[發明專利]一種適用于硬質地層的水下隧道內垂直頂升實施工法及結構

在審

• 申請號: 202110310738.8
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN112878375A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 王建倉;李毅;陳娟娟;葉雅圖;劉遠釵;王秉昌;張俊;劉晗晗;王毅;夏悟民;童軍;何文欽;燕偉;董玉國;劉玲;陳曉磁
• 申請（專利權）人: 華能霞浦核電有限公司;中交第四航務工程勘察設計院有限公司;中交(廣州)鐵道設計研究院有限公司
• 主分類號: E02D29/077
• 分類號: E02D29/077;E02D5/66;E02D3/00;E02D3/12;E21D9/06
• 代理公司: 廣州市智遠創達專利代理有限公司 44619
• 代理人: 李麗麗

本發明公開了一種適用于硬質地層的水下隧道內垂直頂升實施工法及結構，實施過程為，首先搭建海上施工平臺，在海上平臺內打設鋼護筒進入硬質穩定地層；然后在護筒保護下鉆孔置換立管頂升區的硬質地層；第三步，采用盾構法隧道修建海底主隧洞至頂升區下方；第四步，在主隧洞內通過已經置換的地層逐段垂直頂升立管至海域；第五步，將鋼護筒與上部鋼結構擴散構筑物連接；第六步，主隧洞充水，打開立管封蓋，連接海域與主隧洞實現取/排水功能。本發明能夠很好地適用于硬土、巖層等地質條件，其施工方便安全、造價經濟、有利于縮短工期、設施穩定性高、工程后期運行更安全可靠。

技術領域

本發明涉及海底取/排水隧洞設施施工技術領域，尤其涉及一種可適用在硬土、巖等硬質地層中的水下隧洞立管垂直頂升實施方案。

背景技術

目前國內外的核電站大都需要將海水引入冷凝器內循環排出給核電站“降溫”，而為了減少對海洋環境的影響，近些年建設的電站多采用隧洞形式進行取/排水工作，即在海床下建設隧道連接深海與陸域的虹吸井。考慮到水下隧洞施工的風險及為減少對海洋環境的影響，取/排水隧洞多采用盾構施工的方法建設，取/排水隧洞掘進到深海之后，通過垂直于海床與隧洞之間的立管與深海連接。目前國內對于連接立管的主流實施方案是待主隧洞施工完成后，在主隧洞內通過帶蓋子悶頂的方式將立管逐節頂出海床面，最后在海床面加蓋頭部構筑物(封蓋)，待主隧洞充水后，再拆開封蓋連通主隧洞與海水。

因該方法需要在主隧洞內悶頂立管至海床面，悶頂需要克服立管頂部的端阻力及側部的側阻力，頂升阻力較大，故目前國內已完成的垂直頂升工法僅適用上部為軟弱土層(標貫小于20擊)的工況。同時，為了方便垂直頂升施工，要求在立管位置的主隧洞需要盡可能地淺埋。而考慮到海底主隧洞的施工安全性及運營安全性，主隧洞則應盡量加大埋深，進入較好的地層內。因此對于標貫擊數較大的硬土或者巖層及主隧洞埋深較大的情況，無法采用洞內悶頂立管的工藝，轉而需要采取其他對海域影響較大、投資較大的人工島開挖等工法。

另外，對于排水隧道，為了防止立管內的帶壓水直接沖出水面，形成“泉眼”影響海洋環境，工程實踐中需要在排水立管頭部加蓋構筑物。而對于海底洋流較大的地方，為了避免頭部構筑物被海水沖走，需要制作較為龐大笨重的頭部構筑物安放在立管上方。而為了給笨重的頭部構筑物提供穩定的基礎，則需要先采用水上挖泥船清理淤泥、拋填碎石等，此舉不但需要耗費較多的工程投資，還增加了工程工期。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對現有技術存在的缺陷，提供一種施工方便安全、造價經濟、有利于縮短工期、工程后期運行更安全可靠、適用于硬質地層的水下隧道內垂直頂升實施工法及結構。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種適用于硬質地層的水下隧道內垂直頂升實施工法，其特征在于：按以下步驟進行，

第一步，搭建海上施工平臺，在施工平臺內打設護筒進入穩定地層內，并使護筒頂端露出于海水面之上；

第二步，在護筒保護下鉆孔置換立管頂升區的硬質地層；

第三步，將護筒上段與護筒下段分離，使護筒下段的頂端淹沒在海水面以下，并在護筒下段的頂端安裝臨時封蓋；

第四步，采用盾構法隧道修建海底主隧洞，主隧洞連通至護筒下段的下方；

第五步，在主隧洞內通過已經置換的地層逐段垂直頂升立管至海域，并使立管頂端淹沒在海水面以下；通過立管周邊的預埋沖水管注水泥漿對周邊換填地層進行加固，以加強固定立管；

第六步，將護筒下段與上部鋼結構擴散構筑物連接，將立管蓋在內部；

第七步，主隧洞充水，打開立管頂部的頂升封蓋，使主隧洞與海域連通實現取/排水功能。