CN115094940A - 一种适用于浅海深基坑的截渗结构及其施工方法 - Google Patents

一种适用于浅海深基坑的截渗结构及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供的适用于浅海深基坑的截渗结构及其施工方法，通过设置护面块体层、截渗基础、截渗体等结构，兼有防越浪和截渗止水功能，能够避免现有柔性混凝土地下连续墙+帷幕灌浆技术中存在的遇粉细砂或淤泥等软弱地层塌孔风险及地下连续墙内部存在夹砂层、作业空间需求大、需要大量处理废弃泥浆、工艺复杂，施工周期较长等问题，施工速度快，能迅速形成截渗结构，所需作业面小，对海洋环境污染小。

Description

一种适用于浅海深基坑的截渗结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及核电厂取排水工程截渗技术领域，特别是涉及一种适用于浅海深基坑的截渗结构及其施工方法。
背景技术
核电厂取排水工程通常需要从陆域延伸至海洋中，在取排水工程建设过程中，通常需要建设一道封闭截渗结构，将部分海域转换成陆域，从而完成取排水工程的建设。对于核电厂的浅海深基坑截渗结构，目前应用较多的是柔性混凝土地下连续墙+帷幕灌浆技术。柔性地下连续墙的截渗范围为堤身范围、粉细砂层、残积土层及全风化岩层，帷幕灌浆的截渗范围为柔性地下连续墙以下的强风化岩层。
但是，现有柔性地下连续墙技术方案在成槽过程中，存在以下问题：(1)如遇粉细砂或淤泥等软弱地层，存在塌孔风险，如处理不当，将导致柔性地下连续墙内部存在夹砂层等问题，最终截渗结构质量不合格。(2)现有柔性地下连续墙技术方案施工时，需规划成槽机、罐车、泥浆池、施工用水电等布置，作业空间需求大。(3)现有柔性地下连续墙技术方案需要大量处理废弃泥浆。(4)现有柔性地下连续墙技术方案工艺流程包括成槽施工、泥浆置换、清槽、柔性混凝土生产和浇筑，工艺复杂，施工周期较长。
发明内容
基于此，有必要针对目前的核电厂取排水截渗结构所存在的上述问题，提供一种适用于浅海深基坑的截渗结构及其施工方法。
上述目的通过下述技术方案实现：
本发明第一方面实施例提供了一种适用于浅海深基坑的截渗结构，其包括：
堤心石基础，所述堤心石基础截面呈梯形且具有朝向水侧的第一坡面和背向水侧的第二坡面；
第一块石垫层，所述第一块石垫层设置于所述堤心石基础的顶面和所述第一坡面上；
护面块体层，所述护面块体层设置于所述第一块石垫层上；
支撑块石层，所述支撑块石层设置于所述护面块体层朝向水侧的一侧；
护底块石层，所述护底块石层设置于所述第一块石垫层朝向水侧的一侧；
隔离层，所述隔离层设置于所述第二坡面上；
截渗基础，所述截渗基础设置于所述隔离层背向水侧的一侧；
截渗体，所述截渗体自上而下贯穿所述截渗基础且向下延伸预设距离；
第二块石垫层，所述第二块石垫层设置于所述截渗基础背向水侧的一侧。
在其中一个实施例中，适用于浅海深基坑的截渗结构至少满足以下一种条件：
所述堤心石基础由质量为10kg-100kg的块石组成；
所述第一块石垫层和所述第二块石垫层由质量为200-300kg的块石组成；
所述护面块体层由扭王字块、扭工字块和槽型方块中的一种或任意几种组成；
所述支撑块石层由质量为300kg-500kg的块石组成；
所述护底块石层由质量为150kg-300kg的块石组成；
所述隔离层由二片石组成；
所述截渗基础由开山石碴组成；
所述截渗体由水泥-水玻璃双液注浆形成。
在其中一个实施例中，所述堤心石基础下方、所述堤心石基础和所述隔离层之间、所述隔离层和所述截渗基础之间、所述截渗基础和所述第二块石垫层之间均设置有两层400g/m2土工布。
