CN101392533B - 土工大布与网绳结构水中进占施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土工大布与网绳结构水中进占施工方法，该技术是利用船只固定进占位置，然后在船上铺放底勾绳，并根据水深流速大小间隔一定距离，用练子绳将底钩绳连在一起，形成一个整体，均匀受力，在网状绳上面铺设土工布，然后用自卸车卸土、推土机向大布内推土进占。具体包括下述步骤：固定进占船只，架设龙骨，打桩、伸底勾绳、练子绳，铺土工布，推土进占，侧搂占，加宽占体。本发明的优越之处在于：1、投资成倍减少；2、速度快；3、保护生态环境；4、技术简单易操作；5、占体安全稳定，减少土体流失；6、应用范围大、易推广。

Description

土工大布与网绳结构水中进占施工方法

(一)技术领域

本发明涉及一种调水坝施工方法，特别是不使用秸料在水快速筑坝的施工方法。

(二)背景技术

为了防止黄河的主道改道并保护主体大坝的安全，经常要在水中筑调水坝。黄河水中筑调水坝目前主要有两种形式：其一，采用柳石楼厢进占技术。即以柳秸料、石料为主要材料进行施工。该技术是我们祖先在上千年治理黄河水患经验的总结，是一套非常成熟的技术，不但可以筑坝，也可应用于堵口；其二，现代块石筑坝技术，也就是使用石料代替柳秸、石料。两种方法存在以下问题：

1、柳石楼厢进占技术：该技术通常叫做黄河埽工，多年来河道整治工程水中进占多采用埽工技术。黄河埽工绝大部分是用杨、柳树梢以及高杆作物的秸杆(俗称柳秸料)及块石为材料，一层柳秸料一层块石铺垫，然后用木桩和麻绳科学的联系在一起成为大块，抛掷水中。这是千百年来人们治理黄河的重要技术和手段，至今仍在延用。主要存在以下问题：(1)使用的主要材料破坏生态环境。传统水中进占占体主要材料是大量的柳秸料和石料，需要砍大量的树枝、树头。黄河上每修一道调水坝(达到基本稳定)，一般情况下需要150万千克的柳秸料，现已有近4950道坝，计算起来大约用去74.25亿千克柳秸料，对生态破坏之大，就不言而喻了。况且这些柳秸料易腐烂，对黄河水质也产生一定污染。(2)速度慢、投资大。传统柳石进占若水深达10m以上时，昼夜不停每天也只能进十米，修一道坝往往需要一个月时间。因使用的主要料物为柳枝、石料和大量的木桩、麻绳，故投资大。(3)技术性强。在水深流急的情况下，按传统埽工技术进行施工，如果绳缆使用不当，易造成翻埽。即使各种绳缆使用得当也难免有抽签、仰脸、拨簸箕、后溃、吊膛等埽病出现。因此，传统筑坝技术很复杂、难掌握。(4)受季节性限制。柳秸料还受季节的影响。夏季施工，枝叶茂盛，但水大不宜做埽施工。春、冬季节，水小便于做埽施工，柳料只剩枝条，无法施工。(5)土体流失严重。传统柳石进占过程中，埽体和土体同步前进，相辅相成，土体作为埽体的支撑，埽体遮挡土体，但埽体透水，加之黄河滩地大部分是沙质土，遇流就走，造成大量土体被冲失。这是黄河上传统埽工技术无法解决的问题。

2、现代块石筑坝技术。投资大，且需要开山爆破，破坏自然生态环境。目前，黄河上部分地方兴起了纯块石进占的新方法，该方法虽行之有效，但块石易透水，占体断面小不能有效阻断水流，块石占体断面大了需用块石量大，投资费用高。主要存在以下几个问题：(1)速度慢、投资大。块石进占若水深达10m以上时，因进占顶面只有4m，工作面太窄，严重影响工程进度，昼夜不停每天也只能进10m左右，修一道坝往往需要一个月时间；因使用的主要料物是石料，投资大。(2)由于块石透水，造成大量土体冲失。黄河滩地大部分是沙质土，遇流就走，造成大量土体冲失；在非裹护段采用块石进占纯属浪费，且不密封，容易串水，水流淘刷坝根部位，造成坝基坍塌，土体的流失，增加工程投资。(3)在抢险及堵口中不利于口门闭气。(4)不利于就地取材，破坏生态环境。目前大部分山区都进行封山植树造林，开采区不断缩小，保护生态、爱护家园、和谐生态已刻不容缓。因此，黄河上迫切需求在人与自然和谐相处的前提下，探索黄河水中筑坝、抢险堵口的新材料、新技术、新办法。

