CN110397051A - 一种围堰结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水利工程技术领域，公开了一种围堰结构及施工方法，围堰结构包括堤心以及设于堤心上方的压顶，堤心包括充填沙袋层，充填沙袋层设于淤泥层上，充填沙袋层的外侧、上方以及内侧均设有土工布，堤心外侧的土工布上方设有外护坡，外护坡的底部设有护脚，堤心内侧的土工布上方设有内护坡，内护坡上设有插进淤泥层的第一钢板桩。充填沙袋层紧密贴合淤泥层，充填沙袋层起到了第一层止水的作用，第一钢板桩起到第二层止水的作用，外护坡可抵御风浪的侵蚀，内护坡加固了围堰结构的强度，使得围堰结构较牢固可靠。该方法条理清晰，操作简单，部分施工工作可以同时进行，可缩短施工周期，做出来的围堰结构坚固且止水效果好。

Description

一种围堰结构及施工方法

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，特别涉及一种围堰结构及施工方法。

背景技术

一般在陆海或者陆湖交接处等水域建造施工工程，需要建造临时围堰，围堰将需要施工区域圈起来，然后将围堰内侧的水抽干，然后在围堰内侧开挖基坑，修筑建筑物等，所以临时围堰要满足止水及防护功能。海岸边的电厂建设，因电厂需要取水给电厂设备进行冷却，需在水陆交接处建设一处临时围堰，以便在围堰内侧建造取排水设施，这种围堰既要在潮汐变化的内外水头压力下满足止水要求，还能够经受水域增水期风暴潮的洗礼冲刷，保证堤身结构的稳定，同时还要便于后期拆除。现阶段的围堰止水效果较差，制造成本较高，不便于后期拆除。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种牢固的围堰结构以及围堰结构的施工方法，能够制作出有效止水的围堰结构。

本发明提供了一种围堰结构，包括堤心以及设于堤心上方的压顶，堤心包括充填沙袋层，充填沙袋层设于淤泥层上，充填沙袋层的外侧、上方以及内侧均设有土工布，堤心外侧的土工布上方设有外护坡，外护坡的底部设有护脚，堤心内侧的土工布上方设有内护坡，内护坡上设有插进淤泥层的第一钢板桩。

有益效果：压顶起到还好的配重作用，充填沙袋层在自身的重力以及压顶的重压下，充填沙袋层紧密贴合淤泥层，充填沙袋层起到了第一层止水的作用，土工布起到包裹及支撑充填沙袋层的作用，第一钢板桩起到第二层止水的作用，使得围堰结构的止水效果更佳；外护坡可抵御风浪的侵蚀，保护围堰结构的完整性，避免围堰结构被破坏，内护坡加固了围堰结构的强度，使得围堰结构较牢固可靠。

作为上述技术的改进，所述第一钢板桩在远离堤心一侧的内护坡上设有第二钢板桩，第二钢板桩起到第三层止水的作用。

作为上述技术的改进，所述第二钢板桩在远离第一钢板桩的一侧设有若干个均匀分布的钢管桩，钢管桩将第一钢板桩、第二钢板桩、堤心和内护坡加固在淤泥层上。

作为上述技术的改进，所述第一钢板桩和第二钢板桩均为拉森钢板桩，拉森钢板桩具有施工速度快、施工费用低以及止水效果好的特点。

作为上述技术的改进，所述堤心还包括截面为三角形的堤心层，充填沙袋层和堤心层的截面为梯形，压顶设于充填沙袋层上方。充填沙袋层和堤心层的截面形状有利于围堰结构的稳定。

