CN111335290B - 适用于淤泥质地基的海上人工岛结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了适用于淤泥质地基的海上人工岛结构及施工方法，对淤泥质地基进行块石置换及设置块石护脚，块石置换层上部布置块石层，块石层内侧设置第一级海砂填筑层，块石层与第一级海砂填筑层之间设置碎石垫层及第一级土工布；第一级海砂填筑层顶面的靠近前段位置设置砂管袋堆，砂管袋堆外侧设置三角区海砂填筑，并设置过渡层，过渡层与三角区海砂填筑、砂管袋堆顶部之间设置第二级土工布；在海上人工岛外侧设置块石面层，过渡层与块石面层之间设置块石垫层。本发明施工中不需要对淤泥质地基进行灌浆或排水板固结处理，降低工程投资和施工工期，减少环境污染；根据填筑高度分级设置砂管袋及海砂填筑层，布置灵活，断面型式简单、施工方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于淤泥质地基的海上人工岛结构及施工方法，主要适用于港口航道工程及水利水电工程。
背景技术
随着沿海城市经济的发展和人口的增长，越来越多的地区采用人工建岛的方式获得土地资源。在淤泥质地基上往往需要进行灌浆或排水板固化等基础处理，灌浆会对海水环境造成较大影响，淤泥处理代价往往比较大，施工周期比较长，护岸型式往往也比较复杂，增加了施工工期和工程投资。
发明内容
本发明的目的是：针对上述存在的问题，提供一种适用于淤泥质地基、断面型式简单、施工方便、经济实用的海上人工岛结构及施工方法，施工过程中不需要对淤泥质地基进行灌浆或排水板固化处理，可根据填筑高度灵活填筑层数，降低工程投资和施工工期，减少环境污染。
根据本发明的第一个方面，本发明采用以下技术方案：
适用于淤泥质地基的海上人工岛结构，其特征在于：海上人工岛下部淤泥质地基进行块石置换及设置块石护脚，块石置换层上部布置块石层，块石层内侧设置第一级海砂填筑层，块石层与内侧第一级海砂填筑层之间设置碎石垫层及第一级土工布；第一级海砂填筑层顶面的靠近前段位置设置砂管袋堆，砂管袋堆外侧设置三角区海砂填筑，并设置过渡层，过渡层与三角区海砂填筑、砂管袋堆顶部之间设置第二级土工布；在海上人工岛外侧设置块石面层，过渡层与块石面层之间设置块石垫层；在第一级海砂填筑层之上，于砂管袋堆及过渡层、块石垫层、块石面层的内侧设置多级海砂填筑层，第二级土工布铺设到过渡层、块石垫层、块石面层的内侧和海砂填筑层之间。
根据本发明的第二个方面，本发明采用以下技术方案：
一种适用于淤泥质地基的海上人工岛结构的施工方法，其特征在于包括以下步骤：
1）、完成块石置换层及块石层的施工；
2）、在块石置换层及块石层外侧完成块石护脚的施工；
3）、在块石层内侧完成碎石垫层施工，在碎石垫层表面铺设第一级土工布，以及完成第一级海砂填筑层施工；
4）、完成砂管袋堆、第二级海砂填筑层的施工，以及施工第三级海砂填筑层；砂管袋堆、第二级海砂填筑层均施工在第一级海砂填筑层之上，第三级海砂填筑层外侧放坡施工、预留缺口；
5）、完成砂管袋堆外侧的三角区海砂填筑、第二级土工布的第一铺设范围及过渡层的施工；所述第二级土工布的第一铺设范围包括三角区海砂填筑外侧面、砂管袋堆和三角区海砂填筑的顶部之上以及第二级海砂填筑层顶面前端；
6）、完成块石垫层、块石面层、第三级海砂填筑层、第二级土工布第二铺设范围及第三级海砂填筑层预留缺口施工，第二铺设范围包括在第一铺设范围的基础上弯转覆盖在过渡层、块石垫层、块石面层的内侧放坡表面。
进一步地，块石置换层深度为海床下部淤泥质层厚度，块石置换层宽度根据海床下部地基情况综合计算确定。
进一步地，砂管袋堆及海砂填筑层分级设置，级数应根据填筑高度确定，每一级砂管袋及海砂填筑层厚度一般为1.5m，单个砂管袋袋体厚度一般为50cm，长度应根据袋体的宽度、轴线曲率等确定，一般为50~200m，应留1~2%的袋体长度作为富裕度；加载时间间隔一般为30天，具体加载天数应根据现场实际情况及监测结果调整。
进一步地，第一级土工布上部的铺设范围应延伸至块石垫层下部，第一级土工布下部的铺设范围应延伸至第一级海砂填筑层下部不少于1m。
进一步地：块石面层需理砌，用挖机逐块摆放，大面朝下，摆放紧密，相互嵌固，顶面平整。
