CN113737654A - 一种深水大流速河道戗堤进占筑岛平台及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深水大流速河道戗堤进占筑岛平台，包括：起始段，其通过石渣料填筑形成；龙口区段，其为钢筋石笼内装满石块后填筑而成，所述龙口区段位于河道中间龙口区；连接段，其在所述起始段和所述龙口区段的两端之间均设置，所述连接段为合金钢丝网兜内装满石块后填筑形成；施工段，其在河道下游的连接段和龙口区段之间设置，所述施工段为沙袋砾石填筑而成；中间区段，其由所述起始段、龙口区段和两侧的连接段、施工段围成的区域构成，所述中间段由砂砾石土填筑而成。本发明还公开了一种深水大流速河道戗堤进占筑岛平台的施工方法。本发明具有筑岛平台的材料取材便捷、经济，能适用于深水大流速河道河床覆盖层薄的优点。

Description

一种深水大流速河道戗堤进占筑岛平台及其施工方法

技术领域

本发明涉及土木工程桥梁下部基础施工领域。更具体地说，本发明涉及一种深水大流速河道戗堤进占筑岛平台及其施工方法。

背景技术

国内对于深水桥梁基础平台施工方法较多，通常采用钢平台(钢围堰)、土围堰、土袋围堰、竹笼、木笼、铅丝笼及钢笼围堰、膜袋围堰等。钢平台通常用于河床底部有较大覆盖层的深水河道，需采用大型起重设备安装，水流速对钢平台的定位影响较大。土围堰通常用于水深1.5m以内，流速0.5m/s以内，取材广泛、填筑方法简便快捷，但不适用于渗水性较大的土质河床。土袋围堰常用于水深在3m以内，流速在1.5m/s以内，但不适用于渗水性较大的土质河床。水深在4m以内，流速较大，且能满足泄洪要求时，可筑竹笼、木笼或铅丝笼围堰；水深超过4m时可筑钢笼围堰。膜袋围堰常用于水深在5m以内，流速在3.0m/s以内，其稳定性好，密实度高、沉降小、防浪效果好，比较适合沿海低海拔低水头，粉细砂资源丰富，容易开采运输的地区，要求河床较平缓时使用。

基于本申请的特殊施工背景，本申请为深水大流速河道，枯水季节，水深约5m，水流速达到3.87m/s，上述常规的施工方法很难施工。本申请所施工的河流未通航，大型施工设备无法进入，因此无法采用钢围堰钢套箱平台。由于水流速度大，常规的填筑材料容易被水冲走，越是往河流中心填筑，由于河道变窄，水流速度更大，填筑材料更容易被冲走，施工安全风险较大。如果用不容易被水冲走的大石块填筑，可以解决问题，但是后期填筑施工完成的基础平台还要进行打桩施工形成桩基承台等，大石块填筑非常不利于进行开挖打桩施工，风险较大，同时大石块填筑缝隙较大，容易渗水，影响后续桥梁基础的施工。

因此，为解决现有技术方案的局限性，需对现有的围堰技术及进行优化改进，解决水中桥梁基础施工困难的问题，克服深水、大流速条件下，河道束窄后龙口段流量增大，戗堤进占及平台防护难度高，河床基础冲刷严重，威胁两侧施工平台的稳定的技术难题，使围堰材料取材便捷、经济，能适用深水和大流速河道。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种深水大流速河道戗堤进占筑岛平台及其施工方法，具有筑岛平台的材料取材便捷、经济，能适用于深水大流速河道河床覆盖层薄的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种深水大流速河道戗堤进占筑岛平台，包括：