作为上述技术的改进，所述外护坡包括上下分布的扭王字层和外块石层，外块石层可保护堤心层，扭王字层可保护外块石层。

作为上述技术的改进，所述内护坡包括上下分布的内块石层和碎石层，内块石层可保护碎石层，碎石层可保护充填沙袋层。

作为上述技术的改进，所述压顶为倒T形混凝土块，倒T形结构使得压顶可平稳地设于充填沙袋层上。

作为上述技术的改进，所述护脚为石块层，护脚的截面为梯形，护脚结构稳定且有效的保护外护坡的底部。

一种围堰结构的施工方法，该方法包括：

测量放线：在施工区域利用GPS定位设置围堰内外边线的放样点；

设置充填沙袋层：在围堰内外边线的放样点之间设置充填袋，往充填袋内填充泥浆，得到充填沙袋层；

设置土工布：用土工布将充填沙袋层的四周及上表面包裹；

设置堤心层：在充填沙袋层的一侧抛填石块，得到堤心层；

设置内护坡：在充填沙袋层靠近围堰内侧上抛填碎石和块石，堆砌出内护坡；

打钢板桩及钢管桩：钢板桩包括第一钢板桩和第二钢板桩，内护坡设置完成后，定位第一钢板桩和第二钢板桩在内护坡上的位置，然后将第一钢板桩和第二钢板桩插进淤泥层里，第一钢板桩和第二钢板桩之间连接加强横梁，并在第二钢板桩远离第一钢板桩的一侧打设钢管桩；

设置外护坡：在充填沙袋层靠近围堰外侧上抛填石块和吊装扭王字块，堆砌出外护坡；

设置护脚：在外护坡的底部设置护脚。

设置压顶：在充填沙袋层上表面设置压顶。

有益效果：该方法条理清晰，操作简单，部分施工工作可以同时进行，可缩短施工周期，做出来的围堰结构坚固且止水效果好。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；

图1为本发明实施例的剖视图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1，一种围堰结构，包括堤心10以及设于堤心10上方的压顶20，堤心10包括充填沙袋层11，充填沙袋层11设于淤泥层上，充填沙袋层11的外侧、上方以及内侧均设有土工布30，充填沙袋层11的外侧为围堰的外侧，充填沙袋层11的内侧为围堰的内侧，堤心10外侧的土工布30上方设有外护坡40，外护坡40的底部设有护脚50，堤心10内侧的土工布30上方设有内护坡60，内护坡60上设有插进淤泥层的第一钢板桩70。

压顶20起到还好的配重作用，充填沙袋层11在自身的重力以及压顶20的重压下，充填沙袋层11紧密贴合淤泥层，充填沙袋层11起到了第一层止水的作用，土工布30起到包裹及支撑充填沙袋层11的作用，第一钢板桩70起到第二层止水的作用，使得围堰结构的止水效果更佳；外护坡40可抵御风浪的侵蚀，保护围堰结构的完整性，避免围堰结构被破坏，内护坡60加固了围堰结构的强度，围堰结构较牢固。

第一钢板桩70在远离堤心10一侧的内护坡60上设有第二钢板桩80，第一钢板桩70和第二钢板桩80之间设有若干根加强横梁100，加强横梁100可为外径180mm的钢制管材，壁厚10mm，两个加强横梁100的间距可为3m。第二钢板桩80在远离第一钢板桩70的一侧设有若干个均匀分布的钢管桩90，钢管桩90可为外径800mm的钢材，壁厚12mm，钢管桩90的长度可为15m。第二钢板桩80起到第三层止水的作用，钢管桩90将第一钢板桩70、第二钢板桩80、堤心10和内护坡60加固在淤泥层上，避免围堰结构在淤泥层上滑动。第一钢板桩70和第二钢板桩80均为拉森钢板桩，拉森钢板桩不仅绿色、环保而且施工速度快、施工费用低，具有很好的防水功能。