在其中一个实施例中，所述水泥选用袋装新鲜P.O42.5普通硅酸盐水泥，所述水玻璃模数范围为2.4-3.2，浓度范围为35°Be-41°Be。
本发明第二方面实施例提供了一种适用于浅海深基坑的截渗结构施工方法，包括以下步骤：
S110，推填施工以形成梯形的堤心石基础，堤心石基础具有顶面、朝向水侧的第一坡面和背向水侧的第二坡面；
S120，在堤心石基础的顶面和第一坡面上施工以形成第一块石垫层，在堤心石基础的第二坡面上施工以形成隔离层；
S130，在第一块石垫层上方施工以形成护面块体层；
S140，在第一块石垫层朝向水侧的一侧施工以形成护底块石层；
S150，在护底块石层上方和护面块体层朝向水侧的一侧施工以形成支撑块石层；
S160，在隔离层背向水侧的一侧施工以形成截渗基础；
S170，在截渗基础处施工以形成自上而下贯穿截渗基础且向下延伸的截渗体；
S180，在截渗基础背向水侧的一侧施工以形成第二块石垫层。
在其中一个实施例中，步骤S170中利用水泥-水玻璃双液注浆形成截渗体；
步骤S160之后，步骤S170之前还包括：
S165，水泥水玻璃双液注浆截渗结构大面积施工前，应进行典型试验，确保截渗工艺在本厂址地质条件的适用性。
在其中一个实施例中，步骤S170中的水泥选用袋装新鲜P.O42.5普通硅酸盐水泥，水玻璃模数范围为2.4-3.2，浓度范围为35°Be-41°Be；注浆孔的施工分序分段进行，采用两序钻孔注浆施工；先进行Ⅰ序孔钻孔注浆施工，再进行Ⅱ序孔钻孔注浆施工；水泥-水玻璃双液注浆孔双排布置，梅花形布置，孔距为1000mm，排距800mm，单孔扩散半径≥500mm。
在其中一个实施例中，步骤S170中，在注浆段最大设计压力下，注入率不大于5L/min后，继续灌注10min，结束注浆；若注浆结束时，浆液未达到初凝而发生回浆，则重新注浆。
在其中一个实施例中，堤心石基础下方、堤心石基础和隔离层之间、隔离层和截渗基础之间、截渗基础和第二块石垫层之间均设置有两层400g/m2土工布。
在其中一个实施例中，适用于浅海深基坑的截渗结构施工方法至少满足以下一种条件：
堤心石基础由质量为10kg-100kg的块石组成；
第一块石垫层和第二块石垫层由质量为200-300kg的块石组成；
护面块体层由扭王字块、扭工字块和槽型方块中的一种或任意几种组成；
支撑块石层由质量为300kg-500kg的块石组成；
护底块石层由质量为150kg-300kg的块石组成；
隔离层由二片石组成；
截渗基础由开山石碴组成；
截渗体由水泥-水玻璃双液注浆形成。
本发明的有益效果是：
本发明实施例提供的适用于浅海深基坑的截渗结构及其施工方法，通过设置护面块体层、截渗基础、截渗体等结构，兼有防越浪和截渗止水功能，能够避免现有柔性混凝土地下连续墙+帷幕灌浆技术中存在的遇粉细砂或淤泥等软弱地层塌孔风险及地下连续墙内部存在夹砂层、作业空间需求大、需要大量处理废弃泥浆、工艺复杂，施工周期较长等问题，施工速度快，能迅速形成截渗结构，所需作业面小，对海洋环境污染小。
附图说明
图1为本发明实施例提供的适用于浅海深基坑的截渗结构的结构示意图。
其中：
1、护面块体层；2、支撑块石层；3、护底块石层；4、第一块石垫层；5、土工布；6、堤心石基础；7、隔离层；8、截渗基础；9、截渗体；10、第二块石垫层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，而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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面参照附图1描述本发明提供的适用于浅海深基坑的截渗结构及其施工方法。
