CN109024458B - 一种采煤沉陷地景观护岸及水底防渗的构建方法 - Google Patents

一种采煤沉陷地景观护岸及水底防渗的构建方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种采煤沉陷地景观护岸及水底防渗的构建方法,包括:确定采煤沉陷地景观工程建设场地范围,采用概率积分法计算建设场地的地表下沉值W和水平变形值ε,并划分出变形区域;根据水平变形值,确定进行工程建设的临界点;对采煤沉陷地岸坡的迎水侧进行护岸,并砌筑块石驳岸以及生态驳岸,构建采煤沉陷地景观护岸;采用机织有纺土工织布拼接铺设,构建采煤沉陷地水底防渗结构。本发明系统地解决了采煤沉陷区水利景观设施受采动影响破坏的问题,保证了良好的沉陷区生态修复效果,改善了采煤沉陷地周边人居环境。

Description

一种采煤沉陷地景观护岸及水底防渗的构建方法
技术领域
本发明涉及沉陷区生态环境治理技术领域,特别是涉及一种采煤沉陷地景观护岸及水底防渗的构建方法,特别适用于受煤矿开采地表变形仍在移动期的沉陷地水体景观构建。
背景技术
我国生态环境的治理问题日趋重要,伴随着煤炭开采造成土地破坏和沉陷区面积不断增加,矿区环境治理及采煤沉陷区的利用工程需要技术上的不断创新和发展,据不完全统计,截止到2017年底,由于采煤造成的沉陷区土地面积约为170万公顷,并且每年仍以约4万公顷的速度递增,其中居民区周边沉陷土地面积约70余万公顷,严重影响生产和居住环境。
目前,全国采煤沉陷区的环境治理主要采用被动治理和利用型,即等到地质环境破坏形成后加以治理,治理方法基本是平(平整)、挖(挖低垫高)、填(用客石、客土回填,或就地挖高填低)、覆(用客土覆盖,采石场多采用客土覆盖形式);利用则是田(恢复为耕地)、林(林木,客土薄不宜乔木生长的,多种植灌木或草)、湿(湿地或湿地公园)、水(平原水库或整治成含有湖面、陆岸的景观公园)等。唐山市的南湖,徐州贾汪的潘安湖湿地,淮北市的南湖国家城市湿地公园、烈山洪庄村生态农业示范园、龙湖工业园,淮南市潘集农业生态园等,是最近几年煤矿塌陷区治理和利用较典型的范例。
在我国东部的平原地区,煤矿开采后经过一段时间地表会沉陷、积水,从而形成水、陆复合的矿区生态环境。山东省的济宁市就是一个采煤沉陷区广泛分布的资源型城市,自上世纪70年代大规模开采以来,采煤塌陷问题越来越严重,塌陷区主要分布在邹城市、兖州市、微山县、任城区境内,土地塌陷总面积达到13518.2km,根据利用开采沉陷学概率积分法得到的预测数据,到2020年济宁市会出现采煤塌陷地43004.76km。通过预测分析可知济宁市采煤塌陷地增长速度较快,平均年增长率为6.2%,采煤塌陷地问题非常严峻。
煤矿塌陷地的治理、利用目前多采取以下方式进行:对于下沉量大、塌陷区面积大的,可以建设平原水库;对于下沉量较大、有积水而又不连续、成片的,可以建为景观公园,高处为岸,低处为湖,减少挖、填工程量。
但是,根据采煤沉陷区地表移动变形的规律,由于许多煤矿开采的厚度比较大(4~8m),深度为400~600m,导致沉陷区地表的移动期时间较长,在进行平原水库和河道景观施工的过程中及完工以后,地表仍处于移动期,地表残余变形对在建及建成的水利(护岸及防渗)及景观工程仍然会造成破坏。
目前针对地表变形仍在移动期的沉陷地水体景观构建方法,包括相关的护岸、驳岸构建方法和水底防渗处理,还没有成熟的系统技术方法,利用沉陷区进行水利及景观工程建设是一项急需解决的难题。
发明内容