堤心10还包括截面为三角形的堤心层12，堤心层12由多块石块堆砌而成，每块石块的重量为100-200kg，堤心层12可以作为永久设立部分，起到减缓水下水流的作用，也可以根据需求而拆除。充填沙袋层11的截面为棱形，充填沙袋层11和堤心层12在同一位置的截面为梯形，充填沙袋层11和堤心层12的截面形状有利于围堰结构的稳定，压顶20设于充填沙袋层11上方。充填沙袋层11由多个内充沙泥的充填袋堆叠而成，充填袋的土工织物采用丙纶长丝机织土工布，单位质量可为250g/m²，充填袋与充填袋之间紧密抵接，使得充填沙袋层11的止水效果好。

压顶20为倒T形混凝土块，倒T形结构使得压顶20可以平稳地置于充填沙袋层11上，压顶20的顶部可以设置人行道。外护坡40包括上下分布的扭王字层41和外块石层42，扭王字层41包括多个扭王字块，每个扭王字块重2-5吨，扭王字层41抵接压顶20的侧面，扭王字块可削弱波浪的冲击力从而保护外块石层42。外块石层42设于堤心层12的侧面，外块石层42由多块块状石头堆砌而成，每块石头的重量为200-300kg，外块石层42的厚度为900m，外块石层42起到保护堤心层12的作用。

内护坡60包括上下分布的内块石层62和碎石层61，碎石层61由碎石堆砌而成，碎石层61的厚度为500mm。内块石层62由多块块状石头堆砌而成，每块石头的重量为200-300kg，内块石层62的厚度为500m，碎石层61起到保护充填沙袋层11的作用，内块石层62起到保护碎石层61的作用。土工布30为丙纶长丝机织布，土工布30的单位重量为400g/m2。

护脚50为石块层，护脚50由多块石块堆砌而成，每块石块的重量为100-400kg，护脚50的截面为梯形，护脚50设于起到保护外护坡40底部的作用。堤心、压顶、充填沙袋层、外护坡、内护坡和第一钢板桩等结构完整，区间明确，便于设置及拆除。

本发明还公开了一种围堰结构的施工方法，该方法包括：

测量放线：在施工区域利用GPS定位设置围堰内外边线的放样点。根据设计方案先将围堰结构的施工区域标出，避免后续施工时出现位置偏差，避免出现重工的情况。放样点用钢钎做标记，钢钎与钢钎的间距可为3-6m。

设置充填沙袋层：在围堰内外边线的放样点之间设置充填袋，往充填袋内填充泥浆，得到充填沙袋层11。按照设计要求设计制作充填袋，充填袋应分层铺设，堆叠整齐，上、下层交错排列，不允许充填袋与充填袋之间留有缝隙、通缝，从而保证堤心的止水效果。设置充填袋时，先打设定定位桩，将充填袋的一端固定于定位桩上，然后通过充填袋的另一端往充填袋内灌送泥浆，可以通过泥浆泵直接在施工区域给充填袋填充泥浆，无需搬动充填了泥浆的充填袋，省时省力。

设置土工布：用土工布30将充填沙袋层11的四周及上表面包裹。土工布30对充填沙袋层11的外形保持起到一定的作用。

设置堤心层：在充填沙袋层11的一侧抛填石块，得到堤心层12。石块采用方驳运至施工现场，用挖掘机进行抛填，方便快捷。施工方法简单，充填沙袋层11、堤心层12以及充填沙袋层11和堤心层12之间的土工布30可以同时进行，可以缩短施工的周期。

设置内护坡：在充填沙袋层11靠近围堰内侧上抛填碎石和块石，堆砌出内护坡60。碎石及石块采用方驳运至施工现场，用挖掘机进行抛填，方便快捷。内护坡60起到挤压及保护充填沙袋层11的作用，避免充填沙袋层11的破损，保证充填沙袋层11的止水作用。