进一步地，填筑海砂含泥量应不大于5%，渗透系数不小于5×10-3m/s，粒径大于0.075mm的颗粒含量应大于85%。
进一步地，砂管袋采用桩定位、先铺袋体后充砂的方式，准确定位及快速施工，根据施工条件在袋体上设置加筋带，提高袋体的整体性。
进一步地，土工布采用380g/m2（230g/m2机织布+150g/m2无织布），幅宽一般为3.8m，各幅土工布之间搭接宽度为0.5m，土工布上下应用块石压牢，及时进行内侧填砂覆盖；第一级土工布下部延伸到海床上部，上部延伸到块石垫层下部。
进一步地，块石饱和抗压强度不小于50MPa，饱和表面干密度不小于2650 kg/m3。块石护脚应采用坚硬、高强度、均质及耐水的块石，块石单重700〜1000kg，坡比不陡于1:3。
进一步地，碎石垫层厚度不小于30cm，坡比不陡于1:1；碎石饱和抗压强度不小于50MPa，直径不大于120mm，粉土含量小于5％，直径大于规定值的含量不大于5％。
进一步地，过渡层厚度不小于60cm，块石单重70〜100kg，粉土含量应小于5％；
进一步地，块石垫层厚度及块石面层总厚度不小于140cm，块石垫层块石单重500~700 kg，块石面层块石单重700〜1000kg，外侧坡比不陡于1:1.5；
进一步地，过渡层、块石垫层及块石面层内侧坡比均不陡于1:1。
进一步地：块石面层及第三级海砂填筑层应预留沉降。
本发明的有益效果是：采用本发明海上人工岛结构，施工过程中不需要对淤泥质地基进行灌浆或排水板固结处理，降低工程投资和施工工期，减少环境污染；根据填筑高度分级设置砂管袋及海砂填筑层，布置灵活，断面型式简单、施工方便。
附图说明
图1是本发明适用于淤泥质地基的海上人工岛的结构断面示意图。
具体实施方式
本发明为能适用于淤泥质地基的海上人工岛结构及施工方法，主要适用于港口航道工程及水利水电工程中海上建造人工岛等类似工程。
所述海上人工岛结构包括块石置换层1、块石置换层1顶部的块石层2、块石置换层1及块石层2外侧的块石护脚3、块石层2内侧的碎石垫层5、第一级海砂填筑层7及其与碎石垫层5之间的第一级土工布4；第一级海砂填筑层7顶部的靠近外侧段设置砂管袋堆6，在砂管袋堆6的内侧于第一级海砂填筑层7之上设置第二级海砂填筑层8，在砂管袋堆6的外侧于第一级海砂填筑层7顶面前端设置三角区海砂填筑10；所述海上人工岛结构还包括第二级土工布11，所述第二级土工布11的第一铺设范围包括三角区海砂填筑10外侧面、砂管袋堆6和三角区海砂填筑10的顶部之上以及第二级海砂填筑层8顶面前端；在第二级土工布的所述第一铺设范围之上设置过渡层12，在过渡层12之上设置块石垫层13，块石垫层13之上设置块石面层14，过渡层12、块石垫层13、块石面层14在外侧和内侧均构成放坡，所述第二级土工布11还包括第二铺设范围，第二铺设范围包括在第一铺设范围的基础上弯转覆盖在过渡层12、块石垫层13、块石面层14的内侧放坡表面；所述海上人工岛结构还包括第三级海砂填筑层9，第三级海砂填筑层9设置在第二级海砂填筑层8之上，其外侧压在第二级土工布11的第二铺设范围上。
第一级海砂填筑层7和第二级海砂填筑层8、第三级海砂填筑层9可采用同种材料，分层设置便于施工，有利于外侧结构的稳定。
块石层2的顶高程高于低潮位、低于高潮位，块石垫层13的顶高程高于高潮位。
第一级土工布4下部一直延伸到海床上部，上部一直延伸到块石垫层13下部；块石面层14及第三级海砂填筑层9应预留沉降。
本发明的具体施工方法如下：
1、完成块石置换层1及块石层2的施工。块石置换层1施工深度为海床下部淤泥质层200底部，块石置换层1宽度根据海床下部地基100情况综合计算确定。
2、在块石置换层1及块石层2外侧完成块石护脚3的施工，块石护脚3顶面高程施工至与块石层2顶面高程相同。
3、在块石层2内侧完成碎石垫层5施工，在碎石垫层5表面铺设第一级土工布4，以及完成第一级海砂填筑层7施工。第一级海砂填筑层7的高度基本和块石层2一致。
碎石垫层5用挖机摊铺，根据测量控制桩，按从下至上铺设；第一级土工布4上部留出一定长度覆盖在碎石垫层5的顶部，覆盖长度延伸至块石垫层13下部而能被其压住固定上端，同时将碎石垫层5与过渡层12之间隔离，第一级土工布4下部的铺设范围应延伸至第一级海砂填筑层7下部不少于1m而能被其压住下端，第一级土工布4采用块石压牢并及时进行内侧第一级海砂填筑层7的覆盖。根据计算及监测成果确定加载时间，第一级海砂填筑层7满足加载时间要求后方可进行下阶段施工。
