CN101666073A - 钢板桩江河、湖泊堤防堵口施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢板桩江河、湖泊堤防堵口施工方法，可有效解决江河、湖泊的快速防洪、抢险，减轻灾害的问题，其技术方案是，首先，对决口口门两端的堤头打边桩，做U型钢板桩裹头防护处理，防水流冲刷扩大决口口门；其次，在决口口门之间架设水上平台浮桥，作为水上打桩平台和运输钢板桩的交通通道；第三，在决口口门上游临河修筑挑水坝，挑溜外移，减少决口处流量和冲刷；第四，实施钢板桩合龙闭气，围堰顶部采用一层工字钢以围檩形式支护，中间纵向支承采用H钢，按5m间距布置，合龙后围堰抽砂回填，撤除平台浮桥，本发明施工速度快、效率高、质量好、应用范围广、方法简单、易施工应用，有效运用于对江河、湖泊决口堵口，减轻灾害，经济和社会效益巨大。

Description

钢板桩江河、湖泊堤防堵口施工方法

一、技术领域

本发明涉及江河、湖泊堵口方法，特别是一种钢板桩江河、湖泊堤防堵口施工方法。

二、背景技术

洪水灾害是当今世界上给人类带来巨大损失的自然灾害之一。受自然地理特点和社会经济条件的制约，我国洪涝灾害历来十分严重，全国约有三分之二的地区存在着不同类型和不同程度的洪水灾害，其发生的频率和严重程度在世界上也是较为突出的。上世纪九十年代以来，我国多次出现全国性的特大洪水，累计损失超过9000多亿元。防洪减灾成为我国面临的一项重大而紧迫的任务。

江河、湖泊堤防是我国防洪工程体系的重要组成部分，目前我国建有各类堤防250000km，其中主要堤防65700km。受社会、经济条件和历史原因的影响，我国现有堤防存大三大问题：堤基条件差、堤身材料和建筑质量差、堤后坑塘多等多种隐患。江河、湖泊堤防受洪水、雨涝、风暴潮以及地震的袭击，当洪水超过堤防的抗御能力，或者洪水长时间浸泡堤防出险抢护不当都会造成决口。

发生决口后，在适当时机对决口口门进行封堵的工程简称堵口。河床高于两岸地面的“悬河”决口，大多要形成全河夺流，如不堵口复堤，长期过水即造成河流改道；河床低于两岸地面的决口，只有一部分河水流入决口口门，当河水位退落后，决口口门过流减少或断流。因此，堤防堵口有堵旱口和堵水口的区别。本发明所称的堵口是指堵水口，即在决口发生后，将通过决口口门的水流用各种办法拦截、封堵，使水流完全回归老河道。这种堵口，难度较大。

目前经常使用的堵口方法，主要是较为传统的土石堵口、石笼堵口、石笼串、四面体混凝土及钢木土石组合坝堵口技术等，但均受到决口口门外水深、流速、落差、土质等条件限制，对于大水深、高流速、大落差的决口，不得不采用沉船或构筑月型围堰等辅助方式减小流速，分散落差。这些技术实施困难较多、作业效率低、施工时间长，作业人员危险系数高等问题。而且需要耗费大量的人力、物力，因此研究和开发现代科技条件下的堵口设备和方法，以达到快速有效地封堵溃口的目的，最大限度地降低洪灾损失和人员伤亡，是一项亟待解决的重大技术难题。

三、发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种钢板桩江河、湖泊堤防堵口施工方法，可有效解决江河、湖泊的快速防洪、抢险，减轻灾害的问题，其技术方案是，首先，对决口口门两端的堤头打边桩，做U型钢板桩裹头防护处理，防水流冲刷扩大决口口门；其次，在决口口门之间架设水上平台浮桥，作为水上打桩平台和运输钢板桩的交通通道；第三，在决口口门上游临河修筑挑水坝，挑溜外移，减少决口处流量和冲刷；第四，实施钢板桩合龙闭气，当决口口门深度小于15m时，直接在堤防轴线实施U型钢板桩合龙闭气，形成“一”字形U型钢板桩围堰结构，当决口口门深度大于15m时，在决口水平面上游呈斜向打U型钢板桩筑挑水坝，在挑水坝坝段实施钢板桩合龙闭气形成“人”字形U型钢板桩围堰结构，围堰顶部采用一层工字钢以围檩形式支护，中间纵向支承采用H钢，按5m间距布置，合龙后围堰抽砂回填，撤除平台浮桥。