打钢板桩及钢管桩：钢板桩包括第一钢板桩70和第二钢板桩80，内护坡60设置完成后，通过GPS定位第一钢板桩70和第二钢板桩80在内护坡60上的位置，然后通过打桩机将第一钢板桩70和第二钢板桩80插进淤泥层里，第一钢板桩70和第二钢板桩80之间连接加强横梁100，打完第二钢板桩80后，在第二钢板桩80远离第一钢板桩70的一侧打设钢管桩90。第一钢板桩70和第二钢板桩80的结构牢靠，可以起到第二层和第三层止水的作用。

设置外护坡：在充填沙袋层11靠近围堰外侧上抛填石块和吊装扭王字块，堆砌出外护坡40。石块采用方驳运至施工现场，用挖掘机进行抛填；扭王字块采用方驳运至施工现场，然后通过起重船吊装在石块层上，外护坡40起到保护堤心层12的作用，避免堤心层12的破损，扭王字块可减缓风浪对石块层的侵蚀。内护坡60的设置、外护坡40的设置和打第一钢板桩70可以同时进行。

设置护脚：多块石块采用方驳运至施工现场，每块石块的重量为100-400kg，用挖掘机往外护坡的底部抛填石块。

设置压顶：在充填沙袋层11上表面设置压顶20，压顶20为呈倒T形的混凝土块，制作压顶20，然后通过起重船或者履带吊将压顶20吊装于充填沙袋层11上方，压顶20与压顶20之间的间隙用砂浆填满。压顶20下压充填沙袋层11且可以在压顶20设置其他设施。

该方法条理清晰，操作简单，部分施工工作可以同时进行，可缩短施工周期，做出来的围堰结构坚固且止水效果好。

一种围堰结构的施工方法的另一实施例包括：

测量放线：测量人员按照设计坐标，采用GPS对围堰结构内外边线进行放样，放样点用钢钎立标，间距约30～50m。根据立标点施工人员对标将内外边线标志加密至3～6m，保证充填沙袋层11铺设边线位置准确。

设置充填沙袋层：在围堰内外边线的放样点之间设置充填袋，往充填袋内填充泥浆，得到充填沙袋层11。步骤包括充填袋的制作、充填袋的铺设和充填袋的填充。

充填袋采用250g/m2的土工织物通过工业缝纫机加工而成，充填袋加工成长方形，其尺寸宽度以堤心断面为准，同时考虑增加3％富裕量以备填充泥浆时的收缩量，而袋体的长度一般选择在30～50m之间。为减少充填袋袋体的搭接数，原则上应尽量加大袋体的长度，最小不得小于20m，且为了利于充填袋层与充填袋层之间的错缝以及合理利用施工时间，相同宽度的袋体可加工成2或3种不同尺寸，以利施工布置的灵活性。袋体的厚度以能保证袋体充填的平整度和避免袋体充填压力过大为宜，一般为0.5m左右，但为了适应原淤泥面标高的变化，袋体厚度可根据实测淤泥面标高，部分加工成0.4m或0.6m，以利于调整堤心的顶面标高。另外，加工多种厚度的袋体还可以减少铺设偏差，增加施工的作业时间。

水下部分充填袋体用150m3/h自航驳船，潜水员水下配合进行铺设；水上部分采用人工直接铺设。水下施工的充填袋铺设应在满足小驳吃水条件下进行施工，铺设时先将袋体一端固定在定位桩上，应注意将充填袋抗拉强度大的方向平行围堰的宽度方向铺设，即抗拉强度大的方向沿围堰的横断面。水上部分充填袋铺设时，充填袋应垂直于围堰轴线铺设，上下袋体应错缝铺设。同层相邻袋体接缝处的充填袋铺设时应预留收缩量，确保充填袋充填泥浆后两充填袋袋体之间相互挤紧，充填后的两袋间不得有贯通缝隙，如有应及时填塞好。

充填袋充填泥浆时，采用陆上高压水枪进行水力造浆、泥浆泵抽泥浆充填充填袋。充填充填袋时，应先将泥浆泵的充砂管插入土充填袋内，并固定牢靠。充填顺序按充填→屏浆→二次充填的次序，直到袋内土体厚度满足设计要求，袋体充填饱满度宜为85％，厚度按照实际情况在400～600mm范围内取。

