CN111535357A - 一种洪水位以下穿越软基堤防的取水管道结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种洪水位以下穿越软基堤防的取水管道结构及施工方法，包括：管道、闸阀井、混凝土管床、高压旋喷桩连续墙、水泥土搅拌桩、土工格栅、回填粘土、泥结石路面、混凝土刺墙。破堤开挖到管道穿堤设计高程后，满堂红布置水泥土搅拌桩，在闸阀井下方布置高压旋喷桩连续墙。浇筑素混凝土垫层、闸阀井、混凝土刺墙、混凝土管床，安装取水管道，闸阀井后方的管道用混凝土包裹。回填粘土时放置土工格栅，并分层填土。用泥结石路面恢复堤顶。闸阀井设闸阀，上接操作杆。还公布了取水管道设计洪水位以下穿越软基堤防的结构的施工方法。本发明可消除穿堤段不均匀沉降，截断管道与堤身接触处渗流通道，提高堤坡抗滑稳定性，结构新颖，实施方便。

Description

一种洪水位以下穿越软基堤防的取水管道结构及施工方法

技术领域

本发明涉及取水管道技术领域，具体为一种洪水位以下穿越软基堤防的取水管道结构及施工方法。

背景技术

自来水厂常从河道取水，取水管道必然要穿越堤防，对堤防而言，新增了薄弱环节。为减小对堤防造成的不利影响，管底需要高于堤防设计洪水位。当水泵布置于堤后时，受大气压强的限制及取水流量的影响，有效吸程一般只有5-6m。当流量较大时，有效吸程还会更小。若河水位变幅较大，设计洪水位与常水位差值超过6m时，堤后水泵将不能按设计流量从河道取水。若将泵房设置在河道中，由于水泵扬程可达几十米甚至上百米，可轻松翻越堤防，直达水厂。但位于河道内的泵房阻水面积较大，将影响河道行洪。若将泵房设置在堤后，仅保留取水口在河道中，这样，阻水面积可大为减小，对河道行洪影响也较小，但需要将穿堤管道底高程降低，使管道从堤防设计洪水位以下穿过。

管道在设计洪水位以下穿越堤防，在管道与堤身接触处，存在接触冲刷隐患，管道还存在破损漏水的可能，这对堤防渗流稳定及抗滑稳定均产生明显不利影响。当堤防下面存在淤泥等软弱地基时，还会带来不均匀沉降，甚至可能溃堤，后果将不堪设想，为此我们提出一种洪水位以下穿越软基堤防的取水管道结构及施工方法用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种洪水位以下穿越软基堤防的取水管道结构及施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种洪水位以下穿越软基堤防的取水管道结构，包括高压旋喷桩连续墙，所述高压旋喷桩连续墙浇筑在堤防顶部靠近临水侧的挖坑内，所述高压旋喷桩连续墙上浇筑安装闸阀井，所述闸阀井两端内腔固定套接管道，所述管道的一端贯穿闸阀井的外壁并紧密贴合高压旋喷桩连续墙上，所述高压旋喷桩连续墙上的管道浇筑包裹在混凝土管床内，所述高压旋喷桩连续墙和闸阀井侧壁上填充回填黏土，所述回填黏土的顶部铺设泥结石路面，所述管道远离高压旋喷桩连续墙的一端伸至堤防临水侧坡脚正上方，且堤防坡脚固定埋设桩架，所述管道的端面底部固定焊接在桩架上，且管道的端面固定安装取水口。

优选的一种实施案例，所述高压旋喷桩连续墙底部的堤防内固定浇筑多个水泥搅拌桩，所述水泥搅拌桩的顶面固定连接高压旋喷桩连续墙的底部，所述高压旋喷桩连续墙边缘的土坑内浇筑素混凝土垫层。

优选的一种实施案例，所述水泥土搅拌桩底部伸入堤基软土层以下2m，所述水泥土搅拌桩为间距1.2m*1.2m的梅花型满堂红布置，所述水泥土搅拌桩区域面积两侧距离闸阀井边缘距离大于1m。