本发明第一方面实施例提供了一种适用于浅海深基坑的截渗结构，其适用于浅海附近的取排水结构，特别适用于近海核电厂取排水工程。当然，其也能够适用于其他具有防越浪、截渗需求的工程施工。具体的，如图1所示，适用于浅海深基坑的截渗结构包括：
堤心石基础6，堤心石基础6截面呈梯形，其具有位于上部的顶面、朝向水侧的第一坡面和背向水侧的第二坡面，堤心石基础6作为防波堤的主体。
第一块石垫层4，第一块石垫层4部分位于堤心石基础6的顶面，其余部分位于堤心石基础6的第一坡面上，第一块石垫层4中块石粒径较大，由于堤心石基础6中堤心石的粒径较小，在波浪力的作用下，堤心石容易随破浪流失，在堤心石基础6朝向水侧的一面增加一层垫层块石过渡，可以防止堤心石被掏空。
护面块体层1，护面块体层1设置于第一块石垫层4上，其在整个截渗结构中处于最靠向水侧的一面，作用为依靠自身重量保护防波堤结构，保证断面安全可靠，消减波浪力以及防止越浪。
支撑块石层2，支撑块石层2设置于护面块体层1底部且朝向水侧的一侧，作用为为护面块体层1提供稳定支撑，防止护面块体在波浪力作用下移位。
护底块石层3，护底块石层3设置于第一块石垫层4朝向水侧的一侧，作用为对其下部的砂层或土层进行防护，防止下部砂层或土层受波浪力冲刷后被掏空从而导致的堤身不稳定。
隔离层7，隔离层7设置于堤心石基础6的第二坡面上，也即堤心石基础6背向水侧的一侧，作用为反滤和保护细颗粒，防止颗粒流失。
截渗基础8，截渗基础8设置于隔离层7背向水侧的一侧，截渗基础8由碎石、石碴等具有一定质量和形状的小颗粒组成，其颗粒之间具有一定孔隙且孔隙较小，在其内部注浆较容易形成截渗体9，即截渗基础8为用以形成截渗体9的载体。
截渗体9，截渗体9自上而下贯穿截渗基础8且向下延伸预设距离，作用为截渗止水。
第二块石垫层10，第二块石垫层10设置于截渗基础8背向水侧的一侧，作用为防止截渗基础8中的颗粒流失。
本发明第一方面实施例提供的适用于浅海深基坑的截渗结构，通过设置护面块体层1、截渗基础8、截渗体9等结构，兼有防越浪和截渗止水功能，能够避免现有柔性混凝土地下连续墙+帷幕灌浆技术中存在的遇粉细砂或淤泥等软弱地层塌孔风险及地下连续墙内部存在夹砂层、作业空间需求大、需要大量处理废弃泥浆、工艺复杂，施工周期较长等问题，施工速度快，能迅速形成截渗结构，所需作业面小，对海洋环境污染小。
在其中一个实施例中，适用于浅海深基坑的截渗结构至少满足以下一种条件：
堤心石基础6由质量为10kg-100kg的块石组成；
第一块石垫层4和第二块石垫层10由质量为200-300kg的块石组成；
护面块体层1由扭王字块、扭工字块和槽型方块中的一种或任意几种组成；
支撑块石层2由质量为300kg-500kg的块石组成；
护底块石层3由质量为150kg-300kg的块石组成；
隔离层7由二片石组成；
截渗基础8由开山石碴组成；
截渗体9由水泥-水玻璃双液注浆形成，具有凝结快的特点。可以理解的是，本发明中的截渗体9也可通过其他常见注浆技术形成。
在其中一个实施例中，堤心石基础6下方、堤心石基础6和隔离层7之间、隔离层7和截渗基础8之间、截渗基础8和第二块石垫层10之间均设置有两层400g/m2土工布5，土工布5作用为反滤，防止细颗粒在水流作用下流失。
在其中一个实施例中，水泥选用袋装新鲜P.O42.5普通硅酸盐水泥，水玻璃模数范围为2.4-3.2，浓度范围为35°Be-41°Be。
