[发明专利]顶管穿越海底浅覆土抗浮施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及顶管的施工工艺，尤其是指一种顶管穿越江河湖海底的浅覆土过程中受到较大浮力时的抗浮施工工艺。

背景技术

随着顶管技术的日益成熟，顶管在城市给水排水、石油、天然气、电力等能源输送以及污染治理等方面的应用越来越多。在顶管施工时不免会碰到要穿越江、河、湖、海等复杂情形。抗浮是顶管在水下顶进施工时需要解决的技术难题之一，特别是待穿越区域水深较大，顶管上方覆土较浅的情形。顶管穿越海底浅覆土施工具有穿越路径较长，覆土较浅，水位受涨落潮影响较大的特点，其施工过程中所面临的抗浮技术问题更加困难。倘若顶进施工过程中采取的抗浮措施不当将会引起顶管上浮翘曲，轻则导致工程失败，重则会出现生命危险。

经对现有国内顶管技术文献的检索，董维奇、温建文在《广西土木建筑》2003，No 6，pp. 52-53上发表的“‘人工筑岛’法顶管穿越浅覆土河涌施工技术”中利用“人工筑岛法”成功实施了东莞市新河北路污水次干管穿越河涌工程。钟显奇、周志强等在《给水排水》2011，No 2，pp. 93-96上发表的“西江引水工程大直径钢管顶管施工关键技术措施及效果”中利用顶管内放置砂包的方法解决了西江引水工程大直径钢管顶管穿越超浅覆土河道工程。但单纯运用“人工筑岛法”来解决浅覆土过海顶管抗浮难题工程浩大，造价太高，单纯运用管内配重的方法可能不足以抵抗海底巨大浮力。由此，业界需要有更安全、可靠、节约、系统的顶管抗浮施工方法。

发明内容

本发明所要解决的是顶管穿越海底浅覆土受到较大浮力而出现严重上浮的技术难题，从而提供一种顶管穿越海底浅覆土抗浮施工方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：

一种顶管穿越海底浅覆土抗浮施工方法，包括以下步骤：

步骤S101，顶管顶进前海底浅覆土旋喷加固处理，即在顶管设计位置的上方及两侧设置旋喷桩；

步骤S103，顶管顶进过程中，顶管抗浮处理，包括对顶管管内配重以及调整顶管前方机头使之略微下倾从而预先使顶管产生一定量的下沉趋势；

步骤S105，顶管穿越海底浅覆土区之后，对顶管周围一定范围的土体进行水泥浆注浆加固处理。

进一步，所述步骤S103中的顶管抗浮处理进一步采用顶管管底放浆、管顶注浆的方法减小顶管的上浮量。

进一步，所述步骤S101中，所述海底浅覆土旋喷加固处理流程包括：测量放样，装有旋喷桩施工设备的船只就位，旋喷桩海上施工。

进一步，所述步骤S101中，所述旋喷加固的范围为顶管轴线两侧3~4倍的顶管直径之间。

进一步，所述步骤S101中，在海底浅覆土旋喷加固处理之前先进行压重处理，该压重处理即是在顶管设计位置的浅覆土上方进行压重。

进一步，所述压重处理的压重结构是两侧为抛石边坡，两侧的抛石边坡之间先回填抛砂层，再于抛砂层之上压盖一层内装水泥的土工膜袋，最后再于土工膜袋之上盖压一层抛石层。

进一步，所述压重处理施工流程包括：计算并测量放样，抛石边坡施工，抛石边坡的修整，抛砂回填，压盖内装水泥的土工膜袋和抛石层压盖。

进一步，所述步骤S103中，进行顶管管内配重是根据计算所得的浮力值，在管节内部配置相应重量的压重材料，压重材料采用砂+型钢的方式，其中砂层铺设在顶管内底部，型钢放置在砂层之上两侧，中间留有通道。

进一步，所述通道中配置一定重量的可被灵活移动的机动型钢。

进一步，所述步骤S103中，所述机头下倾，通过增大机头尾部上端千斤顶的顶力，同时减小机头尾部下端千斤顶的顶力，使机头略微有一定的下倾角度。

进一步，所述步骤S105中，待顶管周围加固区产生足够强度后，将管内配重撤掉。并可根据需要进一步将浅覆土上方的旋喷桩或压重撤掉。

进一步，所述顶管管底放浆、管顶注浆的具体方法为采用在顶管的上方及下方开口，然后借用设备进行管底放浆及向管顶注浆，并通过控制管顶注浆压力和注浆量调节上浮顶管的下沉量。

采用上述方案后，本发明具有如下优点：

（1）本发明的方法通过在顶管顶进前对海底浅覆土进行旋喷加固或者压重处理，在顶进过程中对管内配重或者调整机头下倾或者调整管周注浆，可以成功阻止顶管的上浮，避免了由于上浮引发的工程事故，减少了财产损失和人员伤亡。

（2）本发明也可应用于顶管穿越江、河、湖的情况。该顶管抗浮施工工艺安全可靠，具有广阔的市场前景。

附图说明

图1是本发明所述施工方法的流程图；