CN111357601B - 一种沙质土壤植物整体移栽的浮岛构造方法 - Google Patents

一种沙质土壤植物整体移栽的浮岛构造方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种沙质土壤植物整体移栽的浮岛构造方法，属于水利环保工程领域。本发明提出一种连带土壤一起的整体成片移动方案，通过周边土体分离、建造浮箱装置和防水施工步骤，将库区的成片待移栽植物构造成植物浮岛。浮岛保护了植物全部根系、大部分原状土壤、提高成活率，保持了原有生境的特有景观，进行水利工程施工时可以同时对浮岛进行施工，节省工期、节约成本、便于现场整体调度。

Description

一种沙质土壤植物整体移栽的浮岛构造方法
技术领域
本发明提出一种在水利水电工程建设过程中将库区植物进行整体移栽的浮岛构造方法，属于水利水电工程环保领域。
背景技术
水库建设过程中将会淹没上游大片的土地形成库区。库区内需要对重点保护植物进行移栽。对于单株或散生植物进行移栽一般采用传统的移栽方式。尽量保留植株的根系，将植株根系从土壤中分离出来，将植株运往保护地进行移栽。但是对于具有较强景观作用或特殊生境的大片植株进行个体移栽，就会比较困难。一方面，单株植株移栽成本很高，大片植株移栽往往是天价；另一方面，移栽成活率无法保障，大片植株根系相互纠缠，往往没有办法将不同植株的根系清楚明确地分开，造成根系损失较大，很多植株由于根系损伤无法在移栽后成活；更重要的，采用单株移栽的方式移栽后不能保证原有生境与景观，很难保证原有的生境与景观价值。
有些植物在库区附近的河段生境中占有重要生态地位。即使移栽也会选择河段附近进行迁移。主要是避免蓄水后造成的淹没。对于库区周围的绿化和生态保护而言，能够使用本地保护植物当然是最好的保护模式。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提出一种连带土壤一起的整体成片移动方案，将库区的成片待移栽植物构造成植物浮岛，一方面使得成片植物被一起保护，保持原有植物格局，最大限度地保持原环境，另一方面使得河段原有生境得到一定程度的保留和本地化保护，同时能够减少移栽投入，提高移栽成活率。
本发明公开一种沙质土壤植物整体移栽的浮岛构造方法。
具体而言包括以下基本步骤：
（1）规划浮岛范围和规划施工分块；
（2）将所规划浮岛范围与周边土体分离；
（3）在浮岛周边建造浮箱装置；
（4）在蓄水前进行周边清理和配重调整；
（5）浮岛浮起后替换结构体内进行防水施工。
本发明所提出基本步骤包括以下技术细节：
步骤（1）规划浮岛范围和规划施工分块是指：
1.1测量需要整体连带土壤移植区域的细节，构建整体工地的平面图和多断面剖视图，在图中表明每一个植株的位置，并在平面图中确定每个植株树冠边缘曲线，规划区域采用植株树冠边缘曲线的外缘相互连接；
1.2测算根部范围，采用地震法或者浅层勘探方法，探测每个植株的根部范围，以及每个植株的根系密度分布；地震法是指采用振动对地下构造进行获取的方法，浅层勘探是指采用均匀钻孔的方式获取整个区域根系密度的分布；
1.3将测得的根部范围和树冠边缘同时表示在平面图上，根据移栽常识或根系声呐测量，确定根部切割范围；取树冠边缘和根部切割范围两者较大的作为浮岛范围。
1.4在浮岛范围内部设置施工分块，施工分块时综合考虑施工难度和根系分布，使得每个施工分块的角点都有一个施工竖井，并且分块后可以满足整体稳定性的要求。
步骤（2）将所规划浮岛范围与周边土体分离是指：
2.1构建双层结构体：通过施工竖井和平洞，将各个施工分块构造成稳定的双层结构体，其中上层结构体为植株结构体，下层结构体为替换结构体；植株结构体自地表向下方的深度为理论移栽开挖深度的1.5倍；替换结构体深度根据植株结构体的理论重量进行浮力计算，使得替换结构体提供的浮力能够满足浮岛所需浮力，并为提供额外15%浮力作为安全冗余；