本发明施工速度快、效率高、质量好、应用范围广、方法简单、易施工应用，有效运用于对江河、湖泊决口堵口，减轻灾害，经济和社会效益巨大。

四、附图说明

图1为本发明钢板桩抢筑裹头范围示意图。

图2为本发明打边桩示意图。

图3为本发明决口口门深度小于15m的施工布置示意图。

图4为本发明决口口门深度大于15m的施工布置示意图。

图5为本发明双排钢板桩围堰示意图。

图6为本发明H钢板加强支护结构图(其中，A为U型钢板，B为H型钢板)。

图7为本发明施工水上打桩和移动水上作业平台示意图。

图8为本发明决口口门深度小于15m的钢板桩合龙闭气结构图。

图9为本发明决口口门深度大于15m的钢板桩合龙闭气结构图。

五、具体实施方式

以下结合附图和具体情况对本发明的具体实施方式作详细说明。

由图1至图9所示，在具体施工中，本发明是通过以下步骤实现的：

第一步：用钢板桩抢筑裹头

首先对决口口门两端的堤头打边桩，做U型钢板桩裹头防护处理(如图1、图2所示)，以防水流冲刷扩大决口口门，裹护范围依据土质和冲刷情况而定，一般裹头U型钢板桩在决口口门两岸上20-30m分别打桩，将决口两侧包裹起来，即称裹头，裹头钢板桩采用长15-24m拉森IV型(4号)钢板桩，24m拉森IV型钢板桩由2根12m拉森IV型钢板桩连接而成(以下同)；

第二步：架设水上平台浮桥

在决口口门之间架设水上平台浮桥(见图3所示)，作为水上打桩平台和运输钢板桩的交通通道，水上作业平台与岸边钢板桩相连固定或抛锚固定；

第三步：在决口口门上游临河修筑挑水坝，挑溜外移，钢板桩进占，减少决口处流量和冲刷，钢板桩挑水坝顶部高出预测最高水位0.5m，挑水坝长为30-50m，方法是：

平台浮桥建成后，由打桩机在平台浮桥上(上游)决口间进行水上打桩，一边在决口之间打U型钢板桩，一边在两U型钢板桩之间安装钢结构水平联系导梁，两U型钢板桩之间再打U型钢板桩，与两U型钢板桩之间的水平联系导梁连接固定，在打桩时，为缓和决口口门的流势，根据决口口门河势情况，在决口口门上游临河修筑U型钢板桩挑水坝，挑溜外移，在决口挑流进占范围内，采用单排或双排U型钢板桩，双排U型钢板桩两排间距为3m，当决口口门深度小于15m时，直接在堤防轴线实施钢板桩进占，形成“一”字形钢板桩围堰结构，当决口口门深度大于15m时，挑水坝按决口水平面上游倾斜30-60°角，在挑水坝坝段实施钢板桩进占形成“人”字形钢板桩围堰结构，并在决口口门流速大于3m/s(3米/秒)时采用H钢板桩进行支护，单排或双排钢板桩采用长15-24m的拉森IV型钢板桩(见图4所示)；钢板桩顶部采用一层2I40工字钢以围檩形式支护，中间纵向支承采用200mm×500mm壁厚10mm的H钢，按5m间距布置(如图5所示)；为增强工字钢围檩抗弯刚度，在每根H钢两端用2I30型工字钢作为斜撑加强，钢板桩施工采用水上平台浮桥，一艘25t浮吊或40t打拔桩机实施沉桩(见图7所示)，另外，在没有条件安装浮桥作业时，可考虑使用钢浮箱水上作业平台或船只作业；

