一种适用于强涌潮地区跨桩式丁坝的围堰结构及其施工方法与流程

1.本发明涉及强涌潮地区的围堰结构领域，具体涉及一种适用于强涌潮地区跨桩式丁坝的围堰结构及其施工方法。

背景技术：

2.河口海塘强涌潮地区水动力条件较强，河道受到冲刷，淤积强烈，海塘外侧滩地宽窄不一，滩地高程不断变化；同样的，塘堤脚受到潮水剧烈冲刷，堤脚稳定性成为一大隐患，因此河口海塘堤脚往往需要周期性的检测并加固。
3.海塘堤脚加固施工受水动力条件干扰大，且受台汛期制约，因此施工方法的选取成为影响工期和施工安全的主要因素。土工管袋吹填围堰施工方法约起源于1995年，围堰由土工管袋叠加组成。
4.强涌潮地区水动力条件较为复杂，为满足围堰的防冲稳定性和防渗稳定性要求，通常围堰体型较大，底部较宽，围堰底宽可达到50m～60m。某些河口海塘鱼鳞塘脚存在多个桩式丁坝，桩式丁坝伸出鱼鳞石塘塘脚约50m，为板桩+石笼+抛石结构，受各种条件制约不能拆除，加固海塘堤脚时需避开桩式丁坝施工围堰。
5.若施工纵向围堰时绕过桩式丁坝，此时围堰轴线距离鱼鳞石塘塘脚可达80m，该位置处江道滩地高程较低，导致所需围堰体型进一步加大，造价增高；同时该位置处强涌潮强度较大，施工难度极大。若施工纵向围堰横跨桩式丁坝，由于原桩式丁坝为板桩+石笼+抛石结构，会导致在顺桩式丁坝方向形成贯通的渗漏通道，降低施工工效的同时带来极大的安全隐患。