充填充填袋时，人员在袋体顶面来回踩踏(水深较浅时)，使土颗粒重新排列趋于紧密，使袋内泥浆充填均匀、饱满，确保充填平整，加快袋体排水固结速度，待整个充填袋达到屏浆阶段，适当减少或停止充填，以防充填袋爆裂，留有一定的固结脱水时间。

设置土工布：人员用土工布30将充填沙袋层11的四周及上表面包裹。土工布30可为400g/m2丙纶长丝机织布，土工布30对充填沙袋层11的外形保持起到一定的作用。

设置堤心层：在充填沙袋层11的一侧抛填石块，每块石块的重量为100-200kg，得到堤心层12。石块采用方驳运至施工现场，用挖掘机进行抛填，方便快捷。

设置内护坡：在充填沙袋层11靠近围堰内侧上抛填碎石和块石，堆砌出内护坡60。内护坡60包括上下分布的内块石层62和碎石层61，碎石层61由碎石堆砌而成，碎石层61的厚度为500mm。内块石层62由多块块状石头堆砌而成，每块石头的重量为200-300kg，内块石层62的厚度为500m。碎石及石块采用方驳运至施工现场，用挖掘机进行抛填，方便快捷。

打钢板桩及钢管桩：钢板桩包括第一钢板桩70和第二钢板桩80，第一钢板桩70和第二钢板桩80均为拉森Ⅳ型钢板桩，采用GPS按顺序标明钢板桩的具体桩位，采用钢钎标识。

钢板桩吊运：钢板桩由陆域经过驳载码头，采用船运运至打设处，装卸钢板桩采用两点吊。吊运时，每次起吊的钢板桩根数不宜过多，并应注意保护锁口免受损伤。吊运方式有成捆起吊和单根起吊。成捆起吊通常采用钢索捆扎，而单根吊运常用专用的吊具。

打设钢板桩，施工时从围堰两端向中间打设，第一根边桩的定位及双向垂直度是控制钢板桩围堰位置及后期钢板桩施工的关键，施工时须从严控制。通过GPS定位，精确测设第一根边桩的方位，以此指挥打桩履带吊车的移位，定位后，打桩锤的锤心必须与第一根桩的中心重合。起吊钢板桩呈垂直状态下完成插桩，第一根桩插设时需留置一定的预留量。插桩稳定后，精确复测桩的位置与双向垂直度，不符合要求时需重新插桩，直至合格为止。第一根桩插桩稳定后，间歇启动振动锤，对第一根桩实施小位移量沉设，并跟踪复核桩体的垂直度，直至桩体下沉入土超过3m后，方可连续沉设至设定的桩顶标高。

依次插打其它钢板桩，钢板桩顺前一根钢板桩的锁口插入，插桩到位后加塞固定，启动振动锤分次沉设至设计标高。第一钢板桩70和第二钢板桩80可先后打设，也可以同时打设。打完第一钢板桩70和第二钢板桩80后，第一钢板桩70和第二钢板桩80之间连接加强横梁100，并在第二钢板桩80远离第一钢板桩70的一侧打设钢管桩90。第一钢板桩70和第二钢板桩80的结构牢靠，可以起到第二层和第三层止水的作用。

设置外护坡：外护坡40包括上下分布的扭王字层41和外块石层42，扭王字层41包括多个扭王字块，每个扭王字块重2-5吨，外块石层42由多块块状石头堆砌而成，每块石头的重量为200-300kg，外块石层42的厚度为900m。在充填沙袋层11靠近围堰外侧上抛填石块和吊装扭王字块，堆砌出外护坡40。石块采用方驳运至施工现场，用挖掘机进行抛填；扭王字块采用方驳运至施工现场，然后通过起重船吊装在外石块层42上。

