[发明专利]一种适用于硬质地层的水下隧道内垂直顶升实施工法及结构

权利要求书

1.一种适用于硬质地层的水下隧道内垂直顶升实施工法，其特征在于：按以下步骤进行，

第一步，搭建海上施工平台，在施工平台内打设护筒进入稳定地层内，并使护筒顶端露出于海水面之上；

第二步，在护筒保护下钻孔置换立管顶升区的硬质地层；

第三步，将护筒上段与护筒下段分离，使护筒下段的顶端淹没在海水面以下，并在护筒下段的顶端安装临时封盖；

第四步，采用盾构法隧道修建海底主隧洞，主隧洞连通至护筒下段的下方；

第五步，在主隧洞内通过已经置换的地层逐段垂直顶升立管至海域，并使立管顶端淹没在海水面以下；

第六步，将护筒下段与上部钢结构扩散构筑物连接，将立管盖在内部；

第七步，主隧洞充水，打开立管顶部的顶升封盖，使主隧洞与海域连通实现取/排水功能。

2.根据权利要求1所述的适用于硬质地层的水下隧道内垂直顶升实施工法，其特征在于：护筒采用钢材质制成，其包括有相互独立的护筒上段和护筒下段，两者之间通过连接法兰连接固定，连接法兰的位于原泥面上方0.8-1.2m；在第三步中，在水下打开连接法兰，然后吊出护筒上段；护筒内径比后期钻孔直径大0.4-0.6m，以预留钻孔作业空间；护筒打设深度为嵌入稳定的硬质地层中，并且护筒下段的底端距离主隧洞的顶部不少1米。

3.根据权利要求2所述的适用于硬质地层的水下隧道内垂直顶升实施工法，其特征在于：在第二步置换硬质地层时，置换直径较立管外径大0.8-1.2m，以预留盾构主隧洞及顶升施工时的误差；置换深度为进入主隧洞拱顶掘进范围内0.8-1.2m，以实现完全与主隧洞咬合；置换时填充标贯击数小于10的无毒无害材料形成置换层，置换材料包括细砂、软土。

4.根据权利要求3所述的适用于硬质地层的水下隧道内垂直顶升实施工法，其特征在于：在第二步置换硬质地层时在护筒内靠近护筒下段内壁的位置预埋若干冲水管，以在后期立管顶升过程中遇阻力过大时进行冲水减阻；置换层外壁紧贴护筒下段的内壁，冲水管沿圆周在置换层内等间距埋设6-10根；冲水管采用PVC管，管径为40-60mm，在冲水管插入置换层的部位沿径向以0.8-1.2m的间隔设置有梅花型冲水孔。

5.根据权利要求1所述的适用于硬质地层的水下隧道内垂直顶升实施工法，其特征在于：临时封盖采用钢结构制作，其通过连接法兰与护筒下段连接固定，以防止水下主隧洞施工期间出现击穿及泄压风险。

6.根据权利要求1所述的适用于硬质地层的水下隧道内垂直顶升实施工法，其特征在于：所述上部钢结构扩散构筑物为头部封盖，其外径较护筒的内径小20mm，采用圆形钢板制成并配合肋板密封，在侧面开有进出水窗口；在头部封盖上根据使用环境及寿命做防腐处理。

7.根据权利要求6所述的适用于硬质地层的水下隧道内垂直顶升实施工法，其特征在于：头部封盖通过其上预留的限位卡初步与护筒下段连接，之后采用12根M30高强度螺栓与护筒下段锁紧固定。

8.根据权利要求1所述的适用于硬质地层的水下隧道内垂直顶升实施工法，其特征在于：主隧洞修建完成后，在主隧洞的底面和穹顶对准护筒的位置安装钢管片；而在主隧洞底面的钢管片下方通过注浆形成加固支撑部，对准加固支撑部搭设顶升反力架以支撑立管。

9.一种适用于硬质地层的水下隧道内垂直顶升实施结构，包括有主隧洞和立管，其特征在于：主隧洞修建在海底的硬质地层中，在主隧洞上方打设有护筒，护筒上端淹没在海水面以下，护筒下端与主隧洞之间具有一段间隔；护筒内部为通过钻孔填入标贯击数小于10的无毒无害材料形成的置换层，通过从主隧洞内往上垂直顶升立管，使立管的上端从置换层穿出伸入在海水中；在护筒的上端固定有具有通孔的头部封盖，由头部封盖将立管盖在护筒内部。

10.根据权利要求9所述的适用于硬质地层的水下隧道内垂直顶升实施结构，其特征在于：头部封盖采用圆形钢板制成并配合肋板密封，在其侧面开有通孔作为进出水窗口；在头部封盖上设置有防腐结构；头部封盖通过其上预留的限位卡初步与护筒连接，并采用若干根高强度螺栓与护筒锁紧固定。