水下浅覆土软弱地层顶管抗浮施工方法技术

本发明专利技术公开了一种水下浅覆土软弱地层顶管抗浮施工方法，包括以下步骤：S1.在顶管施工前，对浅覆土软弱地层进行旋喷加固预处理；S2.顶进过程中在管节内部放置预制混凝土块进行压重，配重重量应根据不同位置处顶管管节所受到的上浮力来确定；S3.在混凝土块的后方，通过管底放泥和管顶注泥的方式减小管节所受浮力，顶管贯通后，对管底和管顶的开孔/预留孔封堵。本发明专利技术可以高效地防止管节上浮，避免管节上浮给工程带来不必要的麻烦。给工程带来不必要的麻烦。给工程带来不必要的麻烦。

【技术实现步骤摘要】
水下浅覆土软弱地层顶管抗浮施工方法


[0001]本专利技术涉及顶管施工领域。更具体地说，本专利技术涉及一种水下浅覆土软弱地层顶管抗浮施工方法。

技术介绍

[0002]近年来，顶管法因其开挖量小、对周围环境影响小、安全高效等优点，在城市给排水管道、电力输送管道、综合管廊等建设方面的应用越来越多，各大城市相继出现多条下穿大江、大河及湖泊的顶管。水下顶进施工常常面临浅覆土及软弱地层，因而顶管抗浮是需要解决的技术难题之一。若施工过程中采取的抗浮措施不当，将会引起管节上拱，轻则导致成型隧道质量不满足要求；重则导致顶进失败，造成人员伤害和设备损坏。
[0003]目前，顶管施工中主要的抗浮措施是通过在管内放置砂袋或其他配重块进行压重。然而，单一的压重方式有时难以抵抗住巨大的浮力，实际抗浮效果并不明显，并且盲目地在管内增加配重也可能对管节本身结构造成一定影响。因此需要研发一种更系统、更综合的顶管抗浮施工方法，以保证顶管以良好的姿态顺利、安全穿越水下浅覆土软弱地层。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是要解决上述
技术介绍
的不足，提供一种系统、综合、高效的顶管抗浮施工方法。
[0005]本专利技术解决此技术问题所采用的技术方案是：一种水下浅覆土软弱地层顶管抗浮施工方法，包括以下步骤：
[0006]S1.在顶管施工前，对浅覆土软弱地层进行旋喷加固预处理；
[0007]S2.顶进过程中在管节内部放置预制混凝土块进行压重，配重重量应根据不同位置处顶管管节所受到的上浮力来确定；
[0008]S3.在混凝土块的后方，通过管底放泥和管顶注泥的方式减小管节所受浮力，顶管贯通后，对管底和管顶的开孔/预留孔封堵。
[0009]优选的是，所述S1中旋喷加固预处理的加固位置为顶管设计位置上方及两侧，加固范围为管节轴线2D范围内设置有旋喷桩，D为管节外径，顶部或两侧旋喷桩与管节垂直距离有至少50cm的距离。
[0010]优选的是，所述S1中旋喷加固预处理的流程包括：桩位放样、钻机就位、钻进施工、喷射注浆。
[0011]优选的是，所述S2中顶管管节所受到的上浮力为下式，式中：ρ为水的密度，g为重力加速度，D为管节外径，L为顶管进入浅覆土区域的长度；
[0012][0013]优选的是，混凝土块通过始发井处吊放至井下管节内部；管节内部铺设滑轨，并通过管内滑轮平板车运输至浮力较大区域进行压载；
[0014]顶进过程中管节会随着顶进方向进行移动，管节移动时，同步在管内使用卷扬机将配重滑轮平板车拉回，使混凝土块稳定在浮力较大区域。
[0015]优选的是，所述S3中管底放泥或者管顶注泥需要在管节内部开孔或者在管节预制时预留孔，开孔完成后安装球阀钢管，连接注泥管路和放泥管路，进行管底放泥和管顶注泥；
[0016]所述注泥管路和放泥管路上均安装有流量计，注泥和放泥是两个同步的过程，应确保放泥量和注泥量一致。
[0017]优选的是，所述管顶注泥采用的是克泥效液或黄泥。
[0018]优选的是，还包括：S4.常规顶进时，始发井处主顶油缸合力位置一般是中轴线偏下方，当管节所受浮力较大而出现上拱现象时，可通过调整井内油缸架对应的工作油缸，使主顶油缸的中心合力调整至中轴线偏上。
[0019]优选的是，还包括：S5.对于长距离顶管，启用中继间。
[0020]优选的是，还包括：S6.当顶管隧道贯通之后，对全线管节壁后进行浆液置换，将润滑泥浆置换为可凝固的水泥浆；对于上浮力较大的区域，可利用管节内的减摩注浆孔对管节周边土体进行注浆加固。
[0021]本专利技术至少包括以下有益效果：水下浅覆土软弱地层顶管抗浮施工方法通过预先对浅覆土软弱地层进行加固处理，顶进过程中管内压载、管顶注泥、管底放泥、调整主顶油缸合力位置、适时启用中继间等综合、系统的措施，可以高效地防止管节上浮，避免管节上浮给工程带来不必要的麻烦。
[0022]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0023]图1为本专利技术所述施工方法的示意图；
[0024]图2为本专利技术所述施工方法的施工流程图；
[0025]图3为管节内压重示意图；
[0026]图4为管节内压重侧视图；