起始段，其位于河滩，所述起始段通过石渣料填筑形成为L形的结构，所述起始段一端延伸至与河岸现有道路垂直的顺接便道上，所述起始段的另一端沿着河道的下游延伸；

龙口区段，其为开口朝向起始段的U形结构，所述龙口区段为钢筋石笼内装满石块后填筑而成，所述龙口区段位于河道中间龙口区；

连接段，其在所述起始段和所述龙口区段的两端之间均设置，所述连接段为合金钢丝网兜内装满石块后填筑形成；

施工段，其在河道下游的连接段和龙口区段之间设置，所述施工段为沙袋砾石填筑而成，所述施工段位于钢栈桥基础区域；

中间区段，其由所述起始段、龙口区段和两侧的连接段、施工段围成的区域构成，所述中间段由砂砾石土填筑而成，所述中间区段为桥梁基础施工区域；

其中，所述起始段、龙口区段、连接段、施工段和中间区段均在同一标高，且标高高于河道水面，所述连接段内填筑的石块粒径小于所述龙口区段填筑的石块粒径。

优选的是，所述起始段、龙口区段和连接段的外侧边均填筑后形成迎水坡面。

优选的是，所述龙口区段通过多个方形的钢筋石笼堆叠而成，相邻钢筋石笼通过钢丝绳卡扣连接，所述龙口区段的迎水坡面通过渣石护坡填筑以使得龙口区段的迎水坡面坡比不小于1:1.3。

优选的是，所述龙口区段的坡脚通过填筑片石护底形成护底段。

优选的是，还包括裹头段，其在所述龙口区段的外侧两转角处均通过填筑形成弧形的挑流矶头，对应上游侧通过填筑钢筋石笼及合金钢丝网兜形成，对应下游侧通过填筑合金钢丝网兜形成。

优选的是，河道上游的所述起始段的坡脚延伸至所述龙口区段的端面。

本发明还公开一种深水大流速河道戗堤进占筑岛平台的施工方法，包括如下步骤：

步骤S1：先进行起始段结构的填筑，从河道两岸向河道中心推进，通过石渣料填筑至设定位置并完成后，采用自行式压路机振动碾压数遍；

步骤S2：龙口区段结构进占施工，先将提前预制好的钢筋石笼内填筑石块并运送至起始段上，然后通过履带吊依次吊放钢筋石笼至设定位置，完成龙口区段的填筑；

步骤S3：通过合金钢丝网兜装载石块后形成多个合金钢丝网兜填筑单元，通过履带带吊装多个合金钢丝网兜填筑单元至上游的起始段与龙区区段之间进行填充形成上游连接段；

步骤S4：在中间区段填筑砂砾石土，然后再在下游的起始段与龙口区段之间依次填筑多个合金钢丝网兜填筑单元和多袋沙袋砾石形成下游连接段和施工段；

步骤S5：在龙口区段的钢筋石笼迎水面进行渣石护坡填筑形成迎水坡面，同时在龙口区段的迎水坡面坡脚通过片石护底施工形成护底段；

步骤S6：在龙口区段的外侧两转角处均多进占填筑形成调流矶头，形成裹头段，上游侧采用钢筋石笼及合金钢丝网兜共同填筑，下游侧采用合金钢丝网兜填筑。

优选的是，所述步骤S2中钢筋石笼的填筑顺序为：根据设定的宽度，先摆放上游侧的钢筋石笼，再摆放靠近中间区段侧的钢筋石笼，最后摆放下游侧的钢筋石笼；在钢筋石笼顺次摆放过程中，间隔设定距离跟进进行所述步骤S4中的中间区段砂砾石土的推填工作。

优选的是，在钢筋石笼摆放过程中，通过吊装试探法，根据钢筋石笼在水中下沉后，吊装钢丝绳的摆动情况，在实际钢筋石笼下放时，从上游一定距离处下放，在水流的冲击下刚好下放至设定位置，同时在加工钢筋石笼时，在钢筋石笼内边焊接两根凸出的钢筋，通过经纬仪观察其偏位情况，及时调整钢筋石笼的位置，保证其下放至设定的位置。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明结构简单、可靠、操作方便，解决了深水大流速条件下桥梁基础施工困难等问题，节省工期，改善了施工人员的工作环境，同时提高了基坑开挖效率，节省了大型起重吊装设备的租赁费和进出场费，有效的避免了施工过程中的诸多问题。