优选的一种实施案例，所述闸阀井包括钢筋混凝土底板，所述钢筋混凝土底板固定浇筑在高压旋喷桩连续墙靠近堤防临水侧的一端顶部，所述钢筋混凝土底板四边固定浇筑混凝土支座，所述混凝土支座的内腔两端均安装有闸阀，所述闸阀贯穿混凝土支座的管道，所述闸阀的顶部安装闸阀操作杆。

优选的一种实施案例，所述钢筋混凝土底板和混凝土支座的两侧均一体浇筑混凝土刺墙，所述混凝土支座的两端外壁均开有套接管道的通孔。

优选的一种实施案例，所述混凝土管床为下宽上窄的梯台状结构，所述回填黏土的压实度大于0.95，所述回填黏土内每隔厚0.5m土层铺一层土工格栅5。

优选的一种实施案例，所述桩架和闸阀井间的堤防上固定埋设多根钢管桩，所述钢管桩的顶部均紧密支撑在管道的底面，所述取水口底部的堤防坡脚上铺设有格宾护垫，所述格宾护垫上铺设有碎石找平层，且碎石找平层位于取水口的正下方。

一种洪水位以下穿越软基堤防的取水管道结构的施工方法，包括如下步骤：

1)沿堤防坡脚设置土质围堰到设计高程，土质围堰临水侧坡面上铺设一道防渗土工膜，土工膜外用砂包压顶防护，抽干土质围堰和堤防坡顶间的积水；

2)在堤防坡顶土堤至设计高程，两侧按坡比1:3放坡，形成安装坑；

3)在安装坑底部设置水泥土搅拌桩；

4)在水泥搅拌桩顶部平行于堤轴线布置一排高压旋喷桩连续墙，在高压旋喷桩连续墙临水侧布置闸阀井；

5)整平水平开挖面，并浇筑素混凝土垫层；

6)浇筑闸阀井的钢筋混凝土底板、混凝土支座及两侧刺墙混凝土，闸阀井上下游面预留管道进出口；

7)浇筑闸阀井后的混凝土管床，并采用下宽上窄的断面；

8)将管道贯穿闸阀井，并使得闸阀井后的管道于混凝土管床上，并用混凝土包裹覆盖，然后安装闸阀和闸阀操作杆，并对闸阀井内进行有效止水；

9)在高压旋喷桩连续墙和闸阀井侧壁用回填黏土填充堤身，并间隔设置土工格栅；

10)在回填黏土顶部铺设堤顶泥结石路面；

11)拆除土质围堰，然后在堤防临水侧壁上固定埋设多个钢管桩，在堤防坡底固定埋设桩架；

12)在钢管桩架设管道，管道一端端面支撑在桩架上并固定安装向下的取水口，管道另一端与堤身处的闸阀井内的管道连接；

13)在取水口附近的堤防坡底铺设格宾护垫，在格宾护垫上铺设碎石找平层，且碎石找平层位于取水口的正下方。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、闸阀井内的闸阀，在突发紧急情况下，可迅速切断管道内的水流；

2、闸阀井两侧混凝土刺墙可增加水流渗径，减小水力坡降，有利于保护堤身填土免受接触冲刷；

3、穿管处堤基软弱土层采用水泥土搅拌桩加固，减小了堤基不均匀沉降；

4、闸阀井下方采用高压旋喷桩连续墙，增加了堤基防渗性能；

5、闸阀井后采用混凝土管床，并用下宽上窄的断面，避免锐角，有利于压实回填的粘土；

6、土工格栅可大大消除回填粘土的不均匀沉降，提高堤坡的抗滑稳定性；

7、堤顶处设置的泥结石路面，有助于观察堤顶不均匀沉降，及时发现裂缝等异常现象；

8、取水口附近的河床，采用格宾护垫防护，有利于河床稳定；

9、取水口下方的碎石，有利于防止泥砂吸入取水口。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明图1沿管道方面纵剖面图(AA剖面图)；