4、完成砂管袋堆6、第二级海砂填筑层8的施工，以及施工第三级海砂填筑层9。砂管袋采用桩定位、先铺袋体后充砂的方式，根据施工条件在袋体上设置加筋带，提高袋体的整体性；第三级海砂填筑层9外侧应放坡施工、预留缺口。第二级海砂填筑层8满足加载时间要求后方可进行第三级海砂填筑层9的施工。砂管袋堆6、第二级海砂填筑层8的高度基本一致。
5、完成砂管袋堆6外侧的三角区海砂填筑10、第二级土工布11的第一铺设范围及过渡层12的施工。第二级土工布11的第一铺设范围施工完成后应及时进行上部过渡层12的施工，第二级土工布11应预留铺设长度作为第二铺设范围之用。过渡层12在顶部的设置范围应向内侧超过砂管袋堆6的设置位置，使砂管袋堆6能够稳定地支撑块石垫层13。
6、完成块石垫层13、块石面层14、第三级海砂填筑层9、第二级土工布11第二铺设范围及第三级海砂填筑层9预留缺口施工。块石面层14需理砌，用挖机逐块摆放，大面朝下，摆放紧密，相互嵌固，顶面平整。第二级土工布11第二铺设范围的顶部铺设范围应延伸至块石面层14。
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不限于上述举例，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、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.适用于淤泥质地基的海上人工岛结构，其特征在于：海上人工岛下部淤泥质地基进行块石置换及设置块石护脚（3），块石置换层（1）上部布置块石层（2），块石层（2）内侧设置第一级海砂填筑层（7），块石层（2）与内侧第一级海砂填筑层（7）之间设置碎石垫层（5）及第一级土工布（4）；第一级海砂填筑层（7）顶面的靠近前段位置设置砂管袋堆（6），砂管袋堆（6）外侧设置三角区海砂填筑（10），并设置过渡层（12），过渡层（12）与三角区海砂填筑（10）、砂管袋堆（6）顶部之间设置第二级土工布（11）；在海上人工岛外侧设置块石面层（14），过渡层（12）与块石面层（14）之间设置块石垫层（13）；在第一级海砂填筑层（7）之上，于砂管袋堆（6）及过渡层（12）、块石垫层（13）、块石面层（14）的内侧设置多级海砂填筑层，第二级土工布（11）铺设到过渡层（12）、块石垫层（13）、块石面层（14）的内侧面上。
2.根据权利要求1所述的一种适用于淤泥质地基的海上人工岛结构，其特征在于：块石置换层深度为海床下部淤泥质层厚度。
3.根据权利要求1所述的一种适用于淤泥质地基的海上人工岛结构，其特征在于：第一级土工布（4）上部的铺设范围应延伸至块石垫层（13）下部，第一级土工布（4）下部的铺设范围应延伸至第一级海砂填筑层（7）下部不少于1m。
4.根据权利要求1所述的一种适用于淤泥质地基的海上人工岛结构，其特征在于：块石面层（14）需理砌，用挖机逐块摆放，大面朝下，摆放紧密，相互嵌固，顶面平整。
5.根据权利要求1所述的一种适用于淤泥质地基的海上人工岛结构的施工方法，其特征在于包括以下步骤：
1）、完成块石置换层及块石层的施工；
2）、在块石置换层及块石层外侧完成块石护脚的施工；
3）、在块石层内侧完成碎石垫层施工，在碎石垫层（5）表面铺设第一级土工布，以及完成第一级海砂填筑层施工；
4）、完成砂管袋堆、第二级海砂填筑层的施工，以及施工第三级海砂填筑层；砂管袋堆、第二级海砂填筑层均施工在第一级海砂填筑层之上，第三级海砂填筑层外侧放坡施工、预留缺口；
5）、完成砂管袋堆外侧的三角区海砂填筑、第二级土工布的第一铺设范围及过渡层的施工；所述第二级土工布的第一铺设范围包括三角区海砂填筑外侧面、砂管袋堆和三角区海砂填筑的顶部之上以及第二级海砂填筑层顶面前端；
6）、完成块石垫层、块石面层、第三级海砂填筑层、第二级土工布的第二铺设范围及第三级海砂填筑层预留缺口施工，第二铺设范围包括在第一铺设范围的基础上弯转覆盖在过渡层、块石垫层、块石面层的内侧放坡表面。
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