3(h+a)；
35、其中，d为沟槽的深度，d为管道的直径，h为拱形件的厚度。
36、一种减弱管道外围逆土拱效应的管道埋设结构，其采用如上任意一项所述的施工方法，其包括：
37、沟槽；
38、管道，埋设于所述沟槽的底部；
39、至少一个拱形件单元，埋设于所述沟槽内，并位于所述管道的上方；每个拱形件单元均包括多个拱形件，多个拱形件沿所述管道的轴向依次排布；所述拱形件的中心向上拱起，且所述拱形件的宽度方向与所述管道的轴向相垂直。
40、所述的减弱管道外围逆土拱效应的管道埋设结构，其中，所述管道包括：
41、多个管道本体，沿轴向依次排布并相互拼接；
42、所述拱形件与相邻两个管道本体之间的拼接缝相对应。
43、有益效果：本申请中在所述管道的上方增加拱形件单元，通过拱形件单元的拱形结构对位于所述沟槽内、且位于所述管道上方的土体进行支撑，减少所述管道回填后地层的活动，降低回填后路面下沉凹陷的可能性，以减弱逆土拱效应，从而达到：减弱逆土拱效应对回填型管道周围土体、以及所述管道造成的不利影响，提升安全性，延长所述管道的使用寿命的目的。
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1.一种减弱管道外围逆土拱效应的管道埋设结构的施工方法，其特征在于，管道埋设结构包括：
2.根据权利要求1所述减弱管道外围逆土拱效应的管道埋设结构的施工方法，其特征在于，所述的根据管道的直径、沟槽的宽度和外部环境信息，确定拱形件的尺寸参数具体包括：
3.根据权利要求2所述减弱管道外围逆土拱效应的管道埋设结构的施工方法，其特征在于，所述预设对应关系具体为：
4.根据权利要求1所述减弱管道外围逆土拱效应的管道埋设结构的施工方法，其特征在于，当所述外部环境信息为土体、自然降水量和随机荷载信息时，所述的根据外部环境信息，确定拱形件的起拱夹角具体包括：
5.根据权利要求4所述减弱管道外围逆土拱效应的管道埋设结构的施工方法，其特征在于，所述的基于所述外部环境信息和所述有限元模型，确定拱形件的起拱夹角具体包括：
6.根据权利要求4所述减弱管道外围逆土拱效应的管道埋设结构的施工方法，其特征在于，所述土体的内摩擦角信息包括土体的内摩擦角；当所述外部环境信息为土体的内摩擦角信息时，所述的根据外部环境信息，确定拱形件的起拱夹角具体包括：>
7.根据权利要求1所述减弱管道外围逆土拱效应的管道埋设结构的施工方法，其特征在于，所述预设规则具体为：
8.根据权利要求7所述减弱管道外围逆土拱效应的管道埋设结构的施工方法，其特征在于，所述第一预设关系为：
9.一种减弱管道外围逆土拱效应的管道埋设结构，其采用如权利要求1-8任意一项所述的施工方法，其特征在于，其包括：
10.根据权利要求9所述的减弱管道外围逆土拱效应的管道埋设结构，其特征在于，所述管道包括：
...【技术特征摘要】
1.一种减弱管道外围逆土拱效应的管道埋设结构的施工方法，其特征在于，管道埋设结构包括：
2.根据权利要求1所述减弱管道外围逆土拱效应的管道埋设结构的施工方法，其特征在于，所述的根据管道的直径、沟槽的宽度和外部环境信息，确定拱形件的尺寸参数具体包括：
3.根据权利要求2所述减弱管道外围逆土拱效应的管道埋设结构的施工方法，其特征在于，所述预设对应关系具体为：
4.根据权利要求1所述减弱管道外围逆土拱效应的管道埋设结构的施工方法，其特征在于，当所述外部环境信息为土体、自然降水量和随机荷载信息时，所述的根据外部环境信息，确定拱形件的起拱夹角具体包括：
5.根据权利要求4所述减弱管道外围逆土拱效应的管道埋设结构的施工方法，其特征在于，所述的基于所述外部环境信息和所述有限元模型，确...
【专利技术属性】
技术研发人员：林星涛，王灯，陈湘生，曾辉，苏栋，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：
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