CN103603371A - 海底环境顶管工程预清障回填顶进施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海底环境顶管工程预清障回填顶进施工方法，包括以下步骤：步骤S101，顶管施工前，对顶管沿线大块障碍物区采用水下垂直钻孔爆破清除；步骤S102，对小块障碍物区采用全回转设备进行清除；步骤S103，回填清障区，并对回填土进行加固处理。本发明最终可以实现顶管施工沿线障碍物的清除和后续顶管施工的顺利顶进。本发明特别针对海底环境，通过对顶管施工沿线的障碍物进行预清障处理，为顶管的顺利顶进创造良好施工条件，该方法适用性强，易于实现，利于控制成本和缩短工期。

Description

海底环境顶管工程预清障回填顶进施工方法
技术领域
本发明涉及顶管的施工方法，尤其是指对江河湖海底穿越环境下的顶管工程施工沿线上，存在的孤石、沉船、大范围坚硬岩层等障碍物，预先采用的爆破与全回转设备相结合进行清除，以保障后续顶管顺利顶进的一种施工方法。
背景技术
随着城市化建设高速发展和装备技术的更新进步，顶管工程因其自身非开挖式辅设管道的诸多优点，正逐渐被推广引用到各类地下工程实践中，尤以近二十年在我国沿海城市的地下工程建设应用居多。特别随着高承压、耐腐蚀的新管材的出现，顶管材料也由早期的铸铁逐渐的发展为钢筋混凝土顶管、钢顶管、玻璃钢夹砂管等多种材质，而其中的钢顶管因其能承受较大内水压、防腐能力强等优势，在江海底穿越环境下的输水工程应用中具有明显优势。
江海底穿越环境下的顶管工程施工必须要面对江海复杂的地质条件，其中就包括可能遇到的孤石、沉船、大范围坚硬岩层等障碍物的情况。顶管顶进过程中遇到上述各类障碍物时，因已经顶进一定距离的掘进机刀盘无法破碎岩石，且在海底环境下，对顶管机头工具管进行改造难度高和代价大，从而难以采用陆上施工时经常采用的工具管处钻爆法等清障方法，恶劣情况下甚或要考虑采用成本较高的绕道而行的方案，且无法排除还会遇到类似障碍的可能。基于工程实践中出现的这类情况，利用实用性强，易于实现的预清障施工方法清除障碍，可以为顶管施工顺利进行创造条件，同时能控制成本、缩短工期。
经过对现有技术文献检索发现，中国专利申请号201210139100.3，发明名称：盾构遇岩层段冲孔清障施工方法，公开号：CN102654056A，该专利自述为：一种盾构遇岩层段冲孔清障施工方法，其步骤包括：首先确定冲孔清障施工区域为全断面冲孔施工，桩孔位搭接，桩底标高低于盾构隧道底标高，并根据探测结果确定后期冲孔桩宽度范围，然后采用冲孔灌注桩钻孔施工工艺进行冲孔清障施工，冲孔清障完成后对冲孔桩进行水下导管直接压注快硬性浆液回填。该方法是应用于陆上顶管施工遇到障碍物时的一种清障施工方法，不适于在江海底环境下的顶管清障施工中应用。
发明内容
本发明所要解决的是海底环境下顶管工程施工中，对沿线上存在的孤石、沉船、大范围坚硬岩层等障碍物的清除问题，提供一种在顶管施工前对施工沿线上的障碍物采用爆破与全回转设备相结合的方法进行预清除，以保障后续顶管施工顺利进行的施工方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：
一种海底环境顶管工程预清障回填顶进施工方法，包括以下步骤：
步骤S101，顶管施工前，对顶管沿线大块障碍物区采用水下垂直钻孔爆破清除；
步骤S102，对小块障碍物区采用全回转设备进行清除；
步骤S103，回填清障区，并对回填土进行加固处理。
进一步，所述步骤S101中，所述钻孔爆破清除的具体步骤为：选用潜孔钻，并一次性钻至设计标高；用圆形塑料筒装填防水性强、爆炸性能好的岩石乳化炸药柱；采用防水的非电毫秒微差起爆网路起爆；之后用抓斗挖泥船进行清渣。
进一步，所述步骤S101中，钻孔方式选用潜孔钻，并一次性钻至设计标高处，该设计标高低于顶管设计位置。
进一步，所述步骤S101中，爆破用药采用圆形塑料筒装填的岩石乳化炸药柱。
进一步，所述步骤S101中，爆破的起爆方式为采用防水的非电毫秒微差起爆网路起爆。
进一步，所述步骤S101中，爆破之后采用抓斗挖泥船进行清渣。
进一步，所述步骤S102中，所述小块障碍物区的清除是采用钢套管钻进法的全回转钻机进行。
进一步，所述步骤S103中，所述清障区的回填方式采用分层回填。
进一步，所述步骤S103中，所述清障区回填塑性较好的利于顶管施工的出土。
进一步，所述步骤S103中，对回填土的加固处理采用门式结构体，该门式结构体将顶管包覆在其内。
进一步，所述门式结构体采用深层搅拌桩、高压旋喷桩以及冷冻法中的一种进行施工。
采用上述方案后，本发明具有如下优点：
（1）本发明在顶管施工前，对顶管施工沿线上存在的沉船、大块岩石、大范围坚硬岩层等障碍物采用水下垂直钻孔爆破清除，对深层小块岩石等障碍物采用全回转设备清除，并对清障区分层回填塑性较好的利于顶管施工的出土，同时对回填土采用门式加固处理，最终实现沿线障碍物的清除和后续顶管施工的顺利顶进。
（2）本发明主要针对江海底环境下顶管工程施工中遇到复杂地质条件，包括沿线存在的孤立岩石、沉船、大范围坚硬岩层等障碍物的情况，提出的一种顶管施工前预先清除障碍物以保障后续顶管顺利顶进的施工方法。本发明针对性、实用性强，易于实现。在为后续顶管顺利顶进创造有利条件的同时，实现控制成本和缩短工期的目的。
附图说明
图1为本发明所述施工方法的流程图；
图2为本发明所述清障区域的示意图；
图3为本发明所述回填土门式加固处理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。
本发明所揭示的是一种海底环境顶管工程预清障回填顶进施工方法，如图1所示，为本发明的流程图，该施工方法包括如下步骤：
步骤S101，顶管施工前，对顶管沿线大块岩石或大范围岩层等大块障碍物区采用水下垂直钻孔爆破清除。
如图2所示，通常顶管在海底顶进时，顶管设计位置2是位于海底岩层1之上、海底覆土之内，但有时会遇到大块岩石或大范围岩层等大块障碍物区3，也通常会遇到小块岩石等小块障碍物区4。业内通常对于小于30cm的岩石称为小块岩石，定义为小块障碍物区，而对于大于30cm的障碍物定义为大块障碍物区。
对于大块障碍物区3，采用水下垂直钻孔爆破清除。本实施例中，采用的钻孔方式和技术要求为：选用潜孔钻，一次性钻至设计标高8（如图2所示）处，爆破钻孔的设计标高8一般要低于顶管设计位置2。
本实施例中，爆破用药采用特制的圆形塑料筒装填防水性强、爆炸性能好的岩石乳化炸药柱。
本实施例中，采用的起爆和清渣方式为：采用防水的非电毫秒微差起爆网路起爆；采用抓斗挖泥船进行清渣。
步骤S102，对深层小块岩石等小块障碍物区4采用全回转设备进行清除。
本实施例中，所述全回转设备清障是采用钢套管钻进法的全回转钻机进行小块障碍物区4的清除。
步骤S103，回填清障区，并对回填土进行加固处理。
通过上述两步骤对障碍物区进行清障完成后，需要对清障区进行回填，以利于后续顶管施工出土，同时需要对回填土进行加固，以利于后续顶管的施工。
本实施例中，采用的回填方式可以为分层回填，以便使土质更密实。并且需要回填塑性较好的利于顶管施工的出土。
如图3所示，本实施例中，对回填土5的加固处理采用门式结构体6，该门式结构体6将顶管7包覆在其内，且该门式结构体6可以采用深层搅拌桩、高压旋喷桩以及冷冻法中的一种进行施工。
因本技术领域的技术人员应理解，本发明可以以许多其他具体形式实现而不脱离本发明的精神或范围。尽管业已描述了本发明的实施例，应理解本发明不应限制为这些实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本发明精神和范围之内作出变化和修改。