本发明的目的是针对利用沉陷区进行水利及景观工程建设过程中出现的上述问题,提出一种采煤沉陷地景观护岸及水底防渗的构建方法,以适用于地表变形处于移动期的沉陷地水体景观建设,旨在解决采煤沉陷区水利景观设施受采动影响破坏的问题,保证良好的沉陷区生态修复效果,改善周边人居环境。
为实现上述目的,本发明提供了一种采煤沉陷地景观护岸及水底防渗的构建方法,包括如下步骤:
A、确定采煤沉陷地景观工程建设场地范围,采用概率积分法计算建设场地的地表下沉值W和水平变形值ε,并以地表下沉值W超过10mm的区域为沉陷区的范围,确定工程建设边界范围;
B、根据水平变形值,确定利用本技术进行工程建设的临界点,当水平变形值ε≤+2mm/m时,进行大规模的沉陷区景观水利工程建设,当水平变形值ε>+2mm/m时,不进行沉陷区景观水利工程建设,待沉陷区继续稳定以后再进行相应的工程建设;
C、对采煤沉陷地岸坡的迎水侧进行护岸,并砌筑块石驳岸以及生态驳岸,构建采煤沉陷地景观护岸;
D、采用机织有纺土工织布拼接铺设,构建采煤沉陷地水底防渗结构。
优选地,采用概率积分法计算建设场地的地表下沉值W和水平变形值ε的步骤包括:
A、调查收集相关的采煤沉陷地基础资料,所述采煤沉陷地基础资料包括煤层埋藏深度、煤层厚度和倾角、地层结构和岩性、采掘计划、开采方法、矿井设计说明书、采掘工程平面图、井上下对照图、钻孔柱状图;
B、调查采煤沉陷地已有塌陷地的位置、范围、塌陷程度及治理与利用情况;
C、根据采煤沉陷地的地质采矿条件、采掘计划和时序,根据各煤矿的地表移动参数,利用概率积分法得到的预测数据预测建设场地范围内的地表残余下沉和水平变形的程度,并得到相应的下沉值W和水平变形值ε。
优选地,在采煤沉陷地岸坡的迎水侧进行护岸的步骤包括:
A、在常水位以下设置坡比为1:2~1:5,采用格宾石笼进行护坡,格宾石笼下敷设碎石垫层及土工布,其中,平均每块土工布较正常敷设方法预留的宽度多出10mm+ε×B,其中,ε为地表水平变形值,单位为mm/m,B为土工布宽度,单位为m;
B、在坡脚处设置格宾石笼护脚,平常水位处设置格宾石笼平台,进行土工合成材料上的保护层施工时,从坡脚处开始铺设,并沿边坡向上推进;
C、在格宾石笼平台以上设置坡比范围为1:5~1:8,采用草皮护坡,堤防背水侧坡比为1:2~1:5顺接至现状地面,并采用草皮护坡。
优选地,所述格宾石笼的厚度为0.5~1m;所述碎石垫层的厚度为0.2~0.5m;所述土工布的规格为250g/m3;所述格宾石笼护脚的宽度为1.0m,深度为1.0~1.5m;所述格宾石笼平台的宽度为1.0~5.0m。
优选地,砌筑块石驳岸的步骤包括:
A、在块石砌筑前,清除杂质,放出基础的轴线和边线,放置基础皮数杆,在所述皮数杆上标明退台及分层砌石高度,并且在皮数杆之间拉线,之后砌筑阶段梯形基础,并定出立线和卧线;
B、砌筑第一层石块时,在基础上坐浆,依次砌角石、面石、填腹石,其中,在砌填腹石时,根据石块自然形状交错放置,再将细石混凝土填在空隙中;
C、砌筑第二层以上石块时,每砌一石块先铺好砂浆,当石块往上砌时,压到要求的厚度并铺满整个灰缝,阶梯基础上阶梯的石块至少压砌下阶梯的1/2,相邻阶梯的毛石相互交错缝搭接砌筑;
D、块石驳岸砌筑完成后,在块石砌体的外漏部分,采用1:2的水泥砂浆进行勾缝,并且驳岸每间隔10~20m设一道沉降缝兼伸缩缝,缝内填沥青木板或闭孔泡沫板,驳岸内间隔设置泄水孔。
优选地,块石的转角及交接处同时砌筑,且块石每天砌筑高度不超过1.2m,外露面的灰缝厚度不大于40mm,两个分层高度间的错缝不小于80mm。