技术实现要素：

6.针对现有技术中存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种适用于强涌潮地区跨桩式丁坝的围堰结构。本发明从水平防渗角度延长江流的渗流路径，使得围堰外江侧发生大潮汛时在围堰内部形成渗流路径变慢，为施工主体工程延长了施工时间；从垂直防渗角度截断渗流路径，有效的防止围堰内堤脚发生管涌现象。
7.为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：
8.一种适用于强涌潮地区跨桩式丁坝的围堰结构，其特征在于：所述围堰结构包括垂直防渗结构和水平防渗结构；所述垂直防渗结构包括在桩式丁坝两侧各10m范围内设置拉森钢板桩，在桩式丁坝外边界内部设置灌浆结构；所述水平防渗结构设置两重粘土结构，第二重粘土结构将桩式丁坝包裹在内部，第一重粘土结构设置在水平防渗结构的外部。
9.进一步的：所述水平防渗结构包括临江侧土工管袋结构，所述临江侧土工管袋结构的临江侧铺填所述第一重粘土结构，临江侧土工管袋结构的背江侧设置堰心吹填土结构，所述桩式丁坝的桩式丁坝头与堰心吹填土结构之间设置第二重粘土结构。
10.进一步的：所述第二重粘土结构上部铺设一层土工管袋，土工管袋将第二重粘土结构包裹，土工管袋的上方设置基坑侧土工管袋结构，基坑侧土工管袋结构与堰心吹填土
结构相贴靠。
11.进一步的：在所述桩式丁坝外边界上、下游各10m范围内打设拉森钢板桩，拉森钢板桩的打设位置在基坑侧镇压层平台与基坑镇压层放坡线处，拉森钢板桩的顶部与桩式丁坝的顶部相持平，钢板桩的底部深入桩式丁坝下方的地基土层。
12.进一步的：在所述桩式丁坝外边界内部设置套管，在套管内进行灌浆，灌浆结构顶部与桩式丁坝的顶部相持平，灌浆结构的底部深入桩式丁坝下方的地基土层。
13.本发明的第二个目的在于提供一种适用于强涌潮地区跨桩式丁坝的围堰结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
14.s1：第一个小潮汛期间施工临江侧土工管袋结构至4.0m高程，临江侧土工管袋结构施工时，上下层和相邻的土工管袋均应交错排列，不允许有通缝；
15.s2：桩式丁坝的丁坝头进行第二重粘土结构的施工，第二重粘土结构施工完成后在其上部进行土工管袋施工，土工管袋施工完成后同时进行堰心吹填土和基坑侧土工管袋结构的施工，堰心吹填土结构应分层吹填，每层吹填完成后应间隔一段时间，待吹填土初步排水固结后进行下一层的吹填；
16.s3：基坑侧土工管袋结构、临江侧土工管袋结构、堰心吹填土同步加高，逐层吹填堰心吹填土；
17.s4：对围堰顶部进行封顶土工管袋吹填；
18.s5：在小潮汛期间围堰合拢；
19.s6：临江侧土工管袋结构的护脚及铺填第一重粘土结构安排在第二个小潮汛期间施工，待围堰整体沉降到位后实施；
20.s7：围堰顶部铺设粘土形成临时施工通道，在基坑侧镇压层平台与基坑侧镇压层起放坡交界线位置处打设拉森钢板桩，拉森钢板桩桩顶与桩式丁坝顶部持平，打设范围为桩式丁坝外边界上下游各10m范围内；
21.s8：拉森钢板桩施打结束后，对桩式丁坝外边界内部进行套管灌浆用于截断渗流路径。
22.本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
23.从水平防渗角度考虑，本发明设置水平防渗结构延长了渗流路径，围堰外江侧发生大潮汛时在围堰内部形成渗流路径变慢，为施工主体工程延长了施工时间；从垂直防渗角度考虑，本发明设置垂直防渗结构可有效的防止围堰内堤脚发生管涌等现象。本围堰结构设计从水平防渗和垂直防渗两种角度出发进行了双重考虑，可有效的解决强涌潮地区跨桩式丁坝的围堰结构设计难题。
附图说明
24.图1为桩式丁坝的纵向围堰结构典型断面图；
25.图2为纵向围堰a-a典型剖面图；
26.图3为纵向围堰b-b典型剖面图。
27.附图标记：1-桩式丁坝；2-拉森钢板桩；3-灌浆结构；4-临江侧土工管袋结构；5-第一重粘土结构；6-堰心吹填土结构；7-第二重粘土结构；8-基坑侧土工管袋结构；10-地基土层；11-无纺土工布；12-基坑侧镇压层平台；13-基坑镇压层放坡线；14-土工管袋。
具体实施方式
28.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。
29.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