(三)发明内容

本发明之目的在于提供一种土工大布与网绳结构水中进占施工方法。

为了实现上述的目的，本发明依据了下述的技术方案。土工大布与网绳结构水中进占施工方法步骤如下：

1、首先固定进占船只。选用一只主船和两只侧船，主船在水中置于进占位置的前方且固定；两只侧船置于主船的两端且固定，三只船组成半包围的U型。

2、架设龙骨。分别在三条船上架设龙骨，龙骨位置应在船只临占体一侧，并在龙骨两端、中间增设若干个着力点以固定龙骨。

3、打桩，伸底勾绳，练子绳。在进占位置的河岸上打一排顶桩，底勾绳一端拴系在顶桩上，一端适当拉紧放在主船上；底勾绳之间用练子绳相联系。

4、铺土工布。把卷好的大土工布卷，抬至进占作业面，在底勾绳与练子绳组成的绳网上铺布，布的一侧通过绳缆系在顶桩上，另外三侧放于三只船龙骨的外侧，布与底勾绳之间捆扎固定。

5、推土进占。大布铺好后，用自卸汽车运土至土工布前，用推土机向布内推土，土量的逐渐增多，对布的压力也逐渐增大，放布、松绳，主船靠侧向压力向河中心方向前进，继续推土向前，完成进占作业。

6、侧搂占。随着推土进占的进行，占体一节一节加长，主船和两侧船也同时向河中心方向移动，待占体底部入水下沉到河底稳定后，两侧船上的布头要适时向上裹护占体，即用麻绳拴系大布沿垂直坝轴线的方向上拉裹护占体。

7、加宽占体。随着占体的向前进行，应加宽船体后侧占体，扩大施工作业面，然后加高加宽至设计要求，并按照设计方案完成其他项目。

另外，在进占前对进占岸边，进行清障削坡，坡度1:0.5～1:1.0为宜；架设所述龙骨的高度一般距船面0.3—0.5米；打在河岸上桩顶高度应低于占面0.4～0.8米。

再有，在每块土工布即将展到头时，另选一块土工布，布幅对幅、缝对缝进行对接；大布对接好后再把多余的约2m布头铺展。当水深超过5m时，使用群绳，并根据水深和水流急缓情况，加密或减少群绳的条数。群绳也就是练子绳，与底勾绳相联系，两端放置侧船的龙骨上；每隔一道将绳的两端从侧船上将大布群起来，然后固定在位于占体的桩上；

随着占体向前推进，在占体两侧斜坡软土位置上设置滑桩，将位于船体上、下两跨角且稍偏向侧船位置上的土工布固定在所述的滑桩上；

随着占体的推进，当水深达到7m以上时，增加沿占体轴线方向底勾绳的根数。

加设底勾绳。随着占体的推进，水越来越深，流速越来越大，当水深达到7m以上时，可以增加沿占体轴线方向、上下两跨角处的底勾绳。

本发明的优越之处在于：

1、投资成倍减少：使用土工布进占的投资仅为柳石搂箱进占的48.0％、纯块石进占投资的44％。若考虑到进占占体修筑后继续上土修坝，由于柳石搂箱和纯块石占体均透水，大量土体被水冲走，则需投资更大。利用土工大布筑坝一次性进占到家，大大提高了土体利用率，并且减少了沿河群众送柳的负担，对保护环境发展农业生产都是有利的，经济社会效益可观。

2、速度快：通过试验得出，利用土工布水中进占筑坝技术进行筑坝，在平均水深7m、流速不超过2m/s的条件下，料物机械全部到位，每天能够进占的占体长度约为20m左右，100m长的丁坝只需5天就能进占到位；若采用传统柳石搂箱进占筑坝，每天进占长度约为5～6m，且需要人工、料物数量大，100m长的丁坝需要30天才能完成，比较得出，利用土工布水中进占筑坝速度是传统柳石进占速度的4倍以上。

3、保护生态环境：土工布进占，使用的主要料物是少量的木桩、麻绳、土工布和黄河沙土，没有任何破坏生态的材料，克服了传统进占和纯块石进占所用的主材——柳料和块石，都需要以破坏生态为代价。

4、技术简单易操作：从船只定位、伸底勾绳和练子绳(这些都是黄河简单熟练技术)，铺布、推土进占、大布对接、群绳等技术方面都是眼见就会的技术。其技术简单、易操作。

5、占体安全稳定，减少土体流失：大布进占隐患少，易处理且一次性进占到家，抗冲能力强，不需跟随土方就能保持占体安全稳定；同时进占一次到家闭气，背河侧几乎没有流速，土体没有冲失问题。

6、应用范围大、易推广：土工布水中进占筑坝技术，不但可以代替传统柳石水中筑坝技术，而且对于抢险、堵口以及类似该类型临时性水利工程建设等领域同样可以应用；且操作简单，易推广。

