一种沼气静压排气施工工法制造技术

本发明专利技术适用于盾构隧道沼气排放技术领域，提供了一种沼气静压排气施工工法，包括以下步骤：测量定位、管线探测、静压探杆、排放沼气和封孔、施工孔洞回填及路面恢复。本发明专利技术方法创造性的采用静压成孔技术、有控排放技术、封孔回填技术等综合施工工艺，成功将区间沼气层气压降至0.05Mpa以下，很好的解决了浅层沼气对工程施工及人员的造成危害的难题，并取得了较好的社会、经济、环保效益。

【技术实现步骤摘要】
一种沼气静压排气施工工法
本专利技术属于盾构隧道沼气排放
，尤其涉及一种沼气静压排气施工工法。
技术介绍
近些年随着地铁线路的增多，越来越多的沿海、沿江城市地铁规划线路穿越含沼气地层。浅层沼气主要分布于河口与陆架海区，根据成因可分为两种类型。一种是热成甲烷成因，一般海底2000m以下的有机质在高温高压下由于干酪根裂解而形成碳氢化合物，其性质取决于原始有机物质的特性与地质环境。另一种是生物成因，大量陆源碎屑物质在海底沉积时，带来了丰富的生物碎屑和有机质，甲烷菌从腐烂的有机物中分解出甲烷，形成含气沉积物，在几次海进海退中，淤泥层中的有机质在厌氧菌的生物化学作用下分解发酵，伴随着一定的温度和压力，变成了气态产物，当生成的浅层沼气不可能向大气中扩散时，便不时向周围地层孔隙中运移、积聚，储集在周边地层，形成了浅层沼气藏(见下式)。工程盾构区间施工穿越上述地层时，浅层沼气会对工程施工和人员产生危害：1、在地下隧道盾构掘进过程中，当地下积聚的地下气体由于外因作用而突发性释放时，含气层的压力急剧下降，导致气－水界面向喷气口移动，快速的气流对土层产生强烈的冲刷作用，大范围的挠动含气土层，同时严重扰动上覆或下卧地层。随着强烈喷气的结束，土层必然产生急剧沉降，随后土体重新固结下沉。由于地下气体的分布是不均匀的，气压大小不等，地层承载力大小差异较大，故在气体释放过程中往往引起不均匀沉降，进而诱发隧道结构的严重变形，甚至管片断裂损坏。2、在施工过程中，当浅层沼气大面积涌出时，由于通风不畅会造成一定范围内聚积。由于浅层沼气主要成分为甲烷和氮气，因此，气体浓度过高时，使空气中氧含量明显降低，使人窒息。当空气中甲烷达25％～30％时，可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共济失调。若不及时脱离，可致窒息死亡，而皮肤接触液化本品，可致冻伤。当浓度在5％～15％的爆炸极限范围内时，遇到明火，将发生剧烈的爆炸，严重危害人身安全。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种沼气静压排气施工工法，旨在解决
技术介绍
中所提到的问题。本专利技术实施例是这样实现的，一种沼气静压排气施工工法，包括以下步骤：测量定位：根据勘察报告，确定排放孔的间距和平面位置；管线探测：探测地下管线的位置，确定是否对排放孔进行移位；静压探杆：通过静压装置将装有活动探头的探杆压至预定深度；静压装置配重不够时在排放口处钻探引孔，然后再采用静压装置将装有活动探头的探杆压至预定深度；排放沼气：上拔探杆查看是否有沼气；若有沼气逸出，对沼气进行排放；沼气排放完成后或无沼气逸出时，拔出探杆。优选的，所述管线探测的步骤，包括：搜集地下管线的资料；根据地下管线的资料，在排放孔处向下挖探至原状土或下挖深度为2m；若存在管线或原状土挖深大于2m，则对排放孔进行移位并重新挖探，否则无需对排放孔进行移位；施工场地无法进行开挖时，通过超声波探测的方式确定地下管线位置。优选的，通过静压装置将装有活动探头的探杆压至预定深度的步骤，包括：首先安装静压装置；将装有活动探头的探杆的中心对准排放孔，调节静压装置至水平，然后通过静压装置将将探杆和活动探头压入至设计深度处。优选的，所述钻探引孔的步骤，包括：首先在排放孔位置处下套管护壁，然后通过钻机在套管护壁内钻孔至含气层以上5m。优选的，所述排放沼气的步骤，包括：测试含气层顶底板埋深：通过逐杆上拔来确定是否有沼气，若有沼气逸出，则通过上拔探杆来确定沼气含气层顶板和底板的深度，底板与顶板的深度之差即为该排放孔处含气层的厚度；若无沼气，则继续逐米上拔探杆直至存在沼气或拔出全部探杆；放气：上拔探杆，使活动探头与探杆分离，利用含气层与探杆内的压差，在含气层自然能量条件下通过探杆使沼气逐渐释放出来，在沼气释放中，通过闸阀实施控制性放气，并对沼气排放的压力和流量进行测定；上拔探杆：放气步骤结束后，将剩余探杆全部拔离地面。优选的，所述排放沼气的步骤后另有封孔、施工孔洞回填及路面恢复的步骤，所述封孔、施工孔洞回填及路面恢复的步骤，包括：首先用水泥浆从排放孔底向上灌满排放孔；然后按市政要求对人工挖探的施工孔洞进行回填、捣实、碾压，并按照原貌恢复路面。优选的，所述沼气排放的压力为小于0.05MPa、流量小于1.5m3/h时则终止沼气排放。本专利技术实施例提供的一种沼气静压排气施工工法，适用于粉土层、砂层、淤泥质地层、回填层等多种软质类型地质条件下的沼气排放施工；主要应用于盾构区间隧道、矿山法暗挖隧道及明挖车站工程穿越或邻近沼气含气层的沼气排放施工，具有以下优点：1、设备简单轻便、操作方便、快速、经济和节省人力，不仅在排放过程中可以通过连接其他仪器测得沼气的压力和流量，还可以通过操作步骤实现在地层中不同深度处分层分段排放和测试；2、施工工艺完善，相较于传统钻探成孔套管法其成孔孔径较小(孔径为42mm)，对于以粉土、砂土为主的地层不易造成孔壁坍塌；此外该工艺无需采用泥浆护壁，含气层气压与钻孔内水压压差增加，更有利于沼气的排放；同时钻探成孔套管法还存在孔深固定、成本高、工序复杂、工期长等缺点；3、静压排气法不会出现负压抽气法易带出土体的固体颗粒、破坏土体结构，造成土体沉降过大等问题。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种沼气静压排气施工工法的工艺流程图；图2为本专利技术实施例提供的用于沼气静压排气施工工法的施工设备的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的钻探引孔的工艺流程图。附图中：1、活动探头；2、探杆；3、反力装置；4、枕木；5、三通组件；6、闸阀；7、橡胶输气管；8、气液分离器；9、压力表；10、流量计；11、调节阀；12、水槽；13、气样采集袋；14、静压装置；15、钻孔眼；16、过滤网。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。以下结合具体实施例对本专利技术的具体实现进行详细描述。实施例1如附图1和2所示，为本专利技术一个实施例提供的一种沼气静压排气施工工法，包括以下步骤：1.测量定位：首先根据设计确定的各沼气排放孔具体位置在电子地形图中采集坐标，然后由测量员采用GPS-RTK方式在ZJCORS平台基础上，按《全球定位系统实时动态测量(RTK)规范》(CH/T2009-2010)要求施测，坐标成果采用当地坐标系，1985国家高程基准；由于本工程点位在陆地上，点位标志采用红色喷漆标示，防止人为破坏；沼气排放孔如需移动时应该经过项目负责人及总包、监理、设计、业主方批准；沼气处理施工结束后统一进行复测；各沼气排放孔孔口高程应根据甲方提供的控制系统引测，将被测点与基准点之间形成一条Ⅱ等闭合线路，各测点初始值均取三次测试的平均值，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沼气静压排气施工工法，其特征在于，包括以下步骤：/n测量定位：根据勘察报告，确定排放孔的间距和平面位置；/n管线探测：探测地下管线的位置，确定是否对排放孔进行移位；/n静压探杆：通过静压装置将装有活动探头的探杆压至预定深度；静压装置配重不够时在排放口处钻探引孔，然后再采用静压装置将装有活动探头的探杆压至预定深度；/n排放沼气：上拔探杆查看是否有沼气；若有沼气逸出，对沼气进行排放；沼气排放完成后或无沼气逸出时，拔出探杆。/n