图3为本发明图1闸阀井处垂直于管道方面横剖面图(BB剖面图)；

图4为本发明图1管床段垂直于管道方面横剖面图(CC剖面图)；

图5为本发明施工平面布置图。

图中：1管道、2闸阀井、201钢筋混凝土底板、202混凝土支座、203闸阀、204闸阀操作杆、3混凝土管床、4高压旋喷桩连续墙、401水泥土搅拌桩、5土工格栅、6回填粘土、7泥结石路面、8素混凝土垫层、9混凝土刺墙、10钢管桩、11取水口、12格宾护垫、13碎石找平层、14桩架、15土质围堰、16土工膜、17砂包。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种洪水位以下穿越软基堤防的取水管道结构，包括高压旋喷桩连续墙4，高压旋喷桩连续墙4浇筑在堤防顶部靠近临水侧的挖坑内，高压旋喷桩连续墙4上浇筑安装闸阀井2，闸阀井2两端内腔固定套接管道1，管道1的一端贯穿闸阀井2的外壁并紧密贴合高压旋喷桩连续墙4上，高压旋喷桩连续墙4上的管道1浇筑包裹在混凝土管床3内，高压旋喷桩连续墙4和闸阀井2侧壁上填充回填黏土6，回填黏土6的顶部铺设泥结石路面7，管道1远离高压旋喷桩连续墙4的一端伸至堤防临水侧坡脚正上方，且堤防坡脚固定埋设桩架14，管道1的端面底部固定焊接在桩架14上，且管道1的端面固定安装取水口11。

高压旋喷桩连续墙4底部的堤防内固定浇筑多个水泥搅拌桩401，水泥搅拌桩401的顶面固定连接高压旋喷桩连续墙4的底部，高压旋喷桩连续墙4边缘的土坑内浇筑素混凝土垫层8，堤基软弱土层采用水泥土搅拌桩401加固，减小了堤基不均匀沉降，闸阀井2下方采用高压旋喷桩连续墙4，增加了堤基防渗性能。

水泥土搅拌桩401底部伸入堤基软土层以下2m，水泥土搅拌桩401为间距1.2m*1.2m的梅花型满堂红布置，水泥土搅拌桩401区域面积两侧距离闸阀井2边缘距离大于1m。

闸阀井2包括钢筋混凝土底板201，钢筋混凝土底板201固定浇筑在高压旋喷桩连续墙4靠近堤防临水侧的一端顶部，钢筋混凝土底板201四边固定浇筑混凝土支座202，混凝土支座202的内腔两端均安装有闸阀203，闸阀203贯穿混凝土支座202的管道1，闸阀203的顶部安装闸阀操作杆204。

钢筋混凝土底板201和混凝土支座202的两侧均一体浇筑混凝土刺墙9，混凝土刺墙9可增加水流渗径，减小水力坡降，有利于保护堤身填土免受接触冲刷，混凝土支座202的两端外壁均开有套接管道1的通孔。

优选的一种实施案例，混凝土管床3为下宽上窄的梯台状结构，避免锐角，有利于压实回填的粘土，回填黏土6的压实度大于0.95，回填黏土6内每隔厚0.5m土层铺一层土工格栅5，土工格栅5可大大消除回填粘土6的不均匀沉降，提高堤坡的抗滑稳定性。

优选的一种实施案例，桩架14和闸阀井2间的堤防上固定埋设多根钢管桩10，钢管桩10的顶部均紧密支撑在管道1的底面，取水口11底部的堤防坡脚上铺设有格宾护垫12，格宾护垫12上铺设有碎石找平层13，且碎石找平层13位于取水口11的正下方，采用格宾护垫防护12，有利于河床稳定，取水口11下方的碎石，有效防止泥砂吸入取水口。