①安全：该平台作为水上桥梁基础施工，钢筋石笼稳定性好，有效抵抗河道束窄龙口段流量和流速增大平台抗冲刷，避免承台开挖后，围堰边坡失稳，提高了施工过程中的安全性。

②经济：该平台主要为石渣料、块石、钢筋笼、钢丝网兜，取材广泛便捷，价格低廉，能够节省大型起重吊装设备的租赁和进出场费，土石围堰填筑工效高，能够较大幅度的降低施工成本。

③方便：该平台填筑完成后，使桥梁基础位于陆地上干施工作业，场地开阔，便于桥梁基础和维护结构交叉同步作业，缩短工期，使桥梁桩基、承台施工变得方便快捷。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明筑岛平台的整体结构示意图；

图2为本发明筑岛平台的平面结构示意图；

图3为本发明筑岛平台的立面结构示意图；

图4为图3中一侧的筑岛平台放大图；

图5为本发明钢筋石笼的摆放顺序图；

图6为本发明各结构的填筑顺序图。

附图标记说明：

1、顺接便道，2、筑岛平台，3、起始段，4、龙口区段，5、连接段，6、中间区段，7、施工段，8、护底段，9、裹头段，10、筑岛平台坡顶线，11、筑岛平台坡脚线，12、履带吊。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，并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。

本申请附图中所示的方位中，下方为上游，上方为下游。

如图1至4所示，本发明提供一种深水大流速河道戗堤进占筑岛平台，包括：

起始段3，其位于河滩，所述起始段3通过石渣料填筑形成为L形的结构，所述起始段3一端延伸至与河岸现有道路垂直的顺接便道1上，所述起始段3的另一端沿着河道的下游延伸；

龙口区段4，其为开口朝向起始段3的U形结构，所述龙口区段4为钢筋石笼内装满石块后填筑而成，所述龙口区段4位于河道中间龙口区；

连接段5，其在所述起始段3和所述龙口区段4的两端之间均设置，所述连接段5为合金钢丝网兜内装满石块后填筑形成；

施工段7，其在河道下游的连接段5和龙口区段4之间设置，所述施工段7为沙袋砾石填筑而成，所述施工段7位于钢栈桥基础区域；

中间区段6，其由所述起始段3、龙口区段4和两侧的连接段5、施工段7围成的区域构成，所述中间段由砂砾石土填筑而成，所述中间区段6为桥梁基础施工区域；

其中，所述起始段3、龙口区段4、连接段5、施工段7和中间区段6均在同一标高，且标高高于河道水面，大概1m左右，所述连接段5内填筑的石块粒径小于所述龙口区段4填筑的石块粒径。

在上述技术方案中，起始段3为石渣料填筑形成，位于河滩，主要为围堰填筑起始段3，作为围堰进占的主要运输通道。龙口区段4为钢筋石笼堆叠而成，内部填充大石块，位于河道中间龙口区，河道束窄后抵抗水流力冲刷。连接段5位于围堰和河滩交角，用于衔接起始段3和龙口区段4，提高该区域因涡流冲刷坡面抗冲刷能力。中间区段6为砂砾石土填筑，位于河道中间，桥梁基础范围内，稳定性能强，利于后期桥梁基础施工时反开挖。施工段7为沙袋砾石，通过沙袋装载砾石形成，位于钢栈桥基础区域，便于后期钢栈桥施工。

合金钢丝石笼防护，合金钢丝石笼防护采用合金钢丝网兜装中小石块，小石笼单个重量为3-5t，大石笼单个重量为8-10t。小合金钢丝石笼用于上游起始段3与龙口区段4的填充，大合金钢丝石笼用于下游靠岸边侧边坡防护，挖掘机装填及抛填方式施工。