【技术特征摘要】
1.一种沼气静压排气施工工法，其特征在于，包括以下步骤：
测量定位：根据勘察报告，确定排放孔的间距和平面位置；
管线探测：探测地下管线的位置，确定是否对排放孔进行移位；
静压探杆：通过静压装置将装有活动探头的探杆压至预定深度；静压装置配重不够时在排放口处钻探引孔，然后再采用静压装置将装有活动探头的探杆压至预定深度；
排放沼气：上拔探杆查看是否有沼气；若有沼气逸出，对沼气进行排放；沼气排放完成后或无沼气逸出时，拔出探杆。


2.根据权利要求1所述的一种沼气静压排气施工工法，其特征在于，所述管线探测的步骤，包括：
搜集地下管线的资料；
根据地下管线的资料，在排放孔处向下挖探至原状土或下挖深度为2m；若存在管线或原状土挖深大于2m，则对排放孔进行移位并重新挖探，否则无需对排放孔进行移位；
施工场地无法进行开挖时，通过超声波探测的方式确定地下管线位置。


3.根据权利要求1所述的一种沼气静压排气施工工法，其特征在于，通过静压装置将装有活动探头的探杆压至预定深度的步骤，包括：
首先安装静压装置；
将装有活动探头的探杆的中心对准排放孔，调节静压装置至水平，然后通过静压装置将将探杆和活动探头压入至设计深度处。


4.根据权利要求1所述的一种沼气静压排气施工工法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓旭，王树才，胡雷，高崇，
申请(专利权)人：中铁十九局集团轨道交通工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11