CN103603377B - 一种复合反滤结构及其沉放施工方法 - Google Patents

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一种复合反滤结构，包括土工织物，所述反滤结构还包括用以保持土工织物竖向和横向尺寸不变而不褶曲的辅助件，所述辅助件附着在所述土工织物上，所述土工织物上分布细微孔隙，等效孔径大小与被保护土特征粒径大小的关系符合反滤准则。以及提供所述复合反滤结构的沉放施工方法。本发明提供了一种有效避免冲沉后土工布产生褶曲、搭接不良、沉放深度不到位等质量问题，反滤效果良好的复合反滤结构及其沉放施工方法。

Description

一种复合反滤结构及其沉放施工方法
技术领域
本发明属土木工程中反滤结构领域，主要应用于水利、港口航道、海洋、市政、交通等行业的地下或水下结构物背侧竖直向的反滤保土。背景技术
地下或水下结构物背侧反滤结构一般采用开挖法或修筑围堰后开挖法施工，当反滤结构设计深度较深时，上述方法很不经济，所以有些工程就会采用反滤土工布的竖向布置设计，相应地采用竖向水力冲沉的方法施工，但这一方法存在土工布易褶曲、搭接不良、沉放深度不到位、冲沉深度不深等影响反滤质量、反滤效果的问题。
发明内容
为了克服已有反滤土工布的冲沉后土工布产生褶曲、搭接不良、沉放深度不到位问题、反滤效果较差的不足,本发明提供了一种有效避免冲沉后土工布产生褶曲、搭接不良、沉放深度不到位问题、反滤效果良好的复合反滤结构及其沉放施工方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种复合反滤结构，包括土工织物，所述反滤结构还包括用以保持土工织物竖向和横向尺寸不变而不褶曲的辅助件，所述辅助件附着在所述土工织物上，所述土工织物上分布细微孔隙，等效孔径大小与被保护土特征粒径大小的关系符合反滤准则，即：
O95≤Bd85；
式中，O95为土工织物的等效孔径，d85为被保护土的特征粒径，B为系数，按工程经验确定，取0.5～3。
进一步，所述辅助件为网状或框格状，所述辅助件覆盖在所述土工织物上，所述辅助件的横向宽度略小于或等于所述土工织物的横向宽度，所述辅助件的高度等于、高于或低于所述土工织物的高度。
更进一步，网状辅助件为以金属或非金属材质的丝为原料编织或焊接而成的网，或由金属或非金属板材冲孔而成的网状板。
或者是：所述辅助件为条状、杆状或管状，所述土工织物的下端或靠近下端处与所述辅助件横向地连接，所述辅助件的横向宽度等于或略小于所述土工织物的横向宽度。
再进一步，管状辅助件的管腔内填充土料或石料。
当然，所述辅助件除了选用网状、框格状、条状、杆状或管状外，也可以选用其他形状，只要具有保持土工织物竖向和横向尺寸不变而不褶曲的功能即可。
优选的，所述辅助件与所述土工织物采用缝接或绑扎连接。
另一种优选的，所述土工织物是一种织造的土工布、非织造的土工布或者两种或两种以上土工布复合而成的复合土工织物。
一种复合反滤结构的沉放施工方法，所述方法包括以下步骤：
（1）采用高压水枪在设计的沉放部位水力冲切土体，使土体处于松动、悬浮状态；
（2）将复合反滤结构竖直方向安放到所述沉放部位的上部；
所述复合反滤结构包括土工织物和用以保持土工织物竖向和横向尺寸不变而不褶曲的辅助件，所述辅助件附着在所述土工织物上，所述辅助件比重比步骤（1）冲沉范围内的泥浆的比重大，所述土工织物上分布细微孔隙，等效孔径大小与被保护土特征粒径大小的关系符合反滤准则，即：
O95≤Bd85；
式中，O95为土工织物的等效孔径，d85为被保护土的特征粒径，B为系数，按工程经验确定，取0.5～3；
（3）用所述高压水枪继续冲切土体，利用所述复合反滤结构的自重或辅助向下的外力，将所述复合反滤结构向下沉放，直至将所述复合反滤结构的底部下沉到设计部位；
（4）将已冲沉到位的所述复合反滤结构固定在结构体上。