在上述施工完成形成的筑岛平台2的中间区段6上进行桥梁桩基施工，同时进行承台开挖施工，还搭设钢栈桥，为汛期及上部结构施工提供施工平台。

在另一种技术方案中，所述起始段3、龙口区段4和连接段5的外侧边均填筑后形成迎水坡面。图2中标注了筑岛平台坡顶线10和筑岛平台坡脚线11。

在另一种技术方案中，所述龙口区段4通过多个方形的钢筋石笼堆叠而成，相邻钢筋石笼通过钢丝绳卡扣连接，所述龙口区段4的迎水坡面通过渣石护坡填筑以使得龙口区段4的迎水坡面坡比不小于1:1.3。钢筋石笼为方形结构，其外侧面也只能是台阶形，通过填筑渣石，形成护坡结构，龙口区段4的迎水坡面形成一定的坡比，满足冲刷要求，龙口区段4的上表面根据需要也填充渣石形成平面。

在另一种技术方案中，所述龙口区段4的坡脚通过填筑片石护底形成护底段8，为“3”形。一种实施例中，在整体进占完成后，龙口区段4的迎水面坡脚设置20-30cm厚片石石笼护底，护底宽度布置为上坡脚2m，下坡脚4m，长度为上下游各深入岸边方向不小于10m。

在另一种技术方案中，还包括裹头段9，其在所述龙口区段4的外侧两转角处均通过填筑形成弧形的挑流矶头，对应上游侧通过填筑钢筋石笼及合金钢丝网兜形成，对应下游侧通过填筑合金钢丝网兜形成。

在上述技术方案中，一种具体的实施例，为减少戗堤(道路)下游侧施工平台迎水侧冲刷，两岸施工平台上游侧戗堤均往河床多进占5m，宽度4m，形成挑流矶头，抛投钢筋石笼及大合金钢丝网兜(单个8-10t)形成防冲裹头。下游拐角处水流回旋区，10m范围内各多填筑2m，采用小合金钢丝石笼(单个3-5t)加强防护。

在另一种技术方案中，河道上游的所述起始段3的坡脚延伸至所述龙口区段4的端面，中间形成三角形区域，填筑合金钢丝网兜，形成连接段5。

本申请还公开了一种深水大流速河道戗堤进占筑岛平台的施工方法，包括如下步骤：

步骤S1：先进行起始段结构的填筑，从河道两岸向河道中心推进，通过石渣料填筑至设定位置并完成后，采用25T自行式压路机振动碾压数遍，例如4～6遍；

步骤S2：龙口区段结构进占施工，先将提前预制好的钢筋石笼内填筑石块并采用平板车拉运运送至起始段上，然后通过80t履带吊12依次吊放钢筋石笼至设定位置，完成龙口区段的填筑；

所述步骤S2中钢筋石笼的填筑顺序为：根据计算设定的宽度，先摆放上游侧的钢筋石笼，再摆放靠近中间区段侧的钢筋石笼，最后摆放下游侧的钢筋石笼，如图5所示，摆放过程中先下侧再依次向上摆放，根据图5中数字标号依次摆放；在钢筋石笼顺次摆放过程中，间隔设定距离，例如5m左右跟进进行所述步骤S4中的中间区段砂砾石土的推填工作；按顺序由上游至下游完成钢筋石笼进占工作，钢筋石笼出水面后，采用φ18钢芯短钢丝绳卡扣连接，相邻钢筋石笼连接不少于2道，确保钢筋石笼整体稳固；

在钢筋石笼摆放过程中，通过吊装试探法，根据钢筋石笼在水中下沉后，吊装钢丝绳的摆动情况，在实际钢筋石笼下放时，从上游一定距离处下放，在水流的冲击下刚好下放至设定位置，尽量保证钢筋石笼下放的水平、稳固，同时为观察到钢筋石笼不靠向中间区段承台侧歪斜，在加工钢筋石笼时，在钢筋石笼内边焊接两根凸出的φ20的钢筋，长度6m，通过经纬仪观察其偏位情况，及时调整钢筋石笼的位置，保证其下放至设定的位置；