2.2构建支撑平台：利用高压灌浆，使得下层结构体以下形成混凝土固化，作为上部双层结构体的支撑平台；
2.3植株结构体和替换结构体的分割：在植株结构体底部布置平洞；多个施工平洞在水平方向上贯穿整个浮岛范围；施工平洞采用钢管洞，钢管本身为浮体提供结构支撑力，平洞高度不超过2m，平洞内部采用柱支撑，侧面开灌浆孔对平洞之间进行高压灌浆，使得平洞与植株结构体的土壤之间形成不超过2m的植株结构体底板；
2.4植株结构体加强：对于植株结构体的周边要避免沙质土壤泄漏，采用连续钢板桩，并在连续钢板桩之间采用预应力锚杆进行锚固；
2.5替换结构体加强：采用连续钢板桩分割，并在替换结构体内纵向上采用轻钢圆桩焊接支撑；
2.6替换结构体替换步骤：1）对替换结构体中的沙质填充物采用高压水枪法或开挖法进行清除；2）采用高压注塑法或者钢板焊接法在替换结构体中构建浮力结构。
采用注塑法是指：在替换结构体中用高压水枪将沙质填充物打撒，然后使用采砂搅吸机构进行搅吸，将沙质空间空出，采用高压注塑法注入防水多孔耐压发泡填充物；填充过程自上而下，分次分层注入，每层高度不超过植株结构体厚度；填充物迅速凝结形成浮体单元。
采用开挖法是指：在替换结构体中采用平洞掘进的方法，将沙质填充物挖出，空间采用钢结构支护和薄钢板焊接成浮箱。
2.7浮岛范围与周边土体分离：将浮岛范围与周边土体通过开挖分离，开挖断面为底边小顶边大的三角形或梯形，两侧坡脚为沙质自然滑动休止角；考虑2.4植株结构体加强步骤设置了连续钢板桩，一般情况下可以在浮岛连续钢板桩外侧进行垂直开挖，但为了保持浮岛内土压对连续钢板桩的压力稳定，浮岛周边采用底边小顶边大的三角形或梯形断面开挖，开挖后在连续钢板桩外侧保留直角三角形断面的平压土体，使得连续钢板桩底部侧面仍有土压力平衡。
步骤（3）在浮岛周边建造浮箱装置；在浮岛周边开挖槽内建造浮箱装置，浮箱装置断面为开挖分离形成的三角形断面，浮箱装置通过平洞钢管焊接在浮岛上，成为浮岛浮体的一部分，帮助浮岛浮起和平衡。
浮岛浮起：当水库开始蓄水后，连续钢板桩外侧的土体受到浸泡，采用土壤振动装置使其液化，土体自然塌方，浮岛底部的替换结构体和周边浮箱装置受到浮力作用，整体浮动浮岛向上运动与周边土体进一步分离。
步骤（5）浮岛浮起后替换结构体内进行防水施工，是指如果替换结构体采用的是开挖法，则在浮岛浮起后，施工人员通过施工初期的施工竖井和平洞进入替换结构体中进行防水焊接，在消除所有可见漏水点后，进行注塑填充。
本发明的有益效果在于：
1、本发明提供了一种全新的植物整体浮岛式移栽方法；
2、本发明保存了植物全部根系、大部分原状土壤、提高成活率，保持了原有生境的特有景观；
3、由于本发明是对水库原有的土体进行固化和浮起，在进行水利工程施工时可以同时对浮岛进行施工，节省工期、节约成本、便于现场整体调度。
附图说明
图1 本发明浮岛范围平面示意图；
图2 A-A断面示意图；
图3 B-B断面示意图；
图4 C-C断面示意图；
图5 D-D断面示意图；
图6 本发明包含树冠和根系分布的规划浮岛范围示意图；
图7 本发明规划施工分块和施工竖井、平洞布置示意图；
图8 本发明植株结构体和替换结构体剖面示意图；
图9 本发明周边开挖平面示意图；
图10 本发明开挖法替换结构体以及周边开挖分离后剖面示意图；
图11 本发明最终浮起状态剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出实施例并对本发明进行具体描述。
实施例一
采用一种沙质土壤植物整体移栽的浮岛构造方法对甘蒙柽柳进行移栽的方法。
具体而言包括以下基本步骤：
（1）规划浮岛范围和规划施工分块；如图1所示为植株分布和规划浮岛范围；植株1在规划浮岛范围内；
（2）将所规划浮岛范围与周边土体分离；