本发明第二方面实施例提供了一种适用于浅海深基坑的截渗结构施工方法，包括以下步骤：
S110，推填施工以形成梯形的堤心石基础，堤心石基础具有顶面、朝向水侧的第一坡面和背向水侧的第二坡面；
S120，在堤心石基础的顶面和第一坡面上施工以形成第一块石垫层，在堤心石基础的第二坡面上施工以形成隔离层；
S130，在第一块石垫层上方施工以形成护面块体层；
S140，在第一块石垫层朝向水侧的一侧施工以形成护底块石层；
S150，在护底块石层上方和护面块体层朝向水侧的一侧施工以形成支撑块石层；
S160，在隔离层背向水侧的一侧施工以形成截渗基础；
S170，在截渗基础处施工以形成自上而下贯穿截渗基础且向下延伸的截渗体；
S180，在截渗基础背向水侧的一侧施工以形成第二块石垫层。
在其中一个实施例中，步骤S170中利用水泥-水玻璃双液注浆形成截渗体；
步骤S160之后，步骤S170之前还包括：
S165，水泥水玻璃双液注浆截渗结构大面积施工前，应进行典型试验，确保截渗工艺在本厂址地质条件的适用性。
在其中一个实施例中，步骤S170中的水泥选用袋装新鲜P.O42.5普通硅酸盐水泥，水玻璃模数范围为2.4-3.2，浓度范围为35°Be-41°Be；注浆孔的施工分序分段进行，采用两序钻孔注浆施工；先进行Ⅰ序孔钻孔注浆施工，再进行Ⅱ序孔钻孔注浆施工；水泥-水玻璃双液注浆孔双排布置，梅花形布置，孔距为1000mm，排距800mm，单孔扩散半径≥500mm。
在其中一个实施例中，步骤S170中，在注浆段最大设计压力下，注入率不大于5L/min后，继续灌注10min，结束注浆；若注浆结束时，浆液未达到初凝而发生回浆，则重新注浆。
在其中一个实施例中，堤心石基础下方、堤心石基础和隔离层之间、隔离层和截渗基础之间、截渗基础和第二块石垫层之间均设置有两层400g/m2土工布。
在其中一个实施例中，适用于浅海深基坑的截渗结构施工方法至少满足以下一种条件：
堤心石基础由质量为10kg-100kg的块石组成；
第一块石垫层和第二块石垫层由质量为200-300kg的块石组成；
护面块体层由扭王字块、扭工字块和槽型方块中的一种或任意几种组成；
支撑块石层由质量为300kg-500kg的块石组成；
护底块石层由质量为150kg-300kg的块石组成；
隔离层由二片石组成；
截渗基础由开山石碴组成；
截渗体由水泥-水玻璃双液注浆形成。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种适用于浅海深基坑的截渗结构，其特征在于，包括：
堤心石基础，所述堤心石基础截面呈梯形且具有朝向水侧的第一坡面和背向水侧的第二坡面；
第一块石垫层，所述第一块石垫层设置于所述堤心石基础的顶面和所述第一坡面上；
护面块体层，所述护面块体层设置于所述第一块石垫层上；
支撑块石层，所述支撑块石层设置于所述护面块体层朝向水侧的一侧；
护底块石层，所述护底块石层设置于所述第一块石垫层朝向水侧的一侧；
隔离层，所述隔离层设置于所述第二坡面上；
截渗基础，所述截渗基础设置于所述隔离层背向水侧的一侧；
截渗体，所述截渗体自上而下贯穿所述截渗基础且向下延伸预设距离；
第二块石垫层，所述第二块石垫层设置于所述截渗基础背向水侧的一侧。
2.根据权利要求1所述的适用于浅海深基坑的截渗结构，其特征在于，其至少满足以下一种条件：
所述堤心石基础由质量为10kg-100kg的块石组成；
所述第一块石垫层和所述第二块石垫层由质量为200-300kg的块石组成；
所述护面块体层由扭王字块、扭工字块和槽型方块中的一种或任意几种组成；