步骤S3：钢筋石笼进占后，通过合金钢丝网兜装载石块后形成多个合金钢丝网兜填筑单元，通过80t履带带吊装多个合金钢丝网兜填筑单元至上游的起始段与龙区区段之间进行填充形成上游连接段，如图6所示为填充顺序；

步骤S4：在中间区段填筑砂砾石土，然后再在下游的起始段与龙口区段之间依次填筑多个合金钢丝网兜填筑单元和多袋沙袋砾石形成下游连接段和栈桥基础位置砂袋堆码的施工段；

步骤S5：在龙口区段的钢筋石笼迎水面进行渣石护坡填筑形成迎水坡面(填至坡比不小于1:1.3)，同时在龙口区段的迎水坡面坡脚通过片石护底施工形成护底段；

步骤S6：在龙口区段的外侧两转角处均多进占填筑形成调流矶头，形成裹头段，上游侧采用钢筋石笼及合金钢丝网兜共同填筑，下游侧采用合金钢丝网兜填筑。

在上述技术方案中，该方法主要包含河道内截流预进占方案和筑岛平台设计方案。所述河道内截流预进占方案是结合后续桥梁基础施工作业面的需要，确定河道内筑岛平台的尺寸。所述筑岛平台设计是利用水力学计算，分析筑岛平台抗冲刷后的稳定性，确定筑岛平台的结构形式和进占顺序。桥梁基础施工作业面主要包含平台上施工钻孔灌注桩、支护结构以及承台施工作业面的需要以及支护桩施工与工程结构桩施工存在一定交叉作业。水利学计算主要包含束窄口门泄水能力计算、龙口段不同宽度束窄口门水力学指标计算、抛投材料粒径计算，得出施工平台进占口门水力学指标，确定筑岛平台结构形式和进占顺序。筑岛平台结构形式主要指筑岛平台内填料类别和填料分布。填料类别主要有石渣料、合金钢丝网兜、钢筋石笼、吨袋砂砾石、砂砾石土、片石。填料分布对应的主要指起始段、连接段、龙口区段、施工段、中间区段和护底段等部位材料分布。进占顺序是指不同水流力作用下平台填筑的先后顺序。本申请通过利用进占水力学计算得出施工平台进占口门水力学指标，确定桥梁基础施工围堰结构形式，通过调整进占顺序和填料分布，抵抗水流力冲刷，采取石渣料、合金钢丝石笼、钢筋石笼、吨袋(砂砾石)、砂砾石土、片石等不同填料确保围堰基础的稳定改善桥梁基础施工作业环境，从而提高施工效率。

在戗堤预进占施工中，根据月、周、日天气预报和上游来流量信息(与上游电站保持信息沟通)，结合龙口当前宽度，及时复核龙口段的水流流速以及石渣的抗冲刷能力，及时调整戗堤推进进度。

为减小龙口段水流落差，在戗堤预进占的同时，下游围堰跟进填筑，以壅高基坑内水位。下游围堰跟进填筑料源为石渣料(0.2-0.4粒径石料含量不少于50％)，进占为自内向外抛填施工，进占施工工作面高程高于基坑壅水位1～2.0m左右，进占进度略滞后于上游围堰戗堤的施工进度，并以抛填料不受明显冲刷为原则。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种深水大流速河道戗堤进占筑岛平台，其特征在于，包括：