进一步，所述步骤（3）中，下沉过程中，辅以杆状物，叉住所述反滤结构的底部的两端，以便加速沉放。
更进一步，按照步骤（1）～（4）冲沉第一块复合反滤结构后，再按照步骤（1）～（4）冲沉第二块复合反滤结构后，依次类推，冲沉第n块复合反滤结构，n为大于等于2的自然数，相邻的复合反滤结构的相互间搭接，搭接的宽度取0.2～2m。
本发明提供了一种新的复合反滤布，设计了一种用以保持土工织物竖向和横向尺寸不变而不褶曲的辅助件，所述辅助件附着在所述土工织物上，所述土工织物上细微孔隙的等效孔径大小与被保护土特征粒径大小的关系符合反滤准则，该方案便于水力冲沉施工，确保冲沉质量，避免冲沉后土工布产生褶曲、搭接不良、沉放深度不到位等质量问题。
所述辅助件比重比步骤（1）冲沉范围内的泥浆的比重大，该处的泥浆为冲松的原状土与水的混合物，泥浆的比重大于1.0，一般的工程上泥浆的比重为1.0～1.8；按照该方案，是为了让其能在水力冲沉的泥浆中下沉方便，进一步，所述辅助件的比重越大，下沉施工中需借助外力越小，因此，所述辅助件的比重越大，施工越方便。
本发明的有益效果主要表现在：通过对材料与施工方法的改进，可避免冲沉后土工布产生褶曲、搭接不良、沉放深度不到位等影响反滤效果的问题。这一方法，可用于板桩、沉井等地下、水下结构物背侧的反滤结构设计。
附图说明
图1是一种复合反滤结构的示意图。
图2是另一种复合反滤结构的示意图。
图3是再一种复合反滤结构的示意图。
图4是一种网状辅助件的复合反滤结构的示意图。
图5是另一种网状辅助件的复合反滤结构的示意图。
图6是图4的A-A剖面图。
图7是图5的A-A剖面图。
图8是一种框格状辅助件的示意图。
图9是另一种框格状辅助件的示意图。
图10是复合反滤结构水力冲沉施工示意图。
图11是相邻符合反滤结构搭接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
实施例1
参照图1～图9，一种复合反滤结构，包括土工织物1，所述反滤结构还包括用以保持土工织物竖向和横向尺寸不变而不褶曲的辅助件2，所述辅助件2附着在所述土工织物1上，所述土工织物1上分布细微孔隙，等效孔径大小与被保护土特征粒径大小的关系符合反滤准则，即：
O95≤Bd85；
式中，O95为土工织物的等效孔径，d85为被保护土的特征粒径，B为系数，按工程经验确定，取0.5～3。
进一步，所述辅助件2为网状或框格状，所述辅助件2覆盖在所述土工织物1上。所述辅助件的横向宽度略小于或等于所述土工织物的横向宽度，所述辅助件的高度等于、高于或低于所述土工织物的高度。
更进一步，网状辅助件为以金属或非金属材质的丝为原料编织或焊接而成的网，或由金属或非金属板材冲孔而成的网状板。
或者是：所述辅助件2为条状、杆状或管状，所述土工织物的下端或靠近下端处与所述辅助件横向地连接，所述辅助件的横向宽度等于或略小于所述土工织物的横向宽度。
再进一步，管状辅助件的管腔内填充土料或石料。
当然，所述辅助件除了选用网状、框格状、条状、杆状或管状外，也可以选用其他形状，只要具有保持土工织物竖向和横向尺寸不变而不褶曲的功能即可。
优选的，所述辅助件2与所述土工织物1采用缝接或绑扎连接。
本实施例中，图1是一种复合反滤结构的示意图，其中，1为土工织物，2为条状、杆状、管状的辅助件；所述条状、杆状、管状的辅助件2位于所述土工织物的下端，且辅助件2的横向宽度与所述土工织物下端的横向宽度相同。
图2是另一种复合反滤结构的示意图，其中，1为土工织物，2为条状、杆状、管状的辅助件，a、b为0～50cm，c为0～150cm；所述条状、杆状、管状的辅助件2位于所述土工织物的下部，距离所述土工织物的下端距离为c，且辅助件2的横向宽度与所述土工织物下端的横向宽度小，辅助件2的左侧距离所述土工织物的左端距离为a，辅助件2的右侧距离所述土工织物的右端距离为b。
