取湖底粘土築快速固結的臨水平臺工藝方法
2023-07-14 01:00:11 1
專利名稱：取湖底粘土築快速固結的臨水平臺工藝方法
技術領域：
本發明屬於生態環境建設與保護技術領域，涉及土木工程，具體涉及 一種從湖底取粘土築快速固結的臨水平臺進行湖泊岸線綜合整治的工藝方 法。
背景技術：
隨著社會發展，加強對水環境整治的要求尤為迫切，結合防洪及景觀 需要，湖泊岸線整治經常要求在湖近岸填築滿足湖岸穩定和承載要求的岸 腳平臺、防浪林平臺以及景觀休閒平臺等，但按照環境保護相關規定不得 從陸地取土填湖，只能結合湖泊疏浚取湖底土填築平臺。
對小型湖泊或水塘一般將湖(塘)水排乾後機械或人工取湖底土填築。 大中型河湖不可能將水排乾，臨水平臺填築一般採用沖填法施工，先在平 臺前緣採用拋石等方法形成圍堰，在湖底取土區採用水力切割土體，將土 塊變成微小的土粒，以水為載體，用管道方式將小土粒輸送至拋石圍堰內 達到設計高程。砂土組成顆粒較大，在自然狀態下為單粒結構，在堆場能 較快沉澱固結。粘土組成顆粒很小， 一般為多個顆粒構成塊狀結構，粘土 微小的土粒在堆場基本飽和的狀態下，長時間不能凝聚固結形成大的持力 土塊。
砂土容易排水固結，但大多數湖底為粘土，常規方法從湖底吸粘土沖
填堆築臨水平臺存在以下幾個問題
(1) 近岸處湖水較淺，平臺前緣拋石圍堰拋投困難；
(2) 衝填粘土大量滲漏、嚴重回流，對湖水造成大面積汙染；
(3) 考慮親水性要求，臨水平臺頂面僅略高於一般湖7jc位，汛期短時 全部淹沒於水下，排水條件差，土體長時間不能固結，不能滿足湖岸穩定 要求及人群上平臺休閒觀光承載要求；
(4) 從湖底衝填的粘土工程性能很差，衝填後需要花費大量經費進行固結處理，如表面鋪設砂層，打插排水板再加上堆載或真空排水固結等措 施，如此， 一般仍需幾年才能固結。
針對常規衝填法從湖底取粘土築臨水平臺存在的問題，提出取土時不 破壞粘土塊現有構架、運送土料儘量保持原土塊結構、改善堆場土體固結 條件的理念。在摸清湖底土料性能的前提下，通過改變取土、運土、卸土 和平整方式，儘量減少破壞土粒構架，結合運土航道布置，改善堆場固結 條件及防護措施，合理選擇工藝參數及各種機械匹配，在合理造價的基礎 上，從湖底取粘土填築能快速固結，滿足湖岸穩定及景觀平臺承重要求的 臨水平臺。
發明內容
為了解決從湖底取粘土填築快速固結的臨水平臺，並滿足湖岸穩定及 景觀平臺承重要求的問題，本發明提供一種取湖底粘土築快速固結的臨水 平臺工藝方法。
本發明取湖底粘土築快速固結的臨水平臺工藝方法的工藝流程為開 挖航道一一築防浪堤一一湖底取土一~^土料運輸一一卸土一一推運平整土 料——回填航道。
具體操作步驟如下
(1) 預設填築區域
.預設沿湖泊岸線的臨水平臺填築區域；
(2) 、開挖航道
沿臨水平臺填築區域臨水側開挖航道，所述航道一端伸入湖中的取土 區；利用航道開挖土方在航道內側同期填築臨水平臺內分隔圍堰； (3 )築防浪堤
在航道外側、臨水平臺前緣，拋填塊石填防浪i是； (4)湖底取土
在離湖泊岸線不小於300米距離外，由設置在船上的透水格柵式液壓 抓斗成塊挖取湖底粘土； (5 ) 土料運輸湖底粘土由泥駁經T形航道由取土區運至臨水平臺填築區域； (6 )卸土
液壓反伊挖掘機在臨水平臺分隔圍堰上從航道內運土泥駁就近卸土至 臨水平臺填築區域；
(7 )推運平整土料
分隔圍堰將平臺填築區域分為兩塊以上的區域，排乾分隔圍堰範圍內 積水，由水下施工轉變為旱地條件下運送平整土方；重複步驟(3)、 (4)、 (5)、 (6)完成分隔圍堰內側平臺填築； (8)回填航道
在航道內側已填平臺上預堆湖底所取湖底粘土，再用湖底粘土回填航 道形成要求形狀的臨水平臺；
臨水平臺為沿湖泊岸線的平臺，寬度為10-300米，臨水平臺處水深為 1-3米，其頂高程高於正常水位不小於0. 5米。
