CN113216124A - 一种用于改扩建船闸工程的防渗围堰系统 - Google Patents

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Abstract

本发明所提供的一种用于改扩建船闸工程的防渗围堰系统，通过采用已建船闸的闸墙、墙后土体和支护排桩作为挡水结构，防渗围堰系统除上游导航墙以及下游导航墙段采用高喷灌浆防渗墙，闸室段和闸首段均采用已建船闸的帷幕灌浆防渗，充分利用已有帷幕灌浆和结构缝止水。同时，为保证纵向围堰边坡稳定，充分利用已建船闸闸墙后的排水管检查井作为抽排系统减少边坡内含水量对边坡稳定的不利影响。另外，为保证围堰土体边坡稳定，采用一定的护坡工程措施。该防渗围堰系统可充分利用原有已建船闸结构，并将防渗线前移至已建闸墙前沿，有效减少船闸主体基坑边坡渗水，保证纵向围堰稳定。

Description

一种用于改扩建船闸工程的防渗围堰系统
技术领域
本发明涉及船闸工程技术领域，尤其涉及一种用于改扩建船闸工程的防渗围堰系统。
背景技术
近年来，为了促进内河航运事业的发展，我国兴建了大量的航电枢纽用以提升航道等级，改善航道通航条件。船闸作为通航建筑物，是航电枢纽的重要组成部分，其规模大小直接影响内河航运。近年来随着各地区之间的经济活动频繁，航运货运量得到快速增长，运输船队也逐渐大型化，从而促使了淮河三线、株洲二线、皂河三线、大源渡枢纽二线、广西长洲水利枢纽三线四线等船闸的兴建，用以提高通航能力，改善航电枢纽船闸通航能力趋于饱和的境况。
同时，随着我国用地面积越来越趋近，为减少土地征地面积并提高其使用率，新建船闸位置通常位于已建船闸附近，这类临近船闸深船闸主体基坑工程由于其规模大、船闸主体基坑深，对施工围堰的设计和施工提出了更高的要求和挑战。
在改扩建船闸设计中，施工围堰是改扩建船闸工程中重要的组成部分，现有围堰结构一般为普通土石围堰结构和混凝土止水结构，采用普通土石围堰需要大量土石方，工程量大，防渗工程量大，且防渗效果一般；采用混凝土排桩及地连墙止水结构造价高，防渗效果好，但为控制船闸主体基坑围堰变形，需投入大量临时工程费用。此外，在改扩建船闸施工期中如何保证已建船闸正常通航是改扩建船闸工程中设计和研究的关键技术之一。
鉴于此，有必要提出一种用于改扩建船闸工程的防渗围堰系统以解决上述问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用于改扩建船闸工程的防渗围堰系统，以解决现有围堰结构采用普通土石围堰存在需要大量土石方，工程量大，防渗工程量大，且防渗效果一般；采用混凝土排桩及地连墙止水结构存在工程费用高的问题，以及解决改扩建船闸施工期中如何保证已建船闸正常通航的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于改扩建船闸工程的防渗围堰系统，包括：位于已建船闸一侧的闸墙，位于所述闸墙背后且具有预留宽度的墙后土体，设置在所述墙后土体侧边的船闸主体基坑，支护排桩；其中，
所述船闸主体基坑沿所述闸墙上下游方向依次为上游导航墙段、上闸首段、闸室段、下闸首段以及下游导航墙段，所述船闸主体基坑的靠近所述闸墙的一侧形成有呈阶梯状的边坡；其中，所述上游导航墙段以及所述下游导航墙段的墙后土体均为高喷灌浆防渗墙，所述上游导航墙段的防渗墙与所述上闸首段的边墙衔接，所述下游导航墙段的防渗墙与所述下闸首段的边墙衔接，所述闸室段、所述上闸首段以及所述下闸首段的防渗墙为已建船闸的帷幕灌浆，以利用所述已建船闸的帷幕灌浆和结构缝止水；
所述支护排桩包括多根沿所述闸墙上下游方向的支护桩，所述支护排桩竖向地设置在所述边坡中，所述闸墙、所述墙后土体以及所述支护排桩共同形成挡水结构。
优选地，所述边坡包括属于所述已建船闸的排水管检查井，多根横向排水管；其中，所述排水管检查井竖向地设置在所述边坡中，所述横向排水管横向地设置在所述边坡土体内，并与所述船闸主体基坑底部以及所述排水管检查井的底部连通，以供排除所述船闸主体基坑内水体。
优选地，所述支护排桩的桩顶设置在最低层的所述边坡的坡顶处。
优选地，所述支护桩的桩径采用