[0027]图5为管底放泥、管顶注泥示意图；
[0028]图6为管底放泥、管顶注泥示意图二；
[0029]图7为管底放泥、管顶注泥总体施工流程图；
[0030]图8为管顶注克泥效施工流程图。
[0031]1.顶管机、2.管节、3.始发井、4.旋喷加固、5.管内压重、6.管顶注泥、7.管底放泥、8.注泥泵、501.混凝土块、502.滑轮平板车、503.滑轨、504.钢丝绳、601.注泥孔球阀、701.放泥孔球阀。
具体实施方式
[0032]下面结合附图对本专利技术进行详细、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本专利技术。在结合附图对本专利技术进行说明前，需要特别指出的是：本专利技术中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况
下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。
[0033]此外，下述说明中涉及到的本专利技术的实施例通常仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0034]以下结合附图及实施对本专利技术作进一步的详细说明，其具体实施过程如下：
[0035]如图1～8所示，本专利技术提供一种水下浅覆土软弱地层顶管抗浮施工方法，包括以下步骤：
[0036]S1.在顶管施工前，对浅覆土软弱地层进行旋喷加固4预处理；
[0037]S2.顶进过程中在管节2内部放置预制混凝土块501进行管内压重5，配重重量应根据不同位置处顶管管节2所受到的上浮力来确定；
[0038]S3.在混凝土块501的后方，通过管底放泥7和管顶注泥6的方式减小管节2所受浮力，顶管贯通后，对管底和管顶的开孔/预留孔封堵，具体为：管外注浆，采用铁堵头封头后，再用环氧砂浆将管内沉孔填实、抹平，以防锈蚀。
[0039]在上述技术方案中，水下浅覆土软弱地层顶管抗浮施工方法通过预先对浅覆土软弱地层进行加固处理，顶进过程中管内压载、管顶注泥6、管底放泥7、调整主顶油缸合力位置、适时启用中继间等综合、系统的措施，可以高效地防止管节2上浮，避免管节2上浮给工程带来不必要的麻烦。
[0040]本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述S1中旋喷加固4预处理的加固位置为顶管设计位置上方及两侧，加固范围为管节2轴线2D范围内设置有旋喷桩，D为管节2外径，顶部或两侧旋喷桩与管节2垂直距离有至少50cm的距离，即旋喷桩的设置范围为绕管节2外周的环向50～2D，且位于管节2的两侧和顶部。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水下浅覆土软弱地层顶管抗浮施工方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.在顶管施工前，对浅覆土软弱地层进行旋喷加固预处理；S2.顶进过程中在管节内部放置预制混凝土块进行压重，配重重量应根据不同位置处顶管管节所受到的上浮力来确定；S3.在混凝土块的后方，通过管底放泥和管顶注泥的方式减小管节所受浮力，顶管贯通后，对管底和管顶的开孔/预留孔封堵。2.如权利要求1所述的水下浅覆土软弱地层顶管抗浮施工方法，其特征在于，所述S1中旋喷加固预处理的加固位置为顶管设计位置上方及两侧，加固范围为管节轴线2D范围内设置有旋喷桩，D为管节外径，顶部或两侧旋喷桩与管节垂直距离有至少50cm的距离。3.如权利要求1或2所述的水下浅覆土软弱地层顶管抗浮施工方法，其特征在于，所述S1中旋喷加固预处理的流程包括：桩位放样、钻机就位、钻进施工、喷射注浆。4.如权利要求1所述的水下浅覆土软弱地层顶管抗浮施工方法，其特征在于，所述S2中顶管管节所受到的上浮力为下式，式中：ρ为水的密度，g为重力加速度，D为管节外径，L为顶管进入浅覆土区域的长度；5.如权利要求1或4所述的水下浅覆土软弱地层顶管抗浮施工方法，其特征在于，混凝土块通过始发井处吊放至井下管节内部；管节内部铺设滑轨，并通过管内滑轮平板车运输至浮力较大区域进行压载；顶进过程中管节会随着顶进...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨钊，陈培帅，姬付全，崔旭辉，李勇智，杨睿，杨雷，卢海军，陈春林，李雪松，任梦，黄威，李嘉成，曾德星，赵旭，刘涛，陈枫，李德杰，罗会武，饶为胜，邱敏，张瑞元，肖靖，邓志强，曾旭涛，许超，袁青，江鸿，高如超，熊齐欢，杨林，熊栋栋，张飞雷，宋相帅，温博为，
申请(专利权)人：中交第二航务工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：