Claims (11)

1.一种海底环境顶管工程预清障回填顶进施工方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤S101，顶管施工前，对顶管沿线大块障碍物区采用水下垂直钻孔爆破清除；
步骤S102，对小块障碍物区采用全回转设备进行清除；
步骤S103，回填清障区，并对回填土进行加固处理。
2.根据权利要求1所述的海底环境顶管工程预清障回填顶进施工方法，其特征在于：所述步骤S101中，所述钻孔爆破清除的具体步骤为：选用潜孔钻，并一次性钻至设计标高；用圆形塑料筒装填防水性强、爆炸性能好的岩石乳化炸药柱；采用防水的非电毫秒微差起爆网路起爆；之后用抓斗挖泥船进行清渣。
3.根据权利要求1所述的海底环境顶管工程预清障回填顶进施工方法，其特征在于：所述步骤S101中，钻孔方式选用潜孔钻，并一次性钻至设计标高处，该设计标高低于顶管设计位置。
4.根据权利要求1所述的海底环境顶管工程预清障回填顶进施工方法，其特征在于：所述步骤S101中，爆破用药采用圆形塑料筒装填的岩石乳化炸药柱。
5.根据权利要求1所述的海底环境顶管工程预清障回填顶进施工方法，其特征在于：所述步骤S101中，爆破的起爆方式为采用防水的非电毫秒微差起爆网路起爆。
6.根据权利要求1所述的海底环境顶管工程预清障回填顶进施工方法，其特征在于：所述步骤S101中，爆破之后采用抓斗挖泥船进行清渣。
7.根据权利要求1所述的海底环境顶管工程预清障回填顶进施工方法，其特征在于：所述步骤S102中，所述小块障碍物区的清除是采用钢套管钻进法的全回转钻机进行。
8.根据权利要求1所述的海底环境顶管工程预清障回填顶进施工方法，其特征在于：所述步骤S103中，所述清障区的回填方式采用分层回填。
9.根据权利要求1或8所述的海底环境顶管工程预清障回填顶进施工方法，其特征在于：所述步骤S103中，所述清障区回填塑性较好的利于顶管施工的出土。
10.根据权利要求1或8所述的海底环境顶管工程预清障回填顶进施工方法，其特征在于：所述步骤S103中，对回填土的加固处理采用门式结构体，该门式结构体将顶管包覆在其内。
11.根据权利要求10所述的海底环境顶管工程预清障回填顶进施工方法，其特征在于：所述门式结构体采用深层搅拌桩、高压旋喷桩以及冷冻法中的一种进行施工。
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