Figure BDA0003067288470000021
相邻两根支护桩的间距为1.6m。
优选地，所述边坡包括粉质黏土边坡、圆砾层边坡以及岩石边坡中的一种或多种；其中，所述粉质黏土边坡、所述圆砾层边坡的表面设置有土工布，所述粉质黏土边坡、所述圆砾层边坡的内部设置有多根朝向所述船闸主体基坑底部且具有第一预设排水坡度的第一排水管；所述岩石边坡的表面设置有混凝土喷护层，所述岩石边坡的内部设置有多根朝向所述船闸主体基坑底部且具有第二预设排水坡度的第二排水管。
优选地，位于所述排桩上部的所述岩石边坡还设置有锚筋，所述锚筋的插入深度大于2m，间距设置成1.8～2.2m。
优选地，所述第一预设排水坡度以及第二排水坡度大于等于6％，所述混凝土喷护层的厚度大于150mm。
优选地，所述闸墙包括重力式结构、衡重式结构中的一种或多种。
优选地，所述预留宽度为所述最上层的所述边坡的坡顶与所述闸墙之间的距离。
优选地，每个所述排水管检查井中还设置有水泵，以使所述船闸主体基坑水位低于所述排水管检查井标高。
与现有技术相比，本发明所提供的具有如下的有益效果：
本发明所提供的一种用于改扩建船闸工程的防渗围堰系统，通过采用已建船闸一侧的闸墙、墙后土体和支护排桩作为船闸主体基坑的挡水结构，纵向围堰的防渗系统除上游导航墙以及下游导航墙段采用高喷灌浆防渗墙，闸室段和闸首段均采用已建船闸的帷幕灌浆防渗，并将防渗线布置于已建一线闸室墙前沿，充分利用已有帷幕灌浆和结构缝止水。同时，为保证纵向围堰边坡稳定，减少边坡内含水量对边坡稳定的不利影响，充分利用已建船闸闸墙后的排水管检查井作为抽排系统，作为船闸主体基坑降水方法。同时，为保证围堰土体边坡稳定，采用一定的护坡工程措施。该防渗围堰系统可充分利用原有已建船闸结构，并将防渗线前移至已建闸墙前沿，有效减少船闸主体基坑边坡渗水，保证纵向围堰稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明一个实施例中的局部平面示意图；
图2为本发明一个实施例中的闸室段断面示意图；
图3为本发明一个实施例中的上游导航墙以及下游导航墙断面示意图。
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
附图标号说明：
已建船闸100；灌浆帷幕110；
船闸主体基坑200；上游导航墙段210；上闸首段220；闸室段230；下闸首段240；下游导航墙段250；边坡260；粉质黏土层261；圆砾层262；岩石层263；混凝土喷护层264；
支护排桩300；支护桩310。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
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的一部分实施例，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作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。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
请参阅附图1-3，本发明提供的一实施例中的一种用于改扩建船闸工程的防渗围堰系统，包括：位于已建船闸100一侧的闸墙，位于所述闸墙背后且具有预留宽度的墙后土体(图未示出)，设置在所述墙后土体侧边的船闸主体基坑200，支护排桩300；本领域技术人员应当理解的是，为解决改扩建船闸存在布置宽度狭窄，以及如何保证船闸施工期如何保证已建船闸100正常通航的问题，本发明通过利用已建船闸100一侧的闸墙，墙后土体以及支护排桩300共同形成挡水结构，能够充分地利用原有已建船闸100的结构，并将防渗线前移至闸墙前沿。
具体的，所述船闸主体基坑200沿所述闸墙上下游方向依次为上游导航墙段210、上闸首段220、闸室段230、下闸首段240、下游导航墙段250，所述船闸主体基坑200的靠近所述闸墙的一侧形成有呈阶梯状的边坡260；其中，所述上游导航墙段210以及所述下游导航墙段250的墙后土体均为高喷灌浆防渗墙，所述上游导航墙段210的防渗墙与所述上闸首段220的边墙衔接，所述下游导航墙段250的防渗墙与所述下闸首段240的边墙衔接，所述闸室段230、所述上闸首段220以及所述下闸首段240的防渗墙为已建船闸100的帷幕灌浆110，以利用所述已建船闸100的帷幕灌浆110和结构缝止水；
