[发明专利]一种适用于硬质地层的水下隧道内垂直顶升实施工法及结构

说明书

本发明公开了一种适用于硬质地层的水下隧道内垂直顶升实施工法及结构，实施过程为，首先搭建海上施工平台，在海上平台内打设钢护筒进入硬质稳定地层；然后在护筒保护下钻孔置换立管顶升区的硬质地层；第三步，采用盾构法隧道修建海底主隧洞至顶升区下方；第四步，在主隧洞内通过已经置换的地层逐段垂直顶升立管至海域；第五步，将钢护筒与上部钢结构扩散构筑物连接；第六步，主隧洞充水，打开立管封盖，连接海域与主隧洞实现取/排水功能。本发明能够很好地适用于硬土、岩层等地质条件，其施工方便安全、造价经济、有利于缩短工期、设施稳定性高、工程后期运行更安全可靠。

技术领域

本发明涉及海底取/排水隧洞设施施工技术领域，尤其涉及一种可适用在硬土、岩等硬质地层中的水下隧洞立管垂直顶升实施方案。

背景技术

目前国内外的核电站大都需要将海水引入冷凝器内循环排出给核电站“降温”，而为了减少对海洋环境的影响，近些年建设的电站多采用隧洞形式进行取/排水工作，即在海床下建设隧道连接深海与陆域的虹吸井。考虑到水下隧洞施工的风险及为减少对海洋环境的影响，取/排水隧洞多采用盾构施工的方法建设，取/排水隧洞掘进到深海之后，通过垂直于海床与隧洞之间的立管与深海连接。目前国内对于连接立管的主流实施方案是待主隧洞施工完成后，在主隧洞内通过带盖子闷顶的方式将立管逐节顶出海床面，最后在海床面加盖头部构筑物(封盖)，待主隧洞充水后，再拆开封盖连通主隧洞与海水。

因该方法需要在主隧洞内闷顶立管至海床面，闷顶需要克服立管顶部的端阻力及侧部的侧阻力，顶升阻力较大，故目前国内已完成的垂直顶升工法仅适用上部为软弱土层(标贯小于20击)的工况。同时，为了方便垂直顶升施工，要求在立管位置的主隧洞需要尽可能地浅埋。而考虑到海底主隧洞的施工安全性及运营安全性，主隧洞则应尽量加大埋深，进入较好的地层内。因此对于标贯击数较大的硬土或者岩层及主隧洞埋深较大的情况，无法采用洞内闷顶立管的工艺，转而需要采取其他对海域影响较大、投资较大的人工岛开挖等工法。

另外，对于排水隧道，为了防止立管内的带压水直接冲出水面，形成“泉眼”影响海洋环境，工程实践中需要在排水立管头部加盖构筑物。而对于海底洋流较大的地方，为了避免头部构筑物被海水冲走，需要制作较为庞大笨重的头部构筑物安放在立管上方。而为了给笨重的头部构筑物提供稳定的基础，则需要先采用水上挖泥船清理淤泥、抛填碎石等，此举不但需要耗费较多的工程投资，还增加了工程工期。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种施工方便安全、造价经济、有利于缩短工期、工程后期运行更安全可靠、适用于硬质地层的水下隧道内垂直顶升实施工法及结构。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种适用于硬质地层的水下隧道内垂直顶升实施工法，其特征在于：按以下步骤进行，

第一步，搭建海上施工平台，在施工平台内打设护筒进入稳定地层内，并使护筒顶端露出于海水面之上；

第二步，在护筒保护下钻孔置换立管顶升区的硬质地层；

第三步，将护筒上段与护筒下段分离，使护筒下段的顶端淹没在海水面以下，并在护筒下段的顶端安装临时封盖；

第四步，采用盾构法隧道修建海底主隧洞，主隧洞连通至护筒下段的下方；

第五步，在主隧洞内通过已经置换的地层逐段垂直顶升立管至海域，并使立管顶端淹没在海水面以下；通过立管周边的预埋冲水管注水泥浆对周边换填地层进行加固，以加强固定立管；

第六步，将护筒下段与上部钢结构扩散构筑物连接，将立管盖在内部；

第七步，主隧洞充水，打开立管顶部的顶升封盖，使主隧洞与海域连通实现取/排水功能。