所述航道為T形航道，T形航道的橫向航道與臨水平臺填築區域臨水側 平行，另一側航道伸入湖泊入的取土區；所述航道上口距堤腳距離不小於2 m,航道底寬為8-12m，上口寬12-18m滿足1條駁船卸料，另一條能通行要 求，航道水深不小於2. 5m。
所述平臺寬度大於40米，航道布置在平臺填築區域內；對平臺寬度小 於40米或平臺填土壓實度要求高宜將航道布置在平臺填築區域外，排乾分 隔圍堰內積水，旱地條件下築平臺，最後拆除分隔圍堰土方回填航道。
防浪堤頂高程高於常7K位0. 5m，頂寬O. 5-2m,外坡》A;1為1: 1.5，內 坡坡度為1: 1. 3-1. 5，內坡側宜加拋碎石及黃砂0. 3-0. 6m形成反濾層。
挖取湖底粘土的深度為1-3米。
平臺內分隔圍堰頂高程高於常水位不小於0. 5m， Jt皮腳距航道上口不小 於l m ,邊坡為水中倒土自然形成;歧，頂寬6-10m。
本發明的有益技術效果體現在下述幾個方面 (1)近岸平臺範圍湖水較淺，常規衝填方法拋石防浪堤需二次轉運人 工拋投形成。本方法可採用內湖常規駁船經航道直接運送塊石至填築面，才幾械拋4殳，降低了勞動強度，縮短了施工期；
(2)採用透水格柵式的液壓抓斗或液壓反4產取土，從湖底抓土過程中 土體擠壓自動排除伊鬥內積水，抓斗或反妒提出水面表面湖水也自動排除， 抓斗或伊鬥內土體除表層外大部分在取土過程中不與湖水接觸，湖底土體 仍維持原土塊結構直接卸入緊靠的泥駁上；即快速從湖底取出保持原土體 結構的土料，從而避免沖填法施工水力切割土體結構產生大量^:細土粒， 以及由此產生對湖水的大面積汙染；
(3 )利用航道開挖土方形成圍堰將平臺填築區域分為兩塊以上的區 域，排乾圍堰範圍內積水，將水下施工轉變為旱地施工，可採用通用土方 機械推運平整土方。在已填平臺上預堆湖底所取土料，也由通用土方機械 回填航道形成要求形狀的平臺；
(4)採用本發明的工藝方法施工，可實現從湖底取粘土在湖泊岸線形 成能夠快速固結，填築結束後即能滿足湖岸穩定及承載要求的臨水平臺。 新填平臺不需二次採用堆載或真空排水等固結措施，同從陸地取土填平臺 相比可減少投資30-50%,同從湖底吸泥再二次固結相比，可減少投資 200-300%。
圖1為本發明施工平面布置示意圖2為本發明格柵式液壓抓斗湖底取粘土工藝示意圖3為本發明拋石船築防浪堤工藝示意圖4為本發明反伊挖掘機卸土築平臺工藝示意圖5為本發明推土機回填航道工藝示意圖。
圖6為本發明實例2施工平面布置示意圖。
圖中標號說明如下
l臨水平臺，2航道，3取土區，4防浪堤，5分隔圍堰，6透水格柵式 液壓抓斗，7泥駁，8拋石船，9石駁，IO液壓反伊挖掘機，ll推土機，12 預堆土料。
具體實施方式
下面結合附圖，通過實施例對本發明作進一步地描述。
實施例1:
我國五大淡水湖之一的某湖泊沿湖岸線防洪標準不足、湖岸崩塌嚴重、 水土流失加劇、沿湖生態環境惡化等問題十分突出，亟需進^f亍沿湖岸線防 洪及生態修復工程建設。結合濱湖城市防洪及景觀要求，需要在沿湖岸線 築臨水防浪林及景觀平臺。按環境保護有關規定，不能從陸地取土填築湖 內臨水平臺，只能從湖底取土填築。
經過大面積地質勘查，湖底為粘土，沒有發現易於固結的^>、土，採用 常規衝填方法從湖底吸泥所築平臺，長時間不能固結，而採用真空排水等 固結工藝縮短固結時間，造價非常昂貴，仍難以滿足防洪及景觀平臺快速 固結要求。針對常規沖填法土體難以固結的機理分析，採用本發明取湖底 粘土填築滿足湖岸穩定及景觀平臺承重要求的臨水平臺新的工藝方法，為 了驗證工藝方法的可靠性，選取963m岸線作為試驗段，進行現場試驗研究。 湖水位一般為8. 2-9.2m，十年一遇洪水位為11. 6m,結合親水及湖岸坡穩 定要求，試驗段臨水平臺1前緣頂高程為9.5 m,