起始段，其位于河滩，所述起始段通过石渣料填筑形成为L形的结构，所述起始段一端延伸至与河岸现有道路垂直的顺接便道上，所述起始段的另一端沿着河道的下游延伸；

龙口区段，其为开口朝向起始段的U形结构，所述龙口区段为钢筋石笼内装满石块后填筑而成，所述龙口区段位于河道中间龙口区；

连接段，其在所述起始段和所述龙口区段的两端之间均设置，所述连接段为合金钢丝网兜内装满石块后填筑形成；

施工段，其在河道下游的连接段和龙口区段之间设置，所述施工段为沙袋砾石填筑而成，所述施工段位于钢栈桥基础区域；

中间区段，其由所述起始段、龙口区段和两侧的连接段、施工段围成的区域构成，所述中间段由砂砾石土填筑而成，所述中间区段为桥梁基础施工区域；

其中，所述起始段、龙口区段、连接段、施工段和中间区段均在同一标高，且标高高于河道水面，所述连接段内填筑的石块粒径小于所述龙口区段填筑的石块粒径。

2.如权利要求1所述的深水大流速河道戗堤进占筑岛平台，其特征在于，所述起始段、龙口区段和连接段的外侧边均填筑后形成迎水坡面。

3.如权利要求2所述的深水大流速河道戗堤进占筑岛平台，其特征在于，所述龙口区段通过多个方形的钢筋石笼堆叠而成，相邻钢筋石笼通过钢丝绳卡扣连接，所述龙口区段的迎水坡面通过渣石护坡填筑以使得龙口区段的迎水坡面坡比不小于1:1.3。

4.如权利要求3所述的深水大流速河道戗堤进占筑岛平台，其特征在于，所述龙口区段的坡脚通过填筑片石护底形成护底段。

5.如权利要求1所述的深水大流速河道戗堤进占筑岛平台，其特征在于，还包括裹头段，其在所述龙口区段的外侧两转角处均通过填筑形成弧形的挑流矶头，对应上游侧通过填筑钢筋石笼及合金钢丝网兜形成，对应下游侧通过填筑合金钢丝网兜形成。

6.如权利要求2所述的深水大流速河道戗堤进占筑岛平台，其特征在于，河道上游的所述起始段的坡脚延伸至所述龙口区段的端面。

7.一种深水大流速河道戗堤进占筑岛平台的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：先进行起始段结构的填筑，从河道两岸向河道中心推进，通过石渣料填筑至设定位置并完成后，采用自行式压路机振动碾压数遍；

步骤S2：龙口区段结构进占施工，先将提前预制好的钢筋石笼内填筑石块并运送至起始段上，然后通过履带吊依次吊放钢筋石笼至设定位置，完成龙口区段的填筑；

步骤S3：通过合金钢丝网兜装载石块后形成多个合金钢丝网兜填筑单元，通过履带带吊装多个合金钢丝网兜填筑单元至上游的起始段与龙区区段之间进行填充形成上游连接段；

步骤S4：在中间区段填筑砂砾石土，然后再在下游的起始段与龙口区段之间依次填筑多个合金钢丝网兜填筑单元和多袋沙袋砾石形成下游连接段和施工段；

步骤S5：在龙口区段的钢筋石笼迎水面进行渣石护坡填筑形成迎水坡面，同时在龙口区段的迎水坡面坡脚通过片石护底施工形成护底段；

步骤S6：在龙口区段的外侧两转角处均多进占填筑形成调流矶头，形成裹头段，上游侧采用钢筋石笼及合金钢丝网兜共同填筑，下游侧采用合金钢丝网兜填筑。

8.如权利要求7所述的深水大流速河道戗堤进占筑岛平台的施工方法，其特征在于，所述步骤S2中钢筋石笼的填筑顺序为：根据设定的宽度，先摆放上游侧的钢筋石笼，再摆放靠近中间区段侧的钢筋石笼，最后摆放下游侧的钢筋石笼；在钢筋石笼顺次摆放过程中，间隔设定距离跟进进行所述步骤S4中的中间区段砂砾石土的推填工作。

9.如权利要求7所述的深水大流速河道戗堤进占筑岛平台的施工方法，其特征在于，在钢筋石笼摆放过程中，通过吊装试探法，根据钢筋石笼在水中下沉后，吊装钢丝绳的摆动情况，在实际钢筋石笼下放时，从上游一定距离处下放，在水流的冲击下刚好下放至设定位置，同时在加工钢筋石笼时，在钢筋石笼内边焊接两根凸出的钢筋，通过经纬仪观察其偏位情况，及时调整钢筋石笼的位置，保证其下放至设定的位置。

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