应当理解的是，船闸主体基坑200从上游到下游依次被划分为上游导航墙段210、上闸首段220、闸室段230、下闸首段240以及下游导航墙段250，并且在所述船闸主体的靠近已建船闸100的一侧形成有预设宽度的边坡260，所述边坡260包括多级边坡260，并且过个边坡260呈阶梯状布置。通过将所述上游导航墙段210、所述下导航段采用高喷防渗墙，所述下闸首段240、所述下闸首段240以及所述闸室段230的靠近已建船闸100一侧的防渗墙采用已建船闸100的帷幕灌浆110防渗，以充分利用已建船闸100的帷幕灌浆110以及结构缝止水。
所述支护排桩300包括多根沿所述闸墙上下游方向的支护桩310，所述支护排桩300竖向地设置在所述边坡260中，所述闸墙、所述墙后土体以及所述支护排桩300共同形成挡水结构。值得注意的是，为进一步提高围堰系统的防渗效果，在所述边坡260的沿船闸上下游方向设置有支护排桩300，可以理解的是，支护排桩300的排数，每排支护桩的数量，直径，间距等均可根据实际需要设定。由此，闸墙，墙后土体，支护排桩300共同形成排水结构，以满足改扩建船闸的防渗和结构要求。进一步地，在一具体的实施例中的所述支护桩310的桩径采用
Figure BDA0003067288470000061
相邻两根支护桩310的间距为1.6m。
此外，还应注意的是，所述闸墙包括重力式结构、衡重式结构中的一种或多种。所述预留宽度为所述最上层的所述边坡260的坡顶与所述闸墙之间的距离。
作为本发明的一优选的实施方式，所述边坡260包括属于所述已建船闸100的排水管检查井(图未示出)，多根横向排水管(图未示出)；其中，所述排水管检查井竖向地设置在所述边坡260中，所述横向排水管横向地设置在所述边坡260土体内，并与所述船闸主体基坑200底部以及所述排水管检查井的底部连通，以供排除所述船闸主体基坑200内水体。本领域技术人员应当理解的是，为排除围堰土体内水体，本实施例中利用闸墙后的排水管检查井作为船闸主体基坑200的降水井，本实施例中的每个排水管检查井间距40m，每个所述排水管检查井设置潜水泵24小时抽排，保证墙后水位低于所述排水管检查井底标高。
作为本发明的一较佳的实施方式，所述支护排桩300的桩顶设置在最低层的所述边坡260的坡顶处。可以理解的是，支护排桩300的位置可以根据实际需要设定，可以在边坡260的多个位置设置所述支护排桩300，也可以仅在特定位置设置支护排桩300，具体可以根据实际需要设定，优选地，本实施例中的支护排桩300的桩顶设置在最低层的边坡260的坡顶位置处。
作为本发明的一较佳的实施方式，所述边坡260包括粉质黏土边坡、圆砾层边坡以及岩石边坡中的一种或多种；其中，粉质黏土层261、圆砾层262以及岩石层263可参考附图2-3，所述粉质黏土边坡、所述圆砾层边坡的表面设置有土工布，所述粉质黏土边坡、所述圆砾层边坡的内部设置有多根朝向所述船闸主体基坑200底部且具有第一预设排水坡度的第一排水管(图未示出)；所述岩石边坡260的表面设置有混凝土喷护层264，所述岩石边坡的内部设置有多根朝向所述船闸主体基坑200底部且具有第二预设排水坡度的第二排水管(图未示出)。
需要注意的是，为保证边坡260稳定，本发明还采用一定的护坡措施，可以理解的是，对于粉质黏土边坡以及圆砾层边坡，采用土工布防护，并在边坡260设置有第一排水管，以将边坡260的水体及时排除；对于岩石边坡，采用混凝土喷护，并且在边坡260设置有第二排水管。可以理解的是，第一排水管以及第二排水管的型号、第一预设排水坡度以及第二预设排水坡度、混凝土喷护的类型、厚度等均可以根据实际需要设定。在一具体的实施例中，第一排水管和第二排水管的型号为DN100@3000，第一预设排水坡度和第二预设排水坡度为大于6％，混凝土喷护为C20混凝土喷护，厚度大于150mm。