(四)附图说明

图1是本发明进占平面示意图。

图2是本发明进占启动施工示意图。

图3是本发明进占施工过程示意图。

图4是本发明滑桩、加设底勾绳示意图。

(五)具体实施方式

土工大布与网绳结构水中进占施工方法是结合传统的黄河筑坝施工技术，将土工布和桩绳技术相结合而形成的一种施工技术，利用土工布柔性、抗冲特性及桩绳结构牵拉固定作用，研究如何利用桩绳稳定大布，利用大布保护土体，快速、稳定地实施水中进占；实现就地取材，以土体代替柳秸料、块石。该技术是利用船只固定进占位置，然后在船上铺放底勾绳，并根据水深流速大小间隔一定距离，用练子绳将底钩绳连在一起，形成一个整体，均匀受力，在网状绳上面铺设土工布，然后用自卸车卸土、推土机向大布内推土进占。具体实施例如下：

黄河某河段河水急剧上提，造成滩岸坍塌严重，河水提后该段造成54坝和35坝之间的850m左右空挡的滩地不断坍塌，主流沿滩而下，原主流位置已形成浅滩。该新建工程全部为水中进占，加大了施工难度。其中的52坝设计位置在主流区内，施工难度相当大，该坝进占位置最大水深达12m，流速为1.3m/s。

一、施工机械和料物：民船3只，钢管6根，土工布17200m²，大麻绳450捆、小麻绳350捆、木桩900根、彩条布17卷、照明设备、救生衣、铅丝、手钳、手斧、菜刀、油锤、手哦、钢管、缝包机、缝包线等料物。

二、固定进占船：上述民船中长18m、宽6.5m的船作为主船1，两只长15m、宽6m的铁船作为侧船2。

主船1、侧船2通过稍缆、尾缆、横缆、过肚绳等绳缆连接固定。绳缆一端拴系在船上，另一端部分打桩固定在岸边，部分通过抛在河里的铅丝笼固定。在“进占”位置固定主船。主船固定由5条绳拴系，既船头有稍缆、横缆，船后有尾缆和横缆，中间有过肚绳。但在水深流急的情况下，前后应增设过肚绳。

侧船定位。上、下游侧船2的一端首先与主船1通过绳缆固定，越紧密越好。而后根据占体宽度，利用绳缆固定两船另一端之间的距离，一般为7—9m(占体宽度)，本次初步定为约8m。船尾拴系尾缆和横缆。三条船最终组成U形。参见附图1。

三、架设龙骨。在三条船上架设龙骨3，龙骨位置应在船只临占体8一侧的2/5处，以便铺设底勾绳5、练子绳6。鉴于本次施工船只较大，相对较稳定，龙骨架设高度为距船面0.5m，设置5个着力点，防止龙骨受力后发生变形或损坏，确保龙骨受力均匀。

四、打桩伸底勾绳、练子绳。为固定大土工布7，在大布下面设底勾绳5。为牵拉底勾绳5，在进占位置上方垂直进占方面打一排顶桩4，桩长2m，间距约1.5m，共计6根，且桩顶部高程低于占面0.5m。底勾绳5一头拴系在顶桩4上，一头适当拉紧放在主船1上，间距同桩距。底勾绳5之间以练子绳6相联系。参见附图2。

五、铺布。在大布两侧拴好绳，把卷好的大土工布卷，抬至进占作业面，在底勾绳5与练子绳6形成的强网上铺土工布。布的一端固定在顶桩4上，另一端(布卷)放于三只船龙骨的外侧。布和底勾绳用12号铅丝每间隔50cm捆扎固定。

六、推土进占。大土工布7铺好后，用自卸汽车运土至大布前，用推土机向大土工布7内推土，随着土量的逐渐增多，对土工布7的压力也逐渐增大，进占土体压着土工布7、底勾绳5、练子绳6缓慢而下，沉入河中并形成占体8。施工中应一边放松绳缆使船体前移，一边松底勾绳5与练子绳6形成的绳网，并适时展布。然后继续推土向前，完成进占作业。

随着推土进占的进行，主船1不断外移，上下游侧船2随主船1前进，一要适时放松尾缆，二要更换横缆；同时侧船2上的土工布7随侧船2前移，形成皱折，应向后及时拉展布及底勾绳，保持布、绳相对占体无位移。

七、侧搂占。随着推土进占的进行，占体8一节一节加长，主船1和两侧2船也同时向河中心外移，待占体8入水下沉到河底稳定后，两侧船2上的布头也要适时向上裹护占体8，用麻绳拴系大布沿垂直坝轴线的方向上拉裹护占体。

八、土工布对接。当一块大布即将展开到头时，再用另一块布幅宽度一样的大布与其对接，布和底勾绳用12号铅丝每间隔50cm捆扎固定。大布接好后再把多余的布头捞展，以便护缝闭气。避免占体土料从接缝处流失，继续推土进占。