在口门上游临河修筑挑水坝，主要目的是减少进入口门的流量、降低口门冲刷、降低合龙闭气难度，通过水槽试验和数学模型计算分析得知，挑水坝沿坝前上游面流速逐渐增大，到坝头为最大，流向也逐渐改变，趋向河中；挑水坝束窄水流，使流线加密，坝后出现回流，漩涡区范围随挑水坝占河宽度的加大而加大；

第四步：钢板桩合龙闭气

U型钢板桩周圈咬合紧密(如图6所示)，进行止水。

当决口口门深度小于15m时，直接经连接体在堤防轴线实施钢板桩合龙闭气，形成“一”字形钢板桩围堰结构(如图8所示)，当决口口门深度大于15m时，先修筑与决口水平面向上水(上游)一侧呈斜向(30-60°角)的挑水坝，再经连接体在挑水坝坝段实施钢板桩合龙闭气，形成“人”字形钢板桩围堰结构(如图9所示)，决口口门流速大于3m/s(3米/秒)部位采用H钢板桩围堰进行支护，中间纵向由H钢作支承，间距为5m，通过分析挑流坝坝头流速最大、冲刷坑最深，所以合龙位置选在距离挑水坝坝头10m处合龙闭气相对容易，合龙后围堰抽砂回填，撤除平台浮桥，此处的连接体为纵向两边有环扣的长板钢体，其长度同U型钢板桩，宽度与合龙闭气宽度相同(即合龙对接间隙大小相同)。

U型钢板桩两侧有导槽，具有定位导向作用，在水下和大流速条件下也容易控制钢板桩的方向和垂直度，在堵口进占过程中加上水平导梁的控制作用，钢板桩容易控制和稳定，钢板桩一次生根，抗冲能力强，不需要其它辅助加固，减少抢险次数。

本发明采用U型钢板桩，使抢筑裹头、进占、合龙、闭气一体化快速完成，堵口技术简单实用。与传统堵口方法相比减少人力80％、减少物力投入50％，缩短堵口时间，100m的口门只需要1至2天时间即可完成堵口。施工速度快，打拔桩效率高。据单桩试验，打拔12m的试验桩平均150根/天，甚至高达180根/天。钢板桩及钢板桩施工设备分布广泛，民间市场储备有千吨级钢板桩。打桩设备可适应打拔U型钢板桩，H型钢板桩等，调用及时方便，并可回收重复使用。施工技术成熟，打桩质量好，一次性对桩成功率可达98％。桩体不易产生扭曲变形，垂直度高，一致性好，可操作性强。只要具有挖掘机操作基础的操作手可轻易操作。夹桩、打桩、拔桩、放桩、吊桩都可由操作手完成。

钢板桩堵口技术适用于不同地区和流域堤防堵口，可解决堤防水深堵口重大技术难题。钢板桩堵口技术创新对于提升防汛抢险水平，特别是堵口技术具有重大推动作用和社会安全保障价值。该发明可直接应用于黄河防洪工程堵口抢险及河道治理工程建设中，同时也可应用于其他流域防洪工程堵口抢险。另外，随着人们对生态环境保护意识的增强，柳秸料的收集和石料的开采将变得更加困难，因此钢板桩堵口技术能满足时代的发展要求，具有良好的推广应用前景，经济和社会效益巨大。

Claims (4)