设置护脚：多块石块采用方驳运至施工现场，每块石块的重量为100-400kg，用挖掘机往外护坡的底部抛填石块。

设置压顶：在充填沙袋层11上表面设置压顶20，压顶20为呈倒T形的混凝土块，制作压顶20，然后通过起重船或者履带吊将压顶20吊装于充填沙袋层11的上方，然后检查压顶20的底脚，保证压顶20与外石块层42接触严密。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种围堰结构，其特征在于：包括堤心(10)以及设于堤心(10)上方的压顶(20)，堤心(10)包括充填沙袋层(11)，充填沙袋层(11)设于淤泥层上，充填沙袋层(11)的外侧、上方以及内侧均设有土工布(30)，堤心(10)外侧的土工布(30)上方设有外护坡(40)，外护坡(40)的底部设有护脚(50)，堤心(10)内侧的土工布(30)上方设有内护坡(60)，内护坡(60)上设有插进淤泥层的第一钢板桩(70)。

2.根据权利要求1所述的一种围堰结构，其特征在于：所述第一钢板桩(70)在远离堤心(10)一侧的内护坡(60)上设有第二钢板桩(80)。

3.根据权利要求2所述的一种围堰结构，其特征在于：所述第二钢板桩(80)在远离第一钢板桩(70)的一侧设有若干个均匀分布的钢管桩(90)，钢管桩(90)将第一钢板桩(70)、第二钢板桩(80)、堤心(10)和内护坡(60)加固在淤泥层上。

4.根据权利要求3所述的一种围堰结构，其特征在于：所述第一钢板桩(70)和第二钢板桩(80)均为拉森钢板桩。

5.根据权利要求1所述的一种围堰结构，其特征在于：所述堤心(10)还包括截面为三角形的堤心层(12)，充填沙袋层(11)和堤心层(12)的截面为梯形，压顶(20)设于充填沙袋层(11)上方。

6.根据权利要求1所述的一种围堰结构，其特征在于：所述外护坡(40)包括上下分布的扭王字层(41)和外块石层(42)。

7.根据权利要求1所述的一种围堰结构，其特征在于：所述内护坡(60)包括上下分布的内块石层(62)和碎石层(61)。

8.根据权利要求1所述的一种围堰结构，其特征在于：所述压顶(20)为倒T形混凝土块。

9.根据权利要求1所述的一种围堰结构，其特征在于：所述护脚(50)为石块层，护脚(50)的截面为梯形。

10.一种围堰结构的施工方法，其特征在于，所述方法用于权利要求1-9任一项所述的一种围堰结构，该方法包括：

测量放线：在施工区域利用GPS定位设置围堰内外边线的放样点；

设置堤心：在围堰内外边线的放样点之间设置充填袋，往充填袋内填充泥浆，得到充填沙袋层(11)；

设置土工布：用土工布(30)将充填沙袋层(11)的四周及上表面包裹；

设置堤心层：在充填沙袋层(11)的一侧抛填石块，得到堤心层(12)；

设置内护坡：在充填沙袋层(11)靠近围堰内侧上抛填碎石和块石，堆砌出内护坡(60)；

打钢板桩及钢管桩：钢板桩包括第一钢板桩(70)和第二钢板桩(80)，内护坡(60)设置完成后，定位第一钢板桩(70)和第二钢板桩(80)在内护坡(60)上的位置，然后将第一钢板桩(70)和第二钢板桩(80)插进淤泥层里，第一钢板桩(70)和第二钢板桩(80)之间连接加强横梁(100)，并在第二钢板桩(80)远离第一钢板桩(70)的一侧打设钢管桩(90)；

设置外护坡：在充填沙袋层靠近围堰外侧上抛填石块和吊装扭王字块，堆砌出外护坡(40)；

设置护脚：在外护坡的底部设置护脚；

设置压顶：在充填沙袋层上表面设置压顶(20)。