九、设置群绳。当水深超过5米时，可以再使用群绳，并根据水深和水流急缓情况，加密或减少群绳的条数。所谓群绳就是练子绳，每隔一道将绳的两端从侧船上将土工布群起来，端点固定在位于占体的栓上。要求群绳必须是活扣，它可以随着大布下沉，受力要保持紧而不能断绳，一般情况下一个桩上最多栓两个绳，如果土工布到底，此绳也就完成了使命，此时，群绳可以栓死。检验的标准主要视绳的受力而定，如果绳一直不紧了，说明此时已到家了。因桩受力较大，要求用2米桩。

十、增加勾底绳。随着占体8的向前推进，水越来越深，流速越来越大，当水深达到9m以上时，为保持占体8稳定，底勾绳5增加至12根。沿占体轴线方向设有8根，间距约1m，全部搭在主船的龙骨上；上下两跨角处各2根，搭在连接主船龙骨与侧船龙骨的沙木杆上面。有效避免安全隐患，实现顺利进占。

十一、设置滑桩。随着占体8向前推进，水深变急、河势条件比较恶劣，这时在占体8两侧斜坡软土位置上设置滑桩，将位于船体上、下两跨角且稍偏向侧船位置上的土工布8固定在所述的滑桩上；设置滑桩即有利于大布随土体沉落入底，还减轻了船只、底勾绳的受力，而且，有助于进占体的稳定，特别是对上、下游两侧船与主船夹角处的大布起到了很好的保护作用。由于临河侧水流冲力较大，滑绳长度设计为6～8m，背河侧水流冲力相对较小，滑绳长度设计为4～6m。

十二、加宽占体。随着占体8的向前推进，应加宽船体后侧占体，扩大施工作业面，增加占体稳定性，保证工程顺利实施。

十三、临河侧抛石裹护。本次试验占体位置选定在坝体临河侧，即占体临河侧边坡也就是坝体临河侧边坡。由于进占处水深流急，为有效保护占体，不使其后溃、坍塌，当进占到裹护段时，在临河侧抛石护坡。

十四、加高、加宽坝体到达设计要求，整修坡度、边坡植草等附属工程都按照设计内容完成。

Claims (5)

1.土工大布与网绳结构水中进占施工方法，其特征在于施工方法步骤如下：

A、固定进占船只：选用一只主船(1)和两只侧船(2)，主船(1)在水中位于进占位置的前方且固定；两只侧船(2)水中位于主船(1)的两端且固定，三只船组成半包围的U型；

B、架设龙骨：分别在三条船上架设龙骨(3)，龙骨(3)位置应在船只临占体(8)一侧距船边沿，距离约为船宽的2/5处，并在龙骨(3)两端、中间增设若干个着力点以固定龙骨；

C、打桩，伸底勾绳，练子绳：在进占位置的河岸上打一排顶桩(4)，底勾绳(5)一端拴系在顶桩(4)上，一端适当拉紧放在主船(1)上；底勾绳(5)之间用练子绳(6)相联系；

D、铺土工布：把卷好的大土工布(7)卷，抬至进占作业面，放于三只船龙骨(3)的外侧，展布铺在底勾绳(5)与练子绳(6)组成的绳网上，土工布(7)与底勾绳(5)之间捆扎固定，土工布(7)展开的外侧通过系绳缆拴在顶桩(4)上；

E、推土进占：土工布(7)铺好后，用自卸汽车运土至土工布前，用推土机向布内推土，随着土量的逐渐增多，对布的压力也逐渐增大，放布、松绳，主船(1)向河中心方向前进，继续推土向前，完成进占作业；

F、侧搂占：随着推土进占向前行进，后端占体(8)加长，主船(1)和两侧船(2)也同时向河中心方向移动，待占体(8)底部下沉到河底稳定后，两侧船(2)上的布头要适时向上裹护占体(8)，即用绳拴系大布沿垂直坝轴线的方向上裹护占体(8)固定在占体上；

L：加宽占体：随着占体(8)的向前进行，应加宽船体后侧占体(8)，扩大施工作业面，然后加高加宽至设计要求。

2.根据权利要求1所述的土工大布与网绳结构水中进占施工方法，其特征在于在进占前对进占岸边，进行清障削坡，坡度1∶0.5～1∶1.0。

3.根据权利要求1所述的土工大布与网绳结构水中进占施工方法，其特征在于步骤B架设龙骨的高度距船面0.3-0.5米。

4.根据权利要求1所述的土工大布与网绳结构水中进占施工方法，其特征在于步骤C打入的桩顶部高程应低于占面0.4～0.8米。

5.根据权利要求1所述的土工大布与网绳结构水中进占施工方法，其特征在于当水深流急，河势条件恶劣时，要设置群绳和滑桩，并加设底勾绳。

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