CN1019917C - 土工布护岸工程基础构造方法及设备 - Google Patents

Abstract

土工护岸基础工程构造方法及设备主要用于修筑驳岸、码头、桥基、导流防护等护岸工程的基础工程。本构造方法，是利用一种土工布水力沉铺机向土基中垂直或倾斜地沉铺一层土工布或塑料布，形成一防水隔离层。利用廉价的水泥稳定土或水泥稳定砂砾或硅化加固土或原有土基，构成基础主体，采用这种构造方法，可有效地防止水对护岸工程基础的冲刷侵蚀，节省大量的水泥、块石等建筑材料，与采用传统的重力式结构相比，可降低工程造价80%以上。

Description

本发明涉及一种用土工布（涤、丙、维、晴、锦纶等聚合物材料）或塑料布（聚乙烯类材料），构筑护岸工程基础的构造方法，以及构筑这种基础工程的施工设备。本发明所述的方法及设备主要用于修筑驳岸、码头、桥基、导流防护等护岸工程的基础工程。

一般在修筑驳岸、码头、桥基、导流防护等护岸工程时，为防止护岸工程的基础被河水冲毁，通常采用的方法是用块石砌筑深5～10m的重力式基础。采用这种构造方法，在施工时需要打设板桩、围堰、抽水、挖基、砌筑圬工、回填土等多道工序。工程量大，造价高。近几年，也开始采用了一些新的护岸工程基础的构造方法。如板桩挡土墙，锚杆挡土墙等。（参见中国建筑工业出版社出版的《基础工程手册》主编：美国H·F·温特科恩、方晓阳;铁道部第一设计院主编的《铁路工程设计技术手册》中《路基》的第七篇《挡土墙》）。采用上述新方法，需要大量的钢筋水泥，及复杂的施工机具设备，工程造价同样较高。

在以往的公路工程技术中，土工布主要用来平铺在淤泥土或软质土的路基上，以防止翻浆和土浆对颗粒料的污染。或者铺设在裸露在地面的路基边坡、堤岸、滑坡等构造物的表面，以防止水和波浪的冲刷、侵蚀。实践证明，这种方法具有很好的效果。（参见《公路工程地质》第三卷、第四期中《土工织物的开发研究-道 路工程用织物的简介》）。

本发明的目的，在于提供一种用土工布或塑料布以及原有土基或水泥稳定土等土基材料构筑护岸工程基础的构造方法，以及在不开挖土基的情况下向地下沉铺土工布（塑料布）的施工设备以节省钢材、水泥，简化施工工艺，降低工程造价。

实现上述目的方法，是利用土工布或者塑料布（以下统称土工布）的防水特性，在准备修筑护岸工程的河床基础上，沿着需要防止河水冲刷的一侧，按设计计算的深度，向下垂直或倾斜铺设一层土工布。土工布的下端用与土工布相连的砼滚筒锚固在土基中。相邻两土工布之间，用机械法锁紧连接，或用化学法粘接，形成护岸工程地下土基基础的防水隔离层。在土工布防水隔离层后面的护岸工程基础的主体可用原有土基、水泥稳定土、水泥稳定砂砾或者硅化加固的土基构筑。由于有埋设在地下的土工布，将护岸工程的土基基础与河水分开，形成一道防水耐冲刷的隔离层（墙），在平时可防止水对土基基础的侵蚀，在汛期可防止洪水对土基基础的冲刷。增强了护岸工程土基基础的强度，从而避免了水毁。

构筑这种土工布护岸工程基础的施工方法有两种。

一、在平时干涸，易于开挖的河床基础，采用明挖的施工方法。具体方法是按设计要求挖好基础坑，用水泥稳定土、水泥稳定砂砾或硅化加固的土埌构筑基础主体。将土工布铺设在基础主体的侧表面，其下端用砼滚筒锚固在土基中，上端压固在护岸工程上部构造 物之下，相邻两土工布用机械法锁紧连接或用化学法粘接。然后回填土。