图3是再一种复合反滤结构的示意图，其中，1为土工织物，2为条状、杆状、管状的辅助件，c为0～150cm；所述条状、杆状、管状的辅助件2位于所述土工织物的下部，距离所述土工织物的下端距离为c，且辅助件2的横向宽度与所述土工织物下端的横向宽度相等。
其中，杆状辅助件可以是钢筋、钢管、竹杆、木棍等杆状物体；如果沉放深度深、单幅复合反滤布大时，条状、杆状、管状的辅助件2的刚度要求大，否则刚度可以小一些。
图4是一种网状辅助件的复合反滤结构的示意图，其中，3为网状辅助件的丝或杆。
图5是另一种网状辅助件的复合反滤结构的示意图，其中，3为网状辅助件的丝或杆，d为0～200cm；网状辅助件的左右两侧的杆高出所述土工织物的上端，以便于沉放操作，杆3高出所述土工织物的上端的距离为d。
图6是图4的A-A剖面图，图7是图5的A-A剖面图。网状辅助件的上端与土工织物的上端之间的距离为e，网状辅助件的下端与土工织物的下端之间的距离为f，其中，e为-200～100cm，f为0～100cm。
图4和图5的杆3与土工织物之间的连接，可以是沉放后杆不回收的缠绕缝接或绑扎固定，形成绑扎线，也可以是沉放后杆可拆缷回收的螺栓连接、扣接等活络连接。如果沉放深度深、单幅复合反滤布大时，网状辅助件2的刚度要求大，否则刚度可以小一些。
其中，网状辅助件为以金属或非金属材质的丝为原料编织或焊接而成的网，或由金属或非金属板材冲孔而成的网状板。
图8是一种框格状辅助件的示意图，其中，3为框格状辅助件的丝或杆，g为0～200cm。
图9是另一种框格状辅助件的示意图，其中，3为框格状辅助件的丝或杆，g为0～200cm，框格状辅助件的左右两侧的杆高出所述土工织物的上端，以便于沉放操作，杆3高出所述土工织物的上端的距离为g。图9中的杆3与土工织物之间的连接，可以是沉放后杆不回收的缠绕缝接或绑扎固定，形成绑扎线，也可以是沉放后杆可拆缷回收的螺栓连接、扣接等活络连接。如果沉放深度深、单幅复合反滤布大时，框格状辅助件2的刚度要求大，否则刚度可以小一些。
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的范围内，做出的变化、改添加或替换，都应属于本发明的保护范围。
实施例2
参照图1～图11，一种复合反滤结构的沉放施工方法，所述方法包括以下步骤：
（1）采用高压水枪4在设计的沉放部位水力冲切土体，使土体处于松动、悬浮状态；
（2）将复合反滤结构6竖直方向安放到所述沉放部位的上部；
所述复合反滤结构6包括土工织物1和用以保持土工织物竖向和横向尺寸不变而不褶曲的辅助件2，所述辅助件2附着在所述土工织物1上，所述辅助件比重比步骤（1）冲沉范围内的泥浆的比重大，所述土工织物1上分布细微孔隙，等效孔径大小与被保护土特征粒径大小的关系符合反滤准则，即：
O95≤Bd85；
式中，O95为土工织物的等效孔径，d85为被保护土的特征粒径，B为系数，按工程经验确定，取0.5～3；
（3）用所述高压水枪4继续冲切土体，利用所述复合反滤结构的自重或辅助向下的外力，将所述复合反滤结构向下沉放，直至将所述复合反滤结构的底部下沉到设计部位；
（4）将已冲沉到位的所述复合反滤结构6固定在结构体5上。
进一步，所述步骤（3）中，下沉过程中，辅以杆状物，叉住所述反滤结构的底部的两端，以便加速沉放。
更进一步，按照步骤（1）～（4）冲沉第一块复合反滤结构后，再按照步骤（1）～（4）冲沉第二块复合反滤结构后，依次类推，冲沉第n块复合反滤结构，n为大于等于2的自然数，相邻的复合反滤结构6的相互间搭接，搭接的宽度取0.2～2m。
本实施例中，通过对材料与施工方法的改进，可避免冲沉后土工布产生褶曲、搭接不良、沉放深度不到位等影响反滤效果的问题，改善板桩、沉井等地下、水下结构物背侧的反滤性能。
所述辅助件2为网状或框格状，所述辅助件2覆盖在所述土工织物1上，所述辅助件的横向宽度略小于或等于所述土工织物的横向宽度，所述辅助件的高度等于、高于或低于所述土工织物的高度。
更进一步，网状辅助件为以金属或非金属材质的丝为原料编织或焊接而成的网，或由金属或非金属板材冲孔而成的网状板。