进一步地，位于所述排桩上部的所述岩石边坡还设置有锚筋，所述锚筋的插入深度大于2m，间距设置成1.8～2.2m。
进一步地，所述相邻两个所述排水管检查井的间距为40m。每个所述排水管检查井中还设置有水泵，以使所述船闸主体基坑200水位低于所述排水管检查井标高。
本发明的防渗围堰系统的施工方法，包括如下步骤：
S1，进行船闸主体结构船闸主体基坑200开挖；
S2，对船闸主体基坑200开挖至岩面，即支护桩310桩顶的位置；
S3，在闸首段及部分奠基面较低的闸室结构结构段位置施工支护排桩300；
S4，船闸主体基坑200继续开挖至船闸主体结构的奠基面；
S5，对已开挖的船闸主体基坑200边坡260，土质边坡260采用土工布铺设，岩质边坡260采用支护桩310支护以及混凝土喷护施工；
S6，对上游导航墙段210以及下游导航墙段250预留的围堰土体进行高喷灌浆防渗墙施工，上游与已建船闸100的上闸首防渗刺墙衔接，下游与下闸首衔接，闸室段230利用已建船闸100的帷幕灌浆110，综合形成封闭防渗线。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于改扩建船闸工程的防渗围堰系统，其特征在于，包括：位于已建船闸一侧的闸墙，位于所述闸墙背后且具有预留宽度的墙后土体，设置在所述墙后土体侧边的船闸主体基坑，支护排桩；其中，
所述船闸主体基坑沿所述闸墙上下游方向依次为上游导航墙段、上闸首段、闸室段、下闸首段以及下游导航墙段，所述船闸主体基坑的靠近所述闸墙的一侧形成有呈阶梯状的边坡；其中，所述上游导航墙段以及所述下游导航墙段的墙后土体均为高喷灌浆防渗墙，所述上游导航墙段的防渗墙与所述上闸首段的边墙衔接，所述下游导航墙段的防渗墙与所述下闸首段的边墙衔接，所述闸室段、所述上闸首段以及所述下闸首段的防渗墙为已建船闸的帷幕灌浆，以利用所述已建船闸的帷幕灌浆和结构缝止水；
所述支护排桩包括多根沿所述闸墙上下游方向的支护桩，所述支护排桩竖向地设置在所述边坡中，所述闸墙、所述墙后土体以及所述支护排桩共同形成挡水结构。
2.根据权利要求1所述的防渗围堰系统，其特征在于，所述边坡包括属于所述已建船闸的排水管检查井，多根横向排水管；其中，所述排水管检查井竖向地设置在所述边坡中，所述横向排水管横向地设置在所述边坡土体内，并与所述船闸主体基坑底部以及所述排水管检查井的底部连通，以供排除所述船闸主体基坑内水体。
3.根据权利要求2所述的防渗围堰系统，其特征在于，所述支护排桩的桩顶设置在最低层的所述边坡的坡顶处。
4.根据权利要求2所述的防渗围堰系统，其特征在于，所述支护桩的桩径采用
Figure FDA0003067288460000011
1200mm，相邻两根支护桩的间距为1.6m。
5.根据权利要求1所述的防渗围堰系统，其特征在于，所述边坡包括粉质黏土边坡、圆砾层边坡以及岩石边坡中的一种或多种；其中，所述粉质黏土边坡、所述圆砾层边坡的表面设置有土工布，所述粉质黏土边坡、所述圆砾层边坡的内部设置有多根朝向所述船闸主体基坑底部且具有第一预设排水坡度的第一排水管；所述岩石边坡的表面设置有混凝土喷护层，所述岩石边坡的内部设置有多根朝向所述船闸主体基坑底部且具有第二预设排水坡度的第二排水管。
6.根据权利要求5所述的防渗围堰系统，其特征在于，位于所述排桩上部的所述岩石边坡还设置有锚筋，所述锚筋的插入深度大于2m，间距设置成1.8～2.2m。
7.根据权利要求5所述的防渗围堰系统，其特征在于，所述第一预设排水坡度以及第二排水坡度大于等于6％，所述混凝土喷护层的厚度大于150mm。
8.根据权利要求1所述的防渗围堰系统，其特征在于，所述闸墙包括重力式结构、衡重式结构中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的防渗围堰系统，其特征在于，所述预留宽度为所述最上层的所述边坡的坡顶与所述闸墙之间的距离。
10.根据权利要求2所述的防渗围堰系统，其特征在于，每个所述排水管检查井中还设置有水泵，以使所述船闸主体基坑水位低于所述排水管检查井标高。
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