二、在平原细砂河床基础，根据桥梁施工中射水沉桩的原理，利用水力沉铺机将土工布直接沉铺进土基中，以原有土基或者硅化加固的土埌为基础主体，构成护岸工程的基础。

在用上述方法构筑好土基基础之后，可按需要设计和构筑各种形式的上部结构，如重力式或如筋土式挡土墙等。

图1是土工布构筑的护岸工程基础的横剖面示意图。图中（4）为河床基础，（5）为土工布保护层，（6）为锚固土工布的砼滚筒，（3）为由原有土基、水泥稳定土、水泥稳定砂砾或硅化加固的土埌构筑的基础主体，（2）为护岸工程上部构造基座，（1）为护岸工程上部构造。图2是水力沉铺机的结构示意图。图中：（7）输水导管，（8）钻杆，（9）钻杆支架，（10）连接螺母，（11）卷扬机导轮，（12）钢索，（13）导轨，（14）卷扬机，（15）遮水板，（16）高压水喷头，（17）主喷孔，（18）辅助喷孔，（19）销轴，（20）拔销机构，（21）拔销卷扬机，（22）装载车，（23）高压水泵，（24）钻杆连接杆。在装载车（22）上安装有提供沉铺动力的高压水泵（23），卷扬机（14），以及控制沉铺方向和角度的导轨（13）。在导轨（13）的下横梁上有一嵌压槽。其作用是在沉铺土工布时，用来固定土工布的一端。在导轨（13）上安装有钻杆（8）。钻杆 （8）是中空的，其上端用输水导管（7）与高压水泵（23）连接，下端与高压水喷头（16）连接。钻杆（8）上有连接螺母（10），因此钻杆（8）可以按照设计沉铺深度接长。高压水喷头（16）的下部有10～100个主喷孔（17），其作用是在沉铺土工布时喷射出高压水流。高压水喷头（16）的上部有5～20个辅助喷孔（18），其作用是在向上提升钻杆（8）和喷头（16）时，进行辅助喷水，以减少提升阻力。为防止辅助喷孔（18）将水喷射至地面，在导轨（13）的下横梁上安装有遮水板（15）。在高压水喷头（16）后面，用一销轴（19）将卷绕有土工布的砼滚筒（6），固定在两钻杆（8）之间。在钻杆（8）靠近销轴（19）位置，有一拔销机构（20）。在砼滚筒（6）沉铺到设计深度后，通过卷扬机（21）和拔销机构（20），拔出固定砼滚筒（6）的销轴（19），将砼滚筒（6）沉落在土基中。

图3是砼滚筒（6）的结构示意图。砼滚筒（6）有一金属轴（25），用来将砼滚筒（6）支撑固定在钻杆（8）上。砼滚筒（6）表面有一轴向槽（26），用来嵌压固定土工布，并将土工布卷绕在砼滚筒上。在金属轴（25）上有定位环（27）。其作用是在沉铺第二道以后的土工布时，为使后一道沉铺的土工布与已经沉铺在土基中的前一道土工布大致相叠，将定位环（27）穿过沉铺在土基中的前一道土工布上的导向绳（28），并使钻杆（8） 沿着导向绳（28）的方向下沉。

图4是将相邻两土工布锁紧连接的示意图。图中（5）为土工布，（30）、（31）为予制在土工布（5）两侧的凹凸槽，（29）为锁扣，锁扣固定在砼滚筒（6）的金属轴（25）上，（28）为予制在土工布一侧的导向绳（28）、导向绳（28）平时随土工布一道卷绕在砼滚筒（6）上。