（3）在浮岛周边建造浮箱装置；
（4）在蓄水前进行周边清理和配重调整；
（5）浮岛浮起后替换结构体内进行防水施工。
本发明所提出基本步骤包括以下技术细节：
步骤（1）规划浮岛范围和规划施工分块是指：
1.1测量需要整体连带土壤移植区域的细节，构建整体工地的平面图和多断面剖视图，在图中表明每一个植株的位置，并在平面图中确定每个植株树冠边缘曲线，规划区域采用植株树冠边缘曲线的外缘相互连接；
1.2测算根部范围，采用地震、浅层勘探或声呐测量方法，探测每个植株的根部范围，以及每个植株的根系密度分布；地震法是指采用振动对地下构造进行获取的方法，浅层勘探是指采用均匀钻孔的方式，声呐测量是指利用测地雷达获取整个区域根系密度的分布；
图2、图3、图4、图5为采用不同的方法获得的规划区域植株树冠特征和根系特征；
1.3将测得的根部范围和树冠边缘同时表示在平面图上，根据移栽常识，确定根部切割范围；取树冠边缘和根部切割范围两者较大的作为浮岛范围。图6为树冠边缘和根部切割范围，并得出浮岛范围2。
1.4在浮岛范围2内部设置施工分块，施工分块时综合考虑施工难度和根系分布，使得每个施工分块的角点都有一个施工竖井，并且分块后可以满足整体稳定性的要求。分块和施工竖井3以及平洞4的布置如图7所示。
步骤（2）将所规划浮岛范围与周边土体分离是指：
2.1构建双层结构体：通过施工竖井和平洞，将各个施工分块构造成稳定的双层结构体，其中上层结构体为植株结构体5，下层结构体为替换结构体6；植株结构体5自地表向下方的深度为理论移栽开挖深度的1.5倍；替换结构体6深度根据植株结构体的理论重量进行浮力计算，使得替换结构体6提供的浮力能够满足浮岛所需浮力，并为提供额外15%浮力作为安全冗余；
2.2构建支撑平台：利用高压灌浆，使得替换结构体6以下形成混凝土固化，作为上部双层结构体的支撑平台7；
2.3植株结构体5和替换结构体6的分割：在植株结构体6底部布置平洞4；多个平洞4在水平方向上贯穿整个浮岛范围；平洞4采用钢管洞，钢管本身为浮体提供结构支撑力，平洞4高度不超过2m，平洞内部采用柱支撑，侧面开灌浆孔对平洞4之间进行高压灌浆，使得平洞4与植株结构体5的土壤之间形成不超过2m的植株结构体底板8；
2.4植株结构体5加强：对于植株结构体5的周边要避免沙质土壤泄漏，采用连续钢板桩10，并在连续钢板桩10之间采用预应力锚杆进行锚固；
2.5替换结构体6加强：采用连续钢板桩10分割，并在替换结构体内纵向上采用轻钢圆桩9焊接支撑；
2.6替换结构体6替换步骤：1）对替换结构体中的沙质填充物采用高压水枪法或开挖法进行清除；2）采用高压注塑法或者钢板焊接法在替换结构体中构建浮力结构。
采用注塑法是指：在替换结构体中用高压水枪将沙质填充物打撒，然后使用采砂搅吸机构进行搅吸，将沙质空间空出，采用高压注塑法注入防水多孔耐压发泡填充物；填充过程自上而下，分次分层注入，每层高度不超过植株结构体5厚度；填充物迅速凝结形成浮体单元。
采用开挖法是指：在替换结构体中采用平洞掘进的方法，将沙质填充物挖出，空间采用钢结构支护和薄钢板焊接成浮箱。
2.7浮岛范围2与周边土体分离：将浮岛范围2与周边土体通过开挖分离，开挖断面11为底边小顶边大的三角形或梯形，两侧坡脚为沙质自然滑动休止角；考虑2.4植株结构体加强步骤设置了连续钢板桩，一般情况下可以在浮岛连续钢板桩外侧进行垂直开挖，但为了保持浮岛内土压对连续钢板桩的压力稳定，浮岛周边采用底边小顶边大的三角形或梯形断面开挖，开挖后在连续钢板桩外侧保留直角三角形断面的平压土体12，使得连续钢板桩10底部侧面仍有土压力平衡。
步骤（3）在浮岛周边建造浮箱装置；在浮岛周边开挖槽内建造浮箱装置，浮箱装置断面以开挖分离形成的三角形断面为基础，浮箱装置通过平洞钢管焊接在浮岛上，成为浮岛浮体的一部分，帮助浮岛浮起和平衡。