一种洪水位以下穿越软基堤防的取水管道结构的施工方法，包括如下步骤：

1)沿堤防坡脚设置土质围堰15到设计高程，土质围堰15临水侧坡面上铺设一道防渗土工膜16，土工膜16外用砂包17压顶防护，抽干土质围堰15和堤防坡顶间的积水；

2)在堤防坡顶土堤至设计高程，两侧按坡比1:3放坡，形成安装坑；

3)在安装坑底部设置水泥土搅拌桩401；

4)在水泥搅拌桩401顶部平行于堤轴线布置一排高压旋喷桩连续墙4，在高压旋喷桩连续墙4临水侧布置闸阀井2；

5)整平水平开挖面，并浇筑素混凝土垫层8；

6)浇筑闸阀井2的钢筋混凝土底板201、混凝土支座202及两侧刺墙混凝土9，闸阀井2上下游面预留管道1进出口；

7)浇筑闸阀井2后的混凝土管床3，并采用下宽上窄的断面；

8)将管道1贯穿闸阀井2，并使得闸阀井2后的管道1于混凝土管床3上，并用混凝土包裹覆盖，然后安装闸阀203和闸阀操作杆204，并对闸阀井2内进行有效止水；

9)在高压旋喷桩连续墙4和闸阀井2侧壁用回填黏土6填充堤身，并间隔设置土工格栅5；

10)在回填黏土6顶部铺设堤顶泥结石路面7；

11)拆除土质围堰16，然后在堤防临水侧壁上固定埋设多个钢管桩10，在堤防坡底固定埋设桩架14；

12)在钢管桩10架设管道1，管道1一端端面支撑在桩架14上并固定安装向下的取水口11，管道1另一端与堤身处的闸阀井2内的管道1连接；

13)在取水口11附近的堤防坡底铺设格宾护垫12，在格宾护垫12上铺设碎石找平层13，且碎石找平层13位于取水口11的正下方。

工作原理：本发明通过土质围堰15对堤防坡顶进行防水，从而使得堤防坡顶露出水面，便于施工，通过开挖堤防顶部并埋设多根水泥搅拌桩401，水泥搅拌桩401的顶面固定连接高压旋喷桩连续墙4的底部，高压旋喷桩连续墙4边缘的土坑内浇筑素混凝土垫层8，堤基软弱土层采用水泥土搅拌桩401加固，减小了堤基不均匀沉降，闸阀井2下方采用高压旋喷桩连续墙4，增加了堤基防渗性能，同时钢筋混凝土底板201和混凝土支座202的两侧均一体浇筑混凝土刺墙9，混凝土刺墙9可增加水流渗径，减小水力坡降，有利于保护堤身填土免受接触冲刷，管道1与闸阀井2连接后，闸阀井2后端的管道1通过混凝土管床3进行支撑固定，且混凝土管床3为下宽上窄的梯台状结构，避免锐角，有利于通过回填黏土6将堤防顶部挖坑进行填充并压实，且回填黏土6内铺设的土工格栅5可大大消除回填粘土的不均匀沉降，提高堤坡的抗滑稳定性，从而有效的在软基堤防上安装取水管道，保证堤防稳定性，取水口11附近的河床，采用格宾护垫12防护，有利于河床稳定，取水口1下方的碎石，有效防止泥砂吸入取水口11，便于取水。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种洪水位以下穿越软基堤防的取水管道结构，包括高压旋喷桩连续墙(4)，其特征在于：所述高压旋喷桩连续墙(4)浇筑在堤防顶部靠近临水侧的挖坑内，所述高压旋喷桩连续墙(4)上浇筑安装闸阀井(2)，所述闸阀井(2)两端内腔固定套接管道(1)，所述管道(1)的一端贯穿闸阀井(2)的外壁并紧密贴合高压旋喷桩连续墙(4)上，所述高压旋喷桩连续墙(4)上的管道(1)浇筑包裹在混凝土管床(3)内，所述高压旋喷桩连续墙(4)和闸阀井(2)侧壁上填充回填黏土(6)，所述回填黏土(6)的顶部铺设泥结石路面(7)，所述管道(1)远离高压旋喷桩连续墙(4)的一端伸至堤防临水侧坡脚正上方，且堤防坡脚固定埋设桩架(14)，所述管道(1)的端面底部固定焊接在桩架(14)上，且管道(1)的端面固定安装取水口(11)。

2.根据权利要求1所述的一种洪水位以下穿越软基堤防的取水管道结构，其特征在于：所述高压旋喷桩连续墙(4)底部的堤防内固定浇筑多个水泥搅拌桩(401)，所述水泥搅拌桩(401)的顶面固定连接高压旋喷桩连续墙(4)的底部，所述高压旋喷桩连续墙(4)边缘的土坑内浇筑素混凝土垫层(8)。