优选地,所述生态驳岸包括草坡驳岸、景石驳岸以及木桩驳岸;所述木桩驳岸施工时,木桩内侧设置碎石笼返滤层,碎石笼内侧与土坡结合部设置一层土工布,并采用脱水植物纤维和麻绳编制而成的防侵蚀被作为一次性植被护岸。
优选地,所述机织有纺土工织布为经聚丙烯加碳黑处理并由单一纤维单股编制而成的透水织布。
优选地,所述机织有纺土工织布在拼接时采用自然搭接,自然搭接的宽度为500mm+ε×B以上;其中ε为地表水平变形值,单位为mm/m;B为机织有纺土工织布宽度值,单位为m。
优选地,采用机织有纺土工织布拼接铺设的步骤包括:
A、铺设前疏排沉陷区内积水、清除淤泥和腐质土层,将地面或边坡整平,铺设方向与地表下沉等值线方向平行;
B、机织有纺土工织布上侧有土壤或石料保护时,施设锚定沟渠,机织有纺土工织布两端自然搭接重叠300mm+ε×B以上,在施工上机织有纺土工织布滤材放置时与土壤密切结合,其中ε为地表水平变形值,单位为mm/m;B为机织有纺土工织布宽度值,单位为m;
C、在边坡顶部预留长度为500mm+ε×B机织有纺土工织布,并向下削坡倾斜角度30°以上,固定机织有纺土工织布后回填土方完成铺设,其中ε为地表水平变形值,单位为mm/m;B为机织有纺土工织布宽度值,单位为m。
基于上述技术方案,本发明的优点是:
本发明的采煤沉陷地景观护岸及水底防渗的构建方法主要包括相关的护岸、驳岸构建方法和水底防渗处理的技术方法,系统地解决了采煤沉陷区水利景观设施受采动影响破坏的问题,保证了良好的沉陷区生态修复效果,改善了周边人居环境。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为煤矿开采形成的采空区和地表下沉形成的下沉曲线及下沉范围示意图;
图2为本发明的构建方法步骤框图;
图3为本发明的构建方法流程图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明提供了一种采煤沉陷地景观护岸及水底防渗的构建方法,特别是受煤矿开采影响地表变形仍在移动期的沉陷地水体景观构建方法,主要包括相关的护岸、驳岸构建方法和水底防渗处理的技术方法。
具体地,如图2、图3所示,采煤沉陷地景观护岸及水底防渗的构建方法包括如下步骤:
A、确定采煤沉陷地景观工程建设场地范围,采用概率积分法计算建设场地的地表下沉值W和水平变形值ε,并以地表下沉值W超过10mm的区域为沉陷区的范围,确定工程建设边界范围;
B、根据水平变形值,确定进行工程建设的临界点,当水平变形值ε≤+2mm/m时,进行大规模的沉陷区景观水利工程建设,当水平变形值ε>+2mm/m时,不进行沉陷区景观水利工程建设,待沉陷区继续稳定以后再进行相应的工程建设;
C、对采煤沉陷地岸坡的迎水侧进行护岸,并砌筑块石驳岸以及生态驳岸,构建采煤沉陷地景观护岸;
D、采用机织有纺土工织布拼接铺设,构建采煤沉陷地水底防渗结构。
首先,需要对地表变形量的计算和变形区域的划分。地下煤层开采后,覆岩产生移动、变形与破坏,随着采空区面积的增大,岩层移动的范围也相应增大,当采空区面积达到一定范围后,岩层移动发展到地表,使地表产生移动与变形,这一过程与现象称地表移动。地表移动稳定后,在采空区上方形成的沉陷区域称为地表下沉盆地,以10mm的下沉等值线为下沉盆地边界,既下沉值W超过10mm为沉陷区的范围。通过确定沉陷区的范围,进而确定了使用本技术方案的具体工程应用范围。煤矿开采形成的采空区和地表下沉形成的下沉曲线示意参见图1。
一般采用概率积分法计算建设场地的地表下沉和水平变形值,概率积分法是以分布函数为影响函数用积分式表示地表下沉盆地剖面的方法。应用最为普遍的概率积分法是以正态分布函数为影响函数的积分法。适用于水平和倾斜煤层任意形状工作面开采、任意点的地表移动与变形预计。山区地表移动与变形的计算和急倾斜煤层开采的地表移动与变形的计算均可用这一概率积分法进行修正补充后计算。