图5是拔销装置示意图，图中（19）为销轴，（32）销轴弹簧，（33）螺母，（34）导轮，（35）拔销钢索。

图6是水力沉铺机导轨上横梁A-A处剖面示意图。图中（36）滚轮，其作用是为减少钻杆（8）在导轨（13）内的运动阻力。（37）导轨横梁。

结合图例，对水力沉铺机的工作过程作进一步描述。在沉铺土工布之前，将卷绕在砼滚筒（6）上的土工布的一端固定压紧在导轨（13）的下横梁的嵌压槽内。（在沉铺第2、3、4…道土工布时，还应将已沉铺进土基中的前一道土工布上的导向绳（28）穿过定位环（27），同时将锁扣（29）穿过相邻两土工布的凹凸槽（30）、（31））。然后将高压水喷头（16）对准土基，利用从高压水喷头（16）喷射出的高压水流，将土基中的泥沙冲成悬浮状态。钻杆（8）和高压水喷头（16）依靠自重和高压水流，不断向土基深处推进。随钻杆（8）和高压水喷头（16）的下沉，卷绕在砼滚筒（6）上的土工布也逐渐铺设在土基中。在沉 铺的同时通过固定在砼滚筒轴（25）上的锁扣（29）将相邻两土工布的凹凸槽（30）、（31）锁紧连接。在到达设计沉铺深度后通过卷扬机（21）、拔销机构（20），拔出销轴（19），使砼滚筒（6）沉落在土基中，将土工布锚固，然后利用卷扬机（14）将高压水喷头（16）提升至地面。为减少提升阻力，可利用辅助喷孔（18）喷水。在沉铺好一道土工布后，沿着护岸基础移动沉铺机位置，依次沉铺下一道土工布，直至形成一道土工布防水隔离层。采用这种施工方法，不需要回填土。并利用原有土基即可构成土基主体，但为增加土基的强度可对土基进行硅化加固。

采用本发明所述的方法及设备构筑护岸工程基础与采用过去已有技术相比，有如下三个优点：

一、利用土工布或塑料布的防水特性，构成护岸工程基础的防水隔离层，有效地阻止了水对基础主体的冲刷侵蚀，因此可以采用廉价的水泥稳定土、水泥稳定砂砾、硅化土或原有土基作为基础主体，节省了大量的钢材、水泥、块石等材料。

二、利用水力沉铺机，可直接将土工布沉铺至地下土基内，省去了打桩、围堰、抽水、砌筑圬工、回填土等多道工序，简化了施工工艺，降低了工程造价。

三、土工布或塑料布价格低廉，来源广泛，便于推广使用。土工布或塑料布埋设在地下，避免了光老化，可保证构造物有足够的使用寿命。据初步估算，构筑同样体积的护岸工程基础，采用本发 明所述的方法与采用传统的重力式结构相比，可降低工程造价80%以上。

Claims (7)

1、一种土工布护岸工程基础的构造方法，其特征在于护岸工程基础的主体，是用原有土基或水泥稳定土或水泥稳定砂或者硅化加固土构成，在基础主体的侧面，铺设一层土工布或塑料布，土工布或塑料布的上端，固压在护岩工程上部构造物之下，下端用砼滚筒锚固在土基中，相邻两土工布或塑料布之间，用机械法或化学法连接。

2、如权利要求1所述的土工布护岸工程基础的构造方法，其特征在于所述土工布或塑料布的两侧分别予制有凹凸槽。

3、一种土工布水力沉铺机械，其特征在于，在叉车或者装载车上设置有高压水泵和二根基本竖直的平行导轨;在该导轨上安装着可上、下移动的两个空心钻杆，钻杆上端通过输水导管与高压水泵相连，钻杆下端与一高压水喷头连接;在靠近该高压水喷头的两钻杆之间，用销轴固定着卷绕有土工布或塑料布的混凝土滚筒;在钻杆上固定混凝土滚筒处，设有用于拔出上述销轴的拔销机构;在混凝土滚筒的金属轴上，安装有用于在沉铺土布或塑料布时，将相邻土工布或塑料布锁紧连接的锁扣。

4、如权利要求3所述的水力沉铺机，其特征在于，安装在导轨上的两钻杆之间有连接杆，在钻杆的一端装有连接螺母。

5、如权利要求3所述的水力沉铺机，其特征在于所述高压水喷头下端有10～100个主喷孔，在喷头的上端有5～20个辅助喷孔。

6、如权利要求3所述的水力沉铺机，其特征在于所述砼滚筒有一金属轴，在轴上有定位环，在砼滚筒的表面，有一轴向槽。

7、如权利要求3所述的水力沉铺机，其特征在于安装在叉车或装载车上的导轨内侧有滚轮，在导轨的下横梁上有遮水板。

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