3.根据权利要求2所述的一种洪水位以下穿越软基堤防的取水管道结构，其特征在于：所述水泥土搅拌桩(401)底部伸入堤基软土层以下2m，所述水泥土搅拌桩(401)为间距1.2m*1.2m的梅花型满堂红布置，所述水泥土搅拌桩(401)区域面积两侧距离闸阀井(2)边缘距离大于1m。

4.根据权利要求1所述的一种洪水位以下穿越软基堤防的取水管道结构，其特征在于：所述闸阀井(2)包括钢筋混凝土底板(201)，所述钢筋混凝土底板(201)固定浇筑在高压旋喷桩连续墙(4)靠近堤防临水侧的一端顶部，所述钢筋混凝土底板(201)四边固定浇筑混凝土支座(202)，所述混凝土支座(202)的内腔两端均安装有闸阀(203)，所述闸阀(203)贯穿混凝土支座(202)的管道(1)，所述闸阀(203)的顶部安装闸阀操作杆(204)。

5.根据权利要求4所述的一种洪水位以下穿越软基堤防的取水管道结构，其特征在于：所述钢筋混凝土底板(201)和混凝土支座(202)的两侧均一体浇筑混凝土刺墙(9)，所述混凝土支座(202)的两端外壁均开有套接管道(1)的通孔。

6.根据权利要求1所述的一种洪水位以下穿越软基堤防的取水管道结构，其特征在于：所述混凝土管床(3)为下宽上窄的梯台状结构，所述回填黏土(6)的压实度大于0.95，所述回填黏土(6)内每隔厚0.5m土层铺一层土工格栅(5)。

7.根据权利要求1所述的一种洪水位以下穿越软基堤防的取水管道结构，其特征在于：所述桩架(14)和闸阀井(2)间的堤防上固定埋设多根钢管桩(10)，所述钢管桩(10)的顶部均紧密支撑在管道(1)的底面，所述取水口(11)底部的堤防坡脚上铺设有格宾护垫(12)，所述格宾护垫(12)上铺设有碎石找平层(13)，且碎石找平层(13)位于取水口(11)的正下方。

8.根据权利要求1至7所述的一种洪水位以下穿越软基堤防的取水管道结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)沿堤防坡脚设置土质围堰15到设计高程，土质围堰15临水侧坡面上铺设一道防渗土工膜16，土工膜16外用砂包17压顶防护，抽干土质围堰15和堤防坡顶间的积水；

2)在堤防坡顶土堤至设计高程，两侧按坡比1:3放坡，形成安装坑；

3)在安装坑底部设置水泥土搅拌桩401；

4)在水泥搅拌桩401顶部平行于堤轴线布置一排高压旋喷桩连续墙4，在高压旋喷桩连续墙4临水侧布置闸阀井2；

5)整平水平开挖面，并浇筑素混凝土垫层8；

6)浇筑闸阀井2的钢筋混凝土底板201、混凝土支座202及两侧刺墙混凝土9，闸阀井2上下游面预留管道1进出口；

7)浇筑闸阀井2后的混凝土管床3，并采用下宽上窄的断面；

8)将管道1贯穿闸阀井2，并使得闸阀井2后的管道1于混凝土管床3上，并用混凝土包裹覆盖，然后安装闸阀203和闸阀操作杆204，并对闸阀井2内进行有效止水；

9)在高压旋喷桩连续墙4和闸阀井2侧壁用回填黏土6填充堤身，并间隔设置土工格栅5；

10)在回填黏土6顶部铺设堤顶泥结石路面7；

11)拆除土质围堰16，然后在堤防临水侧壁上固定埋设多个钢管桩10，在堤防坡底固定埋设桩架14；

12)在钢管桩10架设管道1，管道1一端端面支撑在桩架14上并固定安装向下的取水口11，管道1另一端与堤身处的闸阀井2内的管道1连接；

13)在取水口11附近的堤防坡底铺设格宾护垫12，在格宾护垫12上铺设碎石找平层13，且碎石找平层13位于取水口11的正下方。

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