概率积分全盆地的移动与变形等价转换线积分的计算公式如下:
(1)下沉:
(2)倾斜:
(3)曲率:
(4)水平移动:
(5)水平变形:
式中:Wcm=m·ηcosα,
Ucm=b·Wcm
m——采厚,m;
η——下沉系数;
b——水平移动系数;
r——主要影响半径,
H——开采煤层计算点采深;
tgβ——主要开采影响角正切;
D——开采煤层区域;
θ0——开采影响传播角。
优选地,采用概率积分法计算建设场地的地表下沉值W和水平变形值ε的步骤包括:
A、调查收集相关的采煤沉陷地基础资料,所述采煤沉陷地基础资料包括煤层埋藏深度、煤层厚度和倾角、地层结构和岩性、采掘计划、开采方法、矿井设计说明书、采掘工程平面图、井上下对照图、钻孔柱状图;
B、调查采煤沉陷地已有塌陷地的位置、范围、塌陷程度及治理与利用情况;
C、根据采煤沉陷地的地质采矿条件、采掘计划和时序,根据各煤矿的地表移动参数,利用概率积分法及上述公式得到的预测数据预测建设场地范围内的地表残余下沉和水平变形的程度,得到每个区域相应的下沉值W和水平变形值ε,最终形成地表下沉等值线图和地表水平变形等值线图,形成了不同的地表变形区域。
其中,水平变形ε(拉伸变形)为防渗方案中的主要考虑因素。一般情况下,以ε=+2mm/m作为是否可以进行工程建设的临界点,当ε≤+2mm/m时,可进行大规模的沉陷区景观水利工程建设,当ε>+2mm/m时,不应进行沉陷区景观水利工程建设,待沉陷区继续稳定以后再考虑进行相应的工程建设。
之后,对采煤沉陷地岸坡的迎水侧进行护岸,并砌筑块石驳岸以及生态驳岸,构建采煤沉陷地景观护岸。
优选地,在采煤沉陷地岸坡的迎水侧进行护岸的步骤包括:
A、在常水位以下坡比1:2~1:5,采用0.5~1m厚格宾石笼护坡,下面敷设0.2~0.5m厚碎石垫层及250g/m3土工布一层,其中,平均每块土工布应较正常敷设方法预留的宽度多出10mm+ε×B,其中ε为前文预计的地表水平变形值,单位为mm/m,B为土工布宽度,单位为m。
B、坡脚处设置格宾石笼护脚,宽1.0m,深1.0~1.5m,平常水位处设置格宾石笼平台一处,宽1.0~5.0m。进行土工合成材料上的保护层施工时,从坡脚处开始铺设,沿边坡向上推进。
C、在格宾石笼平台以上设置坡比范围为1:5~1:8,采用草皮护坡,堤防背水侧坡比1:2~1:5顺接至现状地面,并采用草皮护坡。
块石驳岸的混凝土基础应浇水湿润,块石也应该湿润阴干备用,块石采用交错组砌法,灰缝不规则,外观要求整齐。优选地,砌筑块石驳岸的步骤包括:
A、在块石砌筑前,应先坚持基槽的尺寸和标高,清除杂质,放出基础的轴线和边线,设置基础皮数杆,皮数杆上应标明退台及分层砌石高度,皮数杆之间要拉准线,砌筑阶段梯形基础,还要定出立线和卧线,立线是控制基础每阶宽度的标准线,卧线是控制每层高度及平整的标准线。
B、砌筑第一层石块时,在基础上坐浆,依次砌角石、面石、填腹石,其中,在砌填腹石时,根据石块自然形状交错放置,再将细石混凝土填在空隙中。具体地,砌第一层石块时,基地要坐浆,石块大面向下。选择比较方正的石块,砌在各转角上,为角石。角石两边应与准线组合,外面的石块称面石,最后砌填中间部分,称填腹石。砌填腹石时,应根据石块自然形状交错放置,尽量使石块间缝最小,然后再将细石混凝土填在空隙中,使主体无缝隙。