所述支撑块石层由质量为300kg-500kg的块石组成；
所述护底块石层由质量为150kg-300kg的块石组成；
所述隔离层由二片石组成；
所述截渗基础由开山石碴组成；
所述截渗体由水泥-水玻璃双液注浆形成。
3.根据权利要求1或2所述的适用于浅海深基坑的截渗结构，其特征在于，所述堤心石基础下方、所述堤心石基础和所述隔离层之间、所述隔离层和所述截渗基础之间、所述截渗基础和所述第二块石垫层之间均设置有两层400g/m2土工布。
4.根据权利要求2所述的适用于浅海深基坑的截渗结构，其特征在于，所述水泥选用袋装新鲜P.O42.5普通硅酸盐水泥，所述水玻璃模数范围为2.4-3.2，浓度范围为35°Be-41°Be。
5.一种适用于浅海深基坑的截渗结构施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S110，推填施工以形成梯形的堤心石基础，堤心石基础具有顶面、朝向水侧的第一坡面和背向水侧的第二坡面；
S120，在堤心石基础的顶面和第一坡面上施工以形成第一块石垫层，在堤心石基础的第二坡面上施工以形成隔离层；
S130，在第一块石垫层上方施工以形成护面块体层；
S140，在第一块石垫层朝向水侧的一侧施工以形成护底块石层；
S150，在护底块石层上方和护面块体层朝向水侧的一侧施工以形成支撑块石层；
S160，在隔离层背向水侧的一侧施工以形成截渗基础；
S170，在截渗基础处施工以形成自上而下贯穿截渗基础且向下延伸的截渗体；
S180，在截渗基础背向水侧的一侧施工以形成第二块石垫层。
6.根据权利要求5所述的适用于浅海深基坑的截渗结构施工方法，其特征在于，步骤S170中利用水泥-水玻璃双液注浆形成截渗体；
步骤S160之后，步骤S170之前还包括：
S165，水泥水玻璃双液注浆截渗结构大面积施工前，应进行典型试验，确保截渗工艺在本厂址地质条件的适用性。
7.根据权利要求6所述的适用于浅海深基坑的截渗结构施工方法，其特征在于，步骤S170中的水泥选用袋装新鲜P.O42.5普通硅酸盐水泥，水玻璃模数范围为2.4-3.2，浓度范围为35°Be-41°Be；注浆孔的施工分序分段进行，采用两序钻孔注浆施工；先进行Ⅰ序孔钻孔注浆施工，再进行Ⅱ序孔钻孔注浆施工；水泥-水玻璃双液注浆孔双排布置，梅花形布置，孔距为1000mm，排距800mm，单孔扩散半径≥500mm。
8.根据权利要求6所述的适用于浅海深基坑的截渗结构施工方法，其特征在于，步骤S170中，在注浆段最大设计压力下，注入率不大于5L/min后，继续灌注10min，结束注浆；若注浆结束时，浆液未达到初凝而发生回浆，则重新注浆。
9.根据权利要求5所述的适用于浅海深基坑的截渗结构施工方法，其特征在于，堤心石基础下方、堤心石基础和隔离层之间、隔离层和截渗基础之间、截渗基础和第二块石垫层之间均设置有两层400g/m2土工布。
10.根据权利要求5所述的适用于浅海深基坑的截渗结构施工方法，其特征在于，其至少满足以下一种条件：
堤心石基础由质量为10kg-100kg的块石组成；
第一块石垫层和第二块石垫层由质量为200-300kg的块石组成；
护面块体层由扭王字块、扭工字块和槽型方块中的一种或任意几种组成；
支撑块石层由质量为300kg-500kg的块石组成；
护底块石层由质量为150kg-300kg的块石组成；
隔离层由二片石组成；
截渗基础由开山石碴组成；
截渗体由水泥-水玻璃双液注浆形成。
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