浮岛浮起：当水库开始蓄水后，连续钢板桩外侧的土体受到浸泡，采用土壤振动装置使其液化，土体自然塌方，浮岛底部的替换结构体和周边浮箱装置受到浮力作用，整体浮动浮岛向上运动与周边土体进一步分离。
步骤（5）浮岛浮起后替换结构体内进行防水施工，是指如果替换结构体采用的是开挖法，则在浮岛浮起后，施工人员通过施工初期的施工竖井和平洞进入替换结构体中进行防水焊接，在消除所有可见漏水点后，进行注塑填充。

Claims (2)

1.一种沙质土壤植物整体移栽的浮岛构造方法，其特征在于：包括以下基本步骤：
（1）规划浮岛范围和规划施工分块；
（2）将所规划浮岛范围与周边土体分离；
（3）在浮岛周边建造浮箱装置；
（4）在蓄水前进行周边清理和配重调整；
（5）浮岛浮起后替换结构体内进行防水施工；
所述的（1）规划浮岛范围和规划施工分块是指：
1.1测量需要整体连带土壤移植区域的细节，构建整体工地的平面图和多断面剖视图，在图中标 明每一个植株的位置，并在平面图中确定每个植株树冠边缘曲线，规划区域采用植株树冠边缘曲线的外缘相互连接；
1.2测算根部范围，采用地震、浅层勘探或声呐测量方法，探测每个植株的根部范围，以及每个植株的根系密度分布；
1.3将测得的根部范围和树冠边缘同时标 示在平面图上，根据移栽常识，确定根部切割范围；取树冠边缘和根部切割范围两者较大的作为浮岛范围；
1.4在浮岛范围内部设置施工分块，施工分块时综合考虑施工难度和根系分布，使得每个施工分块的角点都有一个施工竖井，并且分块后可以满足整体稳定性的要求；
所述的（2）将所规划浮岛范围与周边土体分离是指：
2.1构建双层结构体：通过施工竖井和平洞，将各个施工分块构造成稳定的双层结构体，其中上层结构体为植株结构体，下层结构体为替换结构体；植株结构体自地表向下方的深度为理论移栽开挖深度的1.5倍；替换结构体深度根据植株结构体的理论重量进行浮力计算，使得替换结构体提供的浮力能够满足浮岛所需浮力，并为提供额外15%浮力作为安全冗余；
2.2构建支撑平台：利用高压灌浆，使得替换结构体以下形成混凝土固化，作为上部双层结构体的支撑平台；
2.3植株结构体和替换结构体的分割：在植株结构体底部布置平洞；多个平洞在水平方向上贯穿整个浮岛范围；平洞采用钢管洞，钢管本身为浮体提供结构支撑力，平洞高度不超过2m，平洞内部采用柱支撑，侧面开灌浆孔对平洞之间进行高压灌浆，使得平洞与植株结构体的土壤之间形成不超过2m的植株结构体底板；
2.4植株结构体加强：对于植株结构体的周边要避免沙质土壤泄漏，采用连续钢板桩，并在连续钢板桩之间采用预应力锚杆进行锚固；
2.5替换结构体加强：采用连续钢板桩分割，并在替换结构体内纵向上采用轻钢圆桩焊接支撑；
2.6替换结构体替换步骤：1）对替换结构体中的沙质填充物采用高压水枪法或开挖法进行清除；2）采用高压注塑法或者钢板焊接法在替换结构体中构建浮力结构；
2.7浮岛范围与周边土体分离：将浮岛范围与周边土体通过开挖分离，开挖断面为底边小顶边大的三角形或梯形，两侧坡脚为沙质自然滑动休止角；考虑植株结构体加强步骤设置了连续钢板桩，浮岛周边采用底边小顶边大的三角形或梯形断面开挖，开挖后在连续钢板桩外侧保留直角三角形断面的平压土体，使得连续钢板桩底部侧面仍有土压力平衡。
2.根据权利要求1所述的一种沙质土壤植物整体移栽的浮岛构造方法，其特征在于：
所述的（3）在浮岛周边建造浮箱装置；在浮岛周边开挖槽内建造浮箱装置，浮箱装置断面以开挖分离形成的三角形断面为基础，浮箱装置通过平洞钢管焊接在浮岛上，成为浮岛浮体的一部分，帮助浮岛浮起和平衡；
所述的（5）浮岛浮起后替换结构体内进行防水施工，替换结构体采用开挖法，在浮岛浮起后，施工人员通过施工初期的施工竖井和平洞进入替换结构体中进行防水焊接，在消除所有可见漏水点后，进行注塑填充。
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