或者是：所述辅助件2为条状、杆状或管状，所述土工织物的下端或靠近下端处与所述辅助件横向地连接，所述辅助件的横向宽度等于或略小于所述土工织物的横向宽度。
再进一步，管状辅助件的管腔内填充土料或石料。
当然，所述辅助件除了选用网状、框格状、条状、杆状或管状外，也可以选用其他形状，只要具有保持土工织物竖向和横向尺寸不变而不褶曲的功能即可。
优选的，所述辅助件2与所述土工织物1采用缝接或绑扎连接。
本实施例的辅助件2的不同结构，请参照图1～图9的说明。图10是复合反滤结构水力冲沉施工示意图，其中，4为水力冲沉施工用的高压水管道（一般称高压水枪），5为结构物。
图11是相邻符合反滤结构搭接示意图，其中，6为复合反滤结构，相邻复合反滤结构的搭接宽度为h，h为20～200cm。
本实施例中，通过对材料与施工方法的改进，可避免冲沉后土工布产生褶曲、搭接不良、沉放深度不到位等影响反滤效果的问题，改善板桩、沉井等地下、水下结构物背侧的反滤性能。
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的范围内，做出的变化、改添加或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种复合反滤结构，包括土工织物，其特征在于；所述反滤结构还包括用以保持土工织物竖向和横向尺寸不变而不褶曲的辅助件，所述辅助件附着在所述土工织物上，所述土工织物上分布细微孔隙，等效孔径大小与被保护土特征粒径大小的关系符合反滤准则，即：
O95≤Bd85；
式中，O95为土工织物的等效孔径，d85为被保护土的特征粒径，B为系数，按工程经验确定，取0.5～3；所述辅助件为条状、杆状或管状，所述土工织物的下端或靠近下端处与所述辅助件横向地连接，所述辅助件的横向宽度等于或小于所述土工织物的横向宽度。
2.如权利要求1所述的复合反滤结构，其特征在于：管状辅助件的管腔内填充土料或石料。
3.如权利要求1或2所述的复合反滤结构，其特征在于：所述辅助件与所述土工织物采用缝接或绑扎连接。
4.如权利要求1或2所述的复合反滤结构，其特征在于：所述土工织物是一种织造的土工布、非织造的土工布或者两种或两种以上土工布复合而成的复合土工织物。
5.一种复合反滤结构的沉放施工方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
(1)采用高压水枪在设计的沉放部位水力冲切土体，使土体处于松动、悬浮状态；
(2)将复合反滤结构竖直方向安放到所述沉放部位的上部；
所述复合反滤结构包括土工织物和用以保持土工织物竖向和横向尺寸不变而不褶曲的辅助件，所述辅助件附着在所述土工织物上，所述辅助件比重比步骤(1)冲沉范围内的泥浆的比重大，所述土工织物上分布细微孔隙，等效孔径大小与被保护土特征粒径大小的关系符合反滤准则，即：
O95≤Bd85；
式中，O95为土工织物的等效孔径，d85为被保护土的特征粒径，B为系数，按工程经验确定，取0.5～3；
(3)用所述高压水枪继续冲切土体，利用所述复合反滤结构的自重或辅助向下的外力，将所述复合反滤结构向下沉放，直至将所述复合反滤结构的底部下沉到设计部位；
(4)将已冲沉到位的所述复合反滤结构固定在结构体上。
6.如权利要求5所述的一种复合反滤结构的沉放施工方法，其特征在于：所述步骤(3)中，下沉过程中，辅以杆状物，叉住所述反滤结构的底部的两端，以便加速沉放。
7.如权利要求5或6所述的一种复合反滤结构的沉放施工方法，其特征在于：按照步骤(1)～(4)冲沉第一块复合反滤结构后，再按照步骤(1)～(4)冲沉第二块复合反滤结构后，依次类推，冲沉第n块复合反滤结构，n为大于等于2的自然数，相邻的复合反滤结构的相互间搭接，搭接的宽度取0.2～2m。
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