1、一种钢板桩江河、湖泊堤防堵口施工方法，其特征在于，由以下步骤实现：首先，对决口口门两端的堤头打边桩做U型钢板桩裹头防护处理，防止水流冲刷扩大决口口门；其次，在决口口门之间架设水上平台浮桥，作为水上打桩平台和运输钢板桩的交通通道；第三，在决口口门上游临河修筑挑水坝，挑溜外移，减少决口处流量和冲刷；第四，实施钢板桩合龙闭气，当决口口门深度小于15m时，直接在堤防轴线实施U型钢板桩合龙闭气，形成“一”字形U型钢板桩围堰结构；当决口口门深度大于15m时，在决口水平面上游呈斜向打U型钢板桩筑挑水坝，在挑水坝坝段实施钢板桩合龙闭气形成“人”字形U型钢板桩围堰结构，围堰顶部采用一层工字钢以围檩形式支护，中间纵向支承采用H钢，按5m间距布置，合龙后围堰抽砂回填，撤除平台浮桥。

2、根据权利要求1所述的钢板桩江河、湖泊堤防堵口施工方法，其特征在于，由以下步骤实现：

第一步：用钢板桩抢筑裹头，首先对决口口门两端的堤头打边桩，做U型钢板桩裹头防护处理，裹头U型钢板桩在决口口门两端岸上20-30m分别打桩，将决口两侧包裹起来，裹头钢板桩采用长15-24m拉森IV型钢板桩；

第二步：架设水上平台浮桥，在决口口门之间架设水上平台浮桥，作为水上打桩平台和运输钢板桩的交通通道，水上作业平台与岸边钢板桩相连固定或抛锚固定；

第三步：在决口口门上游临河修筑挑水坝，挑溜外移，钢板桩进占，减少决口处流量和冲刷，钢板桩挑水坝顶部高出预测最高水位0.5m，挑水坝长为30-50m，方法是：

平台浮桥建成后，由打桩机在平台浮桥上游决口间一边在决口之间打U型钢板桩，一边在两U型钢板桩之间安装钢结构水平联系导梁，两U型钢板桩之间再打U型钢板桩，与两U型钢板桩之间的水平联系导梁相联固定，在打桩时，为缓和决口口门的流势，在决口口门上游临河修筑U型钢板桩挑水坝，挑溜外移，在决口挑流进占范围内，采用单排或双排U型钢板桩，双排U型钢板桩两排间距为3m，当决口口门深度小于15m时，直接在堤防轴线实施钢板桩进占，形成“一”字形钢板桩围堰结构，当决口口门深度大于15m时，挑水坝按决口水平面上游倾斜30-60°角，在挑水坝坝段实施钢板桩进占形成“人”字形钢板桩围堰结构，并在决口口门流速大于3m/s采用H钢板桩进行支护，单排或双排钢板桩采用长15-24m的拉森IV型钢板桩，钢板桩顶部采用一层2I40工字钢以围檩形式支护，中间纵向支承采用200mm×500mm壁厚10mm的H钢，按5m间距布置，在每根H钢两端用2I30型工字钢作为斜撑加强，钢板桩施工采用水上平台浮桥，25t浮吊或40t打拔桩机实施沉桩，或用钢浮箱水上作业平台或船只作业；

第四步：钢板桩合龙闭气，U型钢板桩周圈咬合紧密，进行止水；

当决口口门深度小于15m时，直接经连接体在堤防轴线实施钢板桩合龙闭气，形成“一”字形钢板桩围堰结构，当决口口门深度大于15m，先修筑与决口水平面向上游一侧呈斜向30-60°角的挑水坝，再经连接体在挑水坝坝段实施钢板桩合龙闭气，形成“人”字形钢板桩围堰结构，决口口门流速大于3m/s部位采用H钢板桩围堰进行支护，中间纵向由H钢作支承，间距为5m，合龙后围堰抽砂回填，撤除平台浮桥。

3、根据权利要求2所述的钢板桩江河、湖泊堤防堵口施工方法，其特征在于，所说的连接体为纵向两边有环扣的长板钢体，其长度同U型钢板桩、宽度与合龙闭气宽度相同。

4、根据权利要求1或2所述的钢板桩江河、湖泊堤防堵口施工方法，其特征在于，所说的长15-24m拉森IV型钢板桩，其中24m拉森IV型钢板桩为2根12m长的拉森IV型钢板桩连接而成。

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