30.如图1至3所示，一种适用于强涌潮地区跨桩式丁坝的围堰结构，所述围堰结构包括水平防渗结构和垂直防渗结构；所述垂直防渗结构包括在桩式丁坝1两侧各10m范围内设置的拉森钢板桩2，在桩式丁坝1外边界内部设置灌浆结构3；所述水平防渗结构设置两重粘土结构，第二重粘土结构5将桩式丁坝1包裹在内部，第一重粘土结构7设置在水平防渗结构的外部。
31.所述水平防渗结构包括临江侧土工管袋结构4，所述临江侧土工管袋结构4的临江侧铺填所述第一重粘土结构7，临江侧土工管袋结构4的背江侧设置堰心吹填土结构6，所述桩式丁坝1的丁坝头与堰心吹填土结构6之间设置所述第二重粘土结构5。
32.所述第二重粘土结构5上部铺设一层土工管袋14，土工管袋14将第二重粘土结构5包裹，土工管袋14的上方设置基坑侧土工管袋结构8，基坑侧土工管袋结构8与堰心吹填土结构相贴靠。所述土工管袋14对第二重粘土结构5表面进行包覆，端部呈1：3坡比放坡。
33.所述顶部防渗结构背江侧的基坑处设置基坑侧镇压层9，基坑侧镇压层9设置在第二重粘土结构7的两侧。
34.所述第一重粘土结构5和第二重粘土结构7均由多层粘土依次向上填筑构成，所述第一重粘土结构5随冲随填；所述堰心吹填土结构6由多层土分层吹填构成。
35.从水平防渗设计角度考虑，临江侧土工管袋结构4外部铺填渗透系数较小的第一重粘土结构7，该第一重粘土结构7顶宽最少4m，以1：3坡比放坡。为避免在堰体内部形成贯通的渗漏通道，桩式丁坝1的丁坝头设置外包第二重粘土结构5，第二重粘土结构5厚度1m。“双重粘土”的设置从水平防渗设计的角度延长了渗流路径。
36.为防止桩式丁坝1上部第一重粘土结构7与围堰基坑侧的土工管袋14有较大的水力坡降而出现管涌现象，土工管袋14的上方设置50cm厚度的基坑侧支撑结构8，减小此处的水力坡降。
37.所述基坑侧土工管袋结构8和临江侧土工管袋结构4均由多个土工管袋分层叠加构成，每层土工管袋交错排列，土工管袋内部充填江中砂质粉土。
38.土工管袋采用200g/m2长丝机织土工布，径向断裂强度≥50kn/m，纬向断裂抗拉强度≥35kn/m。
39.堰心吹填土6的外表面包覆有无纺土工布11，并且无纺土工布11向下延伸使得第二重粘土结构5的端部均被其包裹，所述无纺土工布11采用400g/m2长丝非织造土工布，标称断裂强度15kn/m。
40.在所述桩式丁坝1外边界上、下游各10m范围内打设拉森钢板桩，拉森钢板桩的打设位置在基坑侧镇压层平台12与基坑镇压层放坡线13处，拉森钢板桩的顶部与桩式丁坝1
的顶部相持平，拉森钢板桩的底部深入桩式丁坝1下方的地基土层10。
41.在所述桩式丁坝1外边界内部设置套管，在套管内进行灌浆，灌浆结构3顶部与桩式丁坝1的顶部相持平，灌浆结构3的底部深入桩式丁坝1下方的地基土层10。
42.从垂直防渗设计角度考虑，在桩式丁坝1外边界上、下游各10m范围内打设拉森钢板桩，同时桩式丁坝1中间采用套管灌浆方式，形成了拉森钢板桩+回填灌浆的垂直防渗体系，可有效的截断堰体内的渗流路径，避免强涌潮地区大潮汛期间出现管涌等工程事故。
43.一种适用于强涌潮地区跨桩式丁坝的围堰结构的施工方法，包括以下步骤：
44.s1：第一个小潮汛期间施工临江侧土工管袋结构4至4.0m高程，临江侧土工管袋结构4施工时，上下层和相邻的土工管袋均应交错排列，不允许有通缝；
45.s2：桩式丁坝1的丁坝头进行第二重粘土结构5的施工，第二重粘土结构5施工完成后在其上部进行土工管袋14施工，土工管袋14施工完成后同时进行堰心吹填土6和基坑侧土工管袋结构8的施工，堰心吹填土结构6应分层吹填，每层吹填完成后应间隔一段时间，待吹填土初步排水固结后进行下一层的吹填；
46.s3：基坑侧土工管袋结构8、临江侧土工管袋结构4、堰心吹填土6同步加高，逐层吹填堰心吹填土；
47.s4：对围堰顶部进行封顶土工管袋吹填；
48.s5：在小潮汛期间围堰合拢；
49.s6：临江侧土工管袋结构4的护脚及铺填第一重粘土结构7安排在第二个小潮汛期间施工，待围堰整体沉降到位后实施；
50.s7：围堰顶部铺设粘土形成临时施工通道，在基坑侧镇压层平台12与基坑侧镇压层起放坡交界线13位置处打设拉森钢板桩，拉森钢板桩桩长12m，桩顶与桩式丁坝1顶部持平，打设范围为桩式丁坝1外边界上下游各10m范围内；
51.钢板桩施工过程中，锁口应相互索牢，倾斜度不应超过1％；钢板桩施工时应线按定位尺寸挖好沟槽，安装好导向控制架，再开始打桩；为保证钢板桩在施工过程中顺利插拔，并增加钢板桩的防渗性能，每片钢板桩锁口均需涂以混合油；在钢板桩施打过程中，应随机检查其平面位置是否正确，桩身是否垂直，如发生倾斜应立即予以纠正或拔起重打；
