[发明专利]顶管穿越块石海堤施工方法

摘要

本发明涉及一种顶管穿越块石海堤施工方法，包括以下步骤：1.块石海堤处理：海堤段加固，海堤注浆；2.顶管穿越大堤：开挖仓气压设定，大块石清除，全气压施工防塌方。本发明的施工方法能使顶管顺利穿越块灰堤填石结构松散，孔隙充填物为中粗砂和碎石。同时，顶管在推进至该区域时，能解决由于气压不能平衡振填的块石层，清理遇到的块石时，引起上部块石塌陷，形成塌陷“漏斗”，危及海堤安全，甚至导致海堤报废的技术问题，降低工程风险。

主权项

一种顶管穿越块石海堤施工方法，其特征在于：包括以下步骤：(一)块石海堤处理(1)海堤段加固①沿顶管轴线方向加固长度为：与顶管管顶相距在1m范围内的块石区；同时确保顶管与块石相遇段前后各有4m的预加固区域；②顶管两侧大堤加固宽度为：顶管轴线两侧各5m；③顶管上下大堤加固深度为：根据沉井下沉的地质情况，本区域淤泥层较软，为防止顶管内清理固结块石时管底土体涌入工具管，拟对顶管底部2m范围内土体也进行加固；对顶管管顶以上8m范围内块石区进行注浆固结，以上块石层则采取灌浆方法对钻孔固结；(2)海堤注浆利用钻孔设备，在海堤地面上及附近地段直接进行钻孔施工，并采用钻管法毛石注浆加固工艺在填石层中需加固高程范围内挤压充填双液水泥与水玻璃混合浆液，浆液凝固后形成的水泥浆固结体，降低填石层等的透水性能，提高土体中填石间胶结强度及密实度，使填石层加固形成整体密闭复合土层，从而为顶管施工创造安全有利条件。(二)顶管穿越大堤(1)开挖仓气压设定气压平衡工具管开挖仓压缩空气的压力值按顶管底部上面三分之一直径处的地下水压力，理论上，10m水头必须用1kg/cm2的附加空气压力来平衡，但实际上平衡压力的大小还与顶管四周土层的性质以及开挖面土层的干湿程度有关，由于一部分水头压力消耗在土体孔隙的阻力上，所以附加气压所需的压力值仅为理论值的70％～90％，其计算公式如下：P＝(H+2/3D)γw式中：P‑压缩空气压力值(kg/cm2)；      H‑顶管顶部地下水水头(m)，地下水按±0.00m考虑；D‑顶管外径(m)；γw‑水的容重，一般按1计算。根据上式计算，本工程开挖仓气压控制在1.6～2.3kg/cm2；在穿越大堤顶进前，先在大堤及前面一定范围沿顶进轴线上设若干变形监测点，通过监测区的地表变形量来调节和修正平衡气压的大小；(2)大块石清除顶管推进至块石区域时，应注意工具管纠偏油缸反力，若反力上升急剧，应将格栅外土体破坏，减小工具管正面阻力；同时在气压条件下，清理正面块石；若顶管推进至块石段遇到人工无法清理的大块石时，拟在全气压条件下采用气脚式凿岩机按孔网参数钻孔，然后利用液压分裂机及气动破碎机相结合的机械方法对块石分层进行破碎清理；(3)全气压施工防塌方全气压施工前，必须先向开挖仓内加气压，观察工具管正面土体在气压条件下是否保持稳定，若压缩气体外泄较慢，正面土体能保持稳定时间在10分钟以上，方可进行全气压施工；若气压出现冒顶现象，应停止向开挖仓加气，采取从工具管向外注浆措施，也可从地面进行注浆措施，堵塞气体通道，待浆液初凝后，再加气压；工作人员进入操作仓，关闭大密水门，然后逐步向操作仓内加气压，当气压加至开挖仓能保持土体稳定的气压时，再打开小密水门；全气压施工时，气压控制在1.6kg/cm2，其最高气压不得超过2.3kg/cm2，以防气压冒顶；整个施工过程中，必须保持工具管内气压稳定，以维持正面土体的稳定，若出现塌方现象，工作人员应立即进入操作仓内，迅速关闭小密水门，并向开挖仓内注触变泥浆，防止塌方进一步扩展；全气压作业人员或监护人员发现气压迅速下降时，及时增大供气量，必要时启动第二台空压机，增大供气速度，确保作业人员安全撤离；当淤泥从小密水门大量涌入操作仓时，停止向开挖仓供气，增大操作仓供气量，若小密水门被淤泥堵塞，应用高压水枪冲洗，同时打开工具管尾部6寸排水阀门，将工具管内泥水排入钢管内。同时监护人员应根据工具管内水位情况，及时切断工具管内电源，改用应急灯照明。