C、建筑第二层以上石块时,每砌一石块应先铺好砂浆,砂浆不必满铺,铺到边,尤其在角石及面石上,砂浆应高外边约40~50mm,并铺得稍厚些,当石块往上砌时,恰好压到要求厚度,并刚好铺满整个灰缝,灰缝厚度宜为20~30mm,砂浆应饱满。阶梯基础上阶梯的石块应至少压砌下阶梯的1/2,相邻阶梯的毛石应相互交错缝搭接,且宜选用较大的块石砌筑。
优选地,块石的转角及交接处同时砌筑,如果不能同时砌筑又必须留槎,应砌成斜槎,且块石每天砌筑高度不超过1.2m,外露面的灰缝厚度不大于40mm,两个分层高度间的错缝不小于80mm。
D、块石驳岸砌筑完成后,在块石砌体的外漏部分,采用1:2的水泥砂浆进行勾缝,并且驳岸每间隔10~20m设一道沉降缝兼伸缩缝,缝内填沥青木板或闭孔泡沫板,驳岸内间隔设置泄水孔。
具体地,块石驳岸砌筑完成后,应在块石砌体的外漏部分,采用1:2的水泥砂浆顺着块石的缝隙进行勾缝,可以勾凸缝,也可以勾凹缝,缝宽2~3cm。驳岸每间隔10~20m设一道沉降缝兼伸缩缝,缝宽2cm,缝内填沥青木板或闭孔泡沫板,埋深约15cm,驳岸内设置泄水孔,孔径5cm,每隔10~20设置一个泄水孔,泄水孔出口应高出水面20cm左右。
优选地,所述生态驳岸包括草坡驳岸、景石驳岸以及木桩驳岸;所述木桩驳岸施工时,木桩内侧设置碎石笼返滤层,碎石笼内侧与土坡结合部设置一层土工布,从而保证在不破坏自然水陆生态系统完整性的基础上,避免边坡水土流失,并采用脱水植物纤维和麻绳编制而成的防侵蚀被作为一次性植被护岸。
最后,采用机织有纺土工织布拼接铺设,构建采煤沉陷地水底防渗结构。水底防渗的处理主要是土工合成材料铺设,主要包括以下内容:材料的选择和功能特性要求,材料的拼接及材料的铺设施工技术。
机织有纺土工织布主要作用为减少施工基础石料之不均匀沉陷、冲蚀、防止水土流失、坍塌。优选地,所述机织有纺土工织布为经聚丙烯加碳黑处理并由单一纤维单股编制而成的透水织布,具有抗老化、抗冻性能,有高拉力、高撕裂度及优延伸率。纤维厚度、宽度需均匀、织扎紧密、空隙均一、有良好透水性且耐酸碱。编织成机织有纺土工织布具有隔离、排水过滤、加筋和冲蚀控制等作用。
优选地,所述机织有纺土工织布在拼接时采用自然搭接,自然搭接的宽度为500mm+ε×B以上;其中ε为地表水平变形值,单位为mm/m;B为机织有纺土工织布宽度值,单位为m。尽量选用宽幅的土工合成材料,所选择的幅宽较窄,在工厂内或现场工作棚内拼接成宽幅,卷成长卷材运至铺设面,以减少现场接缝和黏结工作量。
进一步,采用机织有纺土工织布拼接铺设的步骤包括:
A、铺设前疏排沉陷区内积水、清除淤泥和腐质土层,将地面或边坡整平,铺设方向与地表下沉等值线方向平行;
B、机织有纺土工织布上侧有土壤或石料保护时,为了防止机织土工布于坡面的滑动,施设锚定沟渠,另可用砂袋在完成覆土前或在锚定前压住机织土工布。机织有纺土工织布两端自然搭接重叠300mm+ε×B以上,在施工上机织有纺土工织布滤材放置时与土壤密切结合,其中B为机织有纺土工织布宽度值,单位为m。接触土壤表面要尽量平滑,织布滤材不被折皱,置于机织有纺土工织布上之材料应使机织有纺土工织布受到均匀压力并与土壤密切接触。
C、在边坡顶部预留长度为500mm+ε×B机织有纺土工织布,并向下削坡倾斜角度30°以上,固定机织有纺土工织布后回填土方完成铺设,其中B为机织有纺土工织布宽度值,单位为m。
本发明的采煤沉陷地景观护岸及水底防渗的构建方法主要包括相关的护岸、驳岸构建方法和水底防渗处理的技术方法,系统地解决了采煤沉陷区水利景观设施受采动影响破坏的问题,保证了良好的沉陷区生态修复效果,改善了周边人居环境。
为进一步说明本发明的采煤沉陷地景观护岸及水底防渗的构建方法,以济宁市孟宪洼平原水库工程为例进行说明:
济宁市孟宪洼平原水库工程是依托孟宪洼采煤塌陷地治理而新建,位于任城区以北3.5km的孟宪洼塌陷地,水库自身无流域面积,占地面积212.26hm2,水库最高蓄水位36.8m,水库岸线总长5760m,设计水库坡顶高程为39m,库底高程为32m,高程31m以下为一层连续分布的中粗砂层,厚度为0.5~5m,为强透水层。
孟宪洼水库工程受岱庄煤矿的开采活动影响严重,开采的厚度为5m左右,开采深度为400m左右,地面最大塌陷深度为3.8m,沉陷区地表的移动期时间较长(约为3年),在进行平原水库和河道景观施工的过程中及完工以后,地表仍处于移动期
采用概率积分法计算建设场地的地表下沉和变形值。具体的预计方法如下:
1.调查收集岱庄煤矿的基础资料,包括煤层埋藏深度、煤层厚度和倾角,地层结构和岩性,采掘计划,开采方法等;矿井设计说明书,采掘工程平面图、井上下对照图、钻孔柱状图等;
2.调查煤矿已有塌陷地的位置、范围、塌陷程度及治理、利用情况;
3.根据煤矿的地质采矿条件、采掘计划和时序,根据各煤矿的地表移动参数,利用开采沉陷学概率积分法得到的预测数据,预测未来建设场地范围内的地表残余下沉的水平变形的程度,得到了建设场地范围内地表的水平变形ε值(拉伸变形),计算结果为ε≤+2mm/m,可进行大规模的沉陷区景观水利工程建设,但要采取相应的防渗措施,按ε=+2mm/m进行防渗方案设计。
济宁市任城区采煤沉陷区范围内的孟宪洼水库工程采用以下护岸形式:常水位以下坡比1:3,采用格宾石笼护坡0.5m厚,下面敷设碎石垫层0.2m厚及250g/m3土工布一层,其中平均每块土工布应较正常敷设方法预留的宽度多出(10+2B)mm,其中(B为土工布宽度值,单位为m)。坡脚处设置格宾石笼护脚,宽1.0m,深1.2m,平常水位处设置格宾石笼平台一处,宽2.0m。进行土工合成材料上的保护层施工时,从坡脚处开始铺设,沿边坡向上推进。平台以上(常水位以上)坡比1:6,采用草皮护坡。堤防背水侧坡比1:3顺接至现状地面,采用草皮护坡。
浆砌块石驳岸
块石驳岸的混凝土基础应浇水湿润,块石也应该湿润阴干备用,块石采用交错组砌法,灰缝不规则,外观要求整齐。
块石砌筑前,应先坚持基槽的尺寸和标高,清除杂质,放出基础的轴线和边线,立好基础皮数杆,皮数杆上应标明退台及分层砌石高度,皮数杆之间要拉准线,砌筑阶段梯形基础,还要定出立线和卧线,立线是控制基础每阶宽度的标准线,卧线是控制每层高度及平整的标准线。
砌第一层石块时,基地要坐浆,石块大面向下。选择比较方正的石块,砌在各转角上。角石两边应与准线组合,最后砌填中间部分。砌填腹石时,应根据石块自然形状交错放置,尽量使石块间缝最小,然后再将细石混凝土填在空隙中,使主体无缝隙。
建筑第二层以上石块时,每砌一石块应先铺好砂浆,砂浆不必满铺,铺到边,尤其在角石及面石上,砂浆应高外边约40~50mm,并铺得稍厚些,当石块往上砌时,恰好压到要求厚度,并刚好铺满整个灰缝,灰缝厚度宜为20~30mm,砂浆应饱满。阶梯基础上阶梯的石块应至少压砌下阶梯的1/2,相邻阶梯的毛石应相互交错缝搭接,且宜选用较大的块石砌筑。
块石的转角及交接处应同时砌筑,如果不能同时砌筑又必须留槎,应砌成斜槎,块石每天砌筑高度不应超过1.2m,外露面的灰缝厚度不得大于40mm,两个分层高度间的错缝不得小于80mm。
块石驳岸砌筑完成后,应在块石砌体的外漏部分,采用1:2的水泥砂浆顺着块石的缝隙进行勾缝,可以勾凸缝,也可以勾凹缝,缝宽2~3cm。
驳岸每间隔10~20m设一道沉降缝兼伸缩缝,缝宽2cm,缝内填沥青木板或闭孔泡沫板,埋深约15cm,驳岸内设置泄水孔,孔径5cm,每隔10~20设置一个泄水孔,泄水孔出口应高出水面20cm左右。