52.s8：拉森钢板桩施打结束后，如图3所示，对桩式丁坝1外边界内部进行套管灌浆用于截断渗流路径。灌浆采用套管灌浆方式，灌浆压力为0.1～0.2mpa，灌浆材料采用水灰比为0.45：1～0.5：1的浓水泥浆，根据灌浆情况加入适量的外加剂。达到以下条件之一，灌浆可以结束：1)在灌浆压力下，注入率不大于2l/min后屏浆10min，可结束灌浆。2)单孔注入量达到最大吸浆量(初定1000l)或单孔注浆时间超过30min。
53.依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的一种适用于强涌潮地区跨桩式丁坝的围堰结构及其施工方法，并且能够产生本发明所记载的积极效果。
54.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种适用于强涌潮地区跨桩式丁坝的围堰结构，其特征在于：所述围堰结构包括水平防渗结构和垂直防渗结构；所述垂直防渗结构包括在桩式丁坝(1)两侧各10m范围内的拉森钢板桩(2)，在桩式丁坝(1)外边界内部设置灌浆结构(3)；所述水平防渗结构设置两重粘土结构，第二重粘土结构(5)将桩式丁坝(1)包裹在内部，第一重粘土结构(7)设置在水平防渗结构的外部。2.根据权利要求1所述的一种适用于强涌潮地区跨桩式丁坝的围堰结构，其特征在于：所述水平防渗结构包括临江侧土工管袋结构(4)，所述临江侧土工管袋结构(4)的临江侧铺填所述第一重粘土结构(7)，临江侧土工管袋结构(4)的背江侧设置堰心吹填土结构(6)，所述桩式丁坝(1)的丁坝头与堰心吹填土结构(6)之间设置所述第二重粘土结构(5)。3.根据权利要求2所述的一种适用于强涌潮地区跨桩式丁坝的围堰结构，其特征在于：所述第二重粘土结构(5)上部铺设一层土工管袋(14)，土工管袋(14)将第二重粘土结构(5)包裹，土工管袋(14)的上方设置基坑侧土工管袋结构(8)，基坑侧土工管袋结构(8)与堰心吹填土结构(6)相贴靠。4.根据权利要求1所述的一种适用于强涌潮地区跨桩式丁坝的围堰结构，其特征在于：在所述桩式丁坝(1)外边界上、下游各10m范围内打设拉森钢板桩(2)，拉森钢板桩(2)的打设位置在基坑侧镇压层平台(12)与基坑镇压层放坡线(13)处，拉森钢板桩(2)的顶部与桩式丁坝(1)的顶部相持平，拉森钢板桩(2)的底部深入桩式丁坝(1)下方的地基土层(10)。5.根据权利要求1所述的一种适用于强涌潮地区跨桩式丁坝的围堰结构，其特征在于：在所述桩式丁坝(1)外边界内部设置套管，在套管内进行灌浆，灌浆结构(3)顶部与桩式丁坝(1)的顶部相持平，灌浆结构(3)的底部深入桩式丁坝(1)下方的地基土层(10)。6.一种适用于强涌潮地区跨桩式丁坝的围堰结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：s1：第一个小潮汛期间施工临江侧土工管袋结构(4)至4.0m高程，临江侧土工管袋结构(4)施工时，上下层和相邻的土工管袋均应交错排列，不允许有通缝；s2：桩式丁坝(1)的丁坝头进行第二重粘土结构(5)的施工，第二重粘土结构(5)施工完成后在其上部进行土工管袋(14)施工，土工管袋(14)施工完成后同时进行堰心吹填土(6)和基坑侧土工管袋结构(8)的施工，堰心吹填土结构(6)应分层吹填，每层吹填完成后应间隔一段时间，待吹填土初步排水固结后进行下一层的吹填；s3：基坑侧土工管袋结构(8)、临江侧土工管袋结构(4)、堰心吹填土(6)同步加高，逐层吹填堰心吹填土；s4：对围堰顶部进行封顶土工管袋吹填；s5：在小潮汛期间围堰合拢；s6：临江侧土工管袋结构(4)的护脚及铺填第一重粘土结构(7)安排在第二个小潮汛期间施工，待围堰整体沉降到位后实施；s7：围堰顶部铺设粘土形成临时施工通道，在基坑侧镇压层平台(12)与基坑侧镇压层起放坡交界线(13)位置处打设拉森钢板桩(2)，拉森钢板桩(2)桩顶与桩式丁坝(1)顶部持平，打设范围为桩式丁坝(1)外边界上下游各10m范围内；s8：拉森钢板桩(2)施打结束后，对桩式丁坝(1)外边界内部进行套管灌浆用于截断渗流路径。

技术总结

本发明提供了一种适用于强涌潮地区跨桩式丁坝的围堰结构及其施工方法，所述围堰结构包括水平防渗结构和垂直防渗结构；所述垂直防渗结构包括在桩式丁坝(1)两侧各10m范围内的拉森钢板桩(2)，在桩式丁坝(1)外边界内部设置灌浆结构(3)；所述水平防渗结构设置两重粘土结构，第二重粘土结构(5)将桩式丁坝(1)包裹在内部，第一重粘土结构(7)设置在水平防渗结构的外部。本发明从水平防渗角度延长江流的渗流路径，使得围堰外江侧发生大潮汛时在围堰内部形成渗流路径变慢，为施工主体工程延长了施工时间；从垂直防渗角度截断渗流路径，有效的防止围堰内堤脚发生管涌的现象。止围堰内堤脚发生管涌的现象。止围堰内堤脚发生管涌的现象。