[发明专利]排水隧洞立管栽管施工装置及方法

摘要

本发明公开了一种排水隧洞立管栽管施工装置，包括一侧水平间隔设有数个冲孔桩定位导向架的船舶平台，冲孔桩定位导向架为两根平行设置呈矩形横截面的钢管桁架，数个钢护筒上端分别支撑锁定在对应的两个钢管桁架中。方法包括1）排水口冲孔施工，2）冲击钻孔或旋挖钻钻孔，3）排水口的立管施工，4）立管与隧洞的连接，本发明的排水隧洞立管栽管施工装置采用船舶平台进行施工，不受冬季季风影响能连续进行，缩短了工期。可以同时进行多个冲孔桩的施工，解决了顶管施工中常见的顶管阻力过大、出洞口封盖卡壳、隧洞底座承受力不足等问题。提高了钢护筒沉桩和立管的栽管的施工效率，确保施工安全。

主权项

1.一种使用排水隧洞立管栽管施工装置的方法，排水隧洞立管栽管施工装置包括采用四根可升降液压支柱支撑的船舶平台，所述船舶平台一侧水平间隔设有数个冲孔桩定位导向架，所述冲孔桩定位导向架为两根平行设置的钢管桁架，所述钢管桁架包括上层框架和下层框架，所述上层框架和下层框架两侧分别通过多根筋杆固定连接成矩形横截面的钢管桁架，钢管桁架的一端固定在船舶平台一侧上；垂直设置的数个钢护筒上端分别支撑锁定在对应的两个钢管桁架中；其特征在于，包括以下步骤：1)排水口冲孔施工，包括以下2个分步骤：1.1)钢护筒的运输和定位驳船将钢护筒运输至沉桩现场的船舶平台一侧，通过船舶平台上自有的履带吊机将钢护筒吊至平台船舷一侧的导向架内，导向架设置上下两层导向，导向装置内设置有供钢护筒定位、施沉过程中纠偏、调整和锁定的装置；1.2)钢护筒的沉桩施工钢护筒沉放前先采取抛填2m厚碎石形成找平基床；采用船舶平台上自有的吊机加液压震动锤对钢护筒进行沉桩施工，直至钢护筒下端嵌入强风化花岗岩下1m，或与冲孔底标高相同，上部端口伸入船舶平台定位导向架，逐个完成船舶平台定位区域内所有钢护筒的沉桩施工；2)冲击钻孔或旋挖钻钻孔将船舶平台作为海上施工平台，船舶平台上的冲击钻机或旋挖钻机的钻头伸进钢护筒底部对海底钻孔，逐个完成船舶平台定位区域内所有桩孔的冲击钻孔；3)排水口的立管施工，包括以下5个分步骤：3.1)孔底粗平对钻孔孔底进行整平，首先向孔底均匀抛填抛洒一层粗砂，避免孔底形成沙堆，然后采用冲击钻锤夯实孔底进行粗平，冲击钻锤的底面需要临时加焊钢板找平；3.2)孔底细平粗平后多点测量孔底深度，检查孔底的平整度和平均标高，若达不到设计标高，精确计算出剩余抛砂量后，对孔底再次进行均匀地抛砂，并再次采用冲击钻锤压实孔底；检查孔底的平整度和标高，若还达不到设计要求，则由潜水员在水下采用刮尺找平；3.3)立管的预制及运输在预制厂预制，立管顶部用配有橡胶垫的定制钢板封盖封堵，立管上下端部用外壁钢板包封，基座混凝土里面预埋用于检查立管内部是否有水渗入的PVC管，通过预制厂的起重设备将预制好的立管装上自航驳船，海上运输至施工现场；3.4)立管的栽管施工采用起重船吊起自航驳船上的立管，并将预制好的立管及其基座精确吊入钢护筒内并沉放到设计标高；3.5)水下混凝土浇筑立管安装后，即采用导管法进行桩孔的混凝土浇筑固定立管；混凝土罐车运送到海岸边，混凝土泵送到普通小货船的集料斗中，然后水上运输到船舶平台边，由履带吊机吊起集料斗，将集料斗中的混凝土卸至导管上端的混凝土料斗中，再通过导管将混凝土浇筑到立管底部；在浇筑水下混凝土的同时，需要随浇随拔除钢护筒；采取静力上拔的方法，由千斤顶配合吊机上拔；若采用一个导管浇筑立管的外包混凝土，混凝土必须具有足够的流动性和初凝时间，确保混凝土能完全充填满立管和孔壁之间的空间，同时保证混凝土具备水下自密实并满足设计抗渗等级的要求；4)立管与隧洞的连接，包括以下7个分步骤：先进行立管的栽管施工，后进行隧洞的盾构掘进施工；盾构机正常掘进通过立管位置，无需采取任何措施，在隧洞顶部与立管下端的对应位置处开孔，完成立管与隧洞的贯通连接；4.1)洞内注浆止水隧洞掘进通过以后，打开人孔之前根据立管的定位结合该段地质资料，在隧洞内部通过在钢管片上钻孔对立管底部的岩土体进行注浆止水，尤其注意加强砂层段的注浆，并通过打设检查孔的方式来检查堵水效果；4.2)安装密封罐在隧洞内顶部对应立管的位置安装一个密封罐，密封罐罐体上端与隧洞钢管片内侧顶部焊连，密封罐的罐体下端底板安装密封门；4.3)完成预开孔打开密封门，在隧洞钢管片和盾构钢管片上分别割出直径小于罐体下端底板的孔，形成直通立管底部内混凝土的通道，然后在立管底部内混凝土凿出一个直径大于1.2m,高度为2m～2.2m的操作空间；4.4)完成立管下端外壁与隧洞钢管片外壁的临时密封沿着立管下端圆周，进一步凿出立管内的混凝土，直至露出立管下端的外壁钢管，采用钢板搭接的方法将外壁钢管的底部与隧洞外壁钢管的上部焊接密封；4.5)完成开孔在立管外壁与隧洞钢管片完全焊接密封后，割除密封罐；顺着立管下端的外壁钢管向下凿出立管下端与隧洞顶部之间的其余混凝土，将隧洞顶部切割出与立管外径一致的孔口通道；4.6)完成立管下端与隧洞二次内衬的混凝土现浇连接孔口通道开孔完成以后，将立管下端暴露出的钢筋与将进行的隧洞二次内衬的钢筋焊连，然后将立管下端与隧洞二次内衬同时现浇混凝土；并在隧洞通水前，全部凿除立管内的水下混凝土；4.7)形成排水通道为防止海水倒灌，待排水隧洞及立管内部充满水后，打开立管顶部封盖，形成排水通道。