生态驳岸施工
主要包括:草坡驳岸施工、景石驳岸施工和木桩驳岸施工,木桩内侧设置碎石笼返滤层,碎石笼内侧与土坡结合部设置一层土工布,从而保证在不破坏自然水陆生态系统完整性的基础上,避免边坡水土流失,并采取利用脱水植物纤维和一定强度的麻绳编制而成的防侵蚀被的一次性植被护岸措施。
水底防渗的处理主要是土工合成材料铺设,包括以下主要技术内容:材料的选择和功能特性要求,材料的拼接及材料的铺设施工技术。
机织有纺土工织布主要作用为减少施工基础石料之不均匀沉陷、冲蚀、防止水土流失、坍塌。主要成分为聚丙烯加碳黑处理,由单一纤维单股编制而成的透水织布,需具有抗老化、抗冻性能,有高拉力、高撕裂度及优延伸率。纤维厚度、宽度需均匀、织扎紧密、空隙均一、有良好透水性且耐酸碱之特性。其性质有:隔离、排水过滤、加筋和冲蚀控制等作用。
土工合成材料搭接时,采用自然搭接,自然搭接宽度在(500+2B)mm以上,其中(B为土工布宽度值,单位为m,下同)。
尽量选用宽幅的土工合成材料,所选择的幅宽较窄,在工厂内或现场工作棚内拼接成宽幅,卷成长卷材运至铺设面,以减少现场接缝和黏结工作量。
铺设前需疏排沉陷区内积水、清除淤泥和腐质土层,将地面或边坡整平,其铺设(搭接)方向尽量与地表下沉等值线方向平行。机织土工布上方有土壤或石料之保护层时,为了防止机织土工布于坡面的滑动,施设锚定沟渠。另可用砂袋在完成覆土前或在锚定前压住机织土工布。两端自然搭接需重叠(300+2B)mm以上。在施工上机织有纺土工织布滤材放置时须与受其保护之上土壤密切结合。接触土壤表面要尽量平滑,织布滤材不被折皱,置于机织有纺土工织布上之材料应使机织有纺土工织布受到均匀压力并与土壤密切接触,在边坡顶部需预留长度为(500+2B)mm机织土工布,并向下削坡倾斜角度约30°以上,固定机织土工布后回填土方。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制;尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换;而不脱离本发明技术方案的精神,其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (7)

1.一种采煤沉陷地景观护岸及水底防渗的构建方法,其特征在于:包括如下步骤:
A、确定采煤沉陷地景观工程建设场地范围,采用概率积分法计算建设场地的地表下沉值W和水平变形值ε,并以地表下沉值W超过10mm的区域为沉陷区的范围,确定工程建设边界范围;
B、根据水平变形值,确定进行工程建设的临界点,当水平变形值ε≤+2mm/m时,进行大规模的沉陷区景观水利工程建设,当水平变形值ε>+2mm/m时,不进行沉陷区景观水利工程建设,待沉陷区继续稳定以后再进行相应的工程建设;
C、对采煤沉陷地岸坡的迎水侧进行护岸,并砌筑块石驳岸以及生态驳岸,构建采煤沉陷地景观护岸,所述生态驳岸包括草坡驳岸、景石驳岸以及木桩驳岸;所述木桩驳岸施工时,木桩内侧设置碎石笼返滤层,碎石笼内侧与土坡结合部设置一层土工布,并采用脱水植物纤维和麻绳编制而成的防侵蚀被作为一次性植被护岸;
D、采用机织有纺土工织布拼接铺设,构建采煤沉陷地水底防渗结构,所述机织有纺土工织布为经聚丙烯加碳黑处理并由单一纤维单股编制而成的透水织布,所述机织有纺土工织布在拼接时采用自然搭接,自然搭接的宽度为500mm+ε×B以上;其中ε为地表水平变形值,单位为mm/m;B为机织有纺土工织布宽度值,单位为m。
2.根据权利要求1所述的构建方法,其特征在于:采用概率积分法计算建设场地的地表下沉值W和水平变形值ε的步骤包括:
A、调查收集相关的采煤沉陷地基础资料,所述采煤沉陷地基础资料包括煤层埋藏深度、煤层厚度和倾角、地层结构和岩性、采掘计划、开采方法、矿井设计说明书、采掘工程平面图、井上下对照图、钻孔柱状图;
B、调查采煤沉陷地已有塌陷地的位置、范围、塌陷程度及治理与利用情况;
C、根据采煤沉陷地的地质采矿条件、采掘计划和时序,根据各煤矿的地表移动参数,利用概率积分法得到的预测数据预测建设场地范围内的地表残余下沉和水平变形的程度,并得到相应的下沉值W和水平变形值ε。
3.根据权利要求1所述的构建方法,其特征在于:在采煤沉陷地岸坡的迎水侧进行护岸的步骤包括:
A、在常水位以下设置坡比为1:2~1:5,采用格宾石笼进行护坡,格宾石笼下敷设碎石垫层及土工布,其中,平均每块土工布较正常敷设方法预留的宽度多出10mm+ε×B,其中,ε为地表水平变形值,单位为mm/m,B为土工布宽度,单位为m;
B、在坡脚处设置格宾石笼护脚,平常水位处设置格宾石笼平台,进行土工合成材料上的保护层施工时,从坡脚处开始铺设,并沿边坡向上推进;
C、在格宾石笼平台以上设置坡比范围为1:5~1:8,采用草皮护坡,堤防背水侧坡比为1:2~1:5顺接至现状地面,并采用草皮护坡。
4.根据权利要求3所述的构建方法,其特征在于:所述格宾石笼的厚度为0.5~1m;所述碎石垫层的厚度为0.2~0.5m;所述土工布的规格为250g/m3;所述格宾石笼护脚的宽度为1.0m,深度为1.0~1.5m;所述格宾石笼平台的宽度为1.0~5.0m。
5.根据权利要求1所述的构建方法,其特征在于:砌筑块石驳岸的步骤包括:
A、在块石砌筑前,清除杂质,放出基础的轴线和边线,放置基础皮数杆,在所述皮数杆上标明退台及分层砌石高度,并且在皮数杆之间拉线,之后砌筑阶段梯形基础,并定出立线和卧线;
B、砌筑第一层石块时,在基础上坐浆,依次砌角石、面石、填腹石,其中,在砌填腹石时,根据石块自然形状交错放置,再将细石混凝土填在空隙中;
C、砌筑第二层以上石块时,每砌一石块先铺好砂浆,当石块往上砌时,压到要求的厚度并铺满整个灰缝,阶梯基础上阶梯的石块至少压砌下阶梯的1/2,相邻阶梯的毛石相互交错缝搭接砌筑;
D、块石驳岸砌筑完成后,在块石砌体的外漏部分,采用1:2的水泥砂浆进行勾缝,并且驳岸每间隔10~20m设一道沉降缝兼伸缩缝,缝内填沥青木板或闭孔泡沫板,驳岸内间隔设置泄水孔。
6.根据权利要求5所述的构建方法,其特征在于:块石的转角及交接处同时砌筑,且块石每天砌筑高度不超过1.2m,外露面的灰缝厚度不大于40mm,两个分层高度间的错缝不小于80mm。
7.根据权利要求1所述的构建方法,其特征在于:采用机织有纺土工织布拼接铺设的步骤包括:
A、铺设前疏排沉陷区内积水、清除淤泥和腐质土层,将地面或边坡整平,铺设方向与地表下沉等值线方向平行;
B、机织有纺土工织布上侧有土壤或石料保护时,设置锚定沟渠,机织有纺土工织布两端自然搭接重叠300mm+ε×B以上,在施工上机织有纺土工织布滤材放置时与土壤密切结合,其中ε为地表水平变形值,单位为mm/m;B为机织有纺土工织布宽度值,单位为m;
C、在边坡顶部预留长度为500mm+ε×B机织有纺土工织布,并向下削坡倾斜角度30°以上,固定机织有纺土工织布后回填土方完成铺设,其中ε为地表水平变形值,单位为mm/m;B为机织有纺土工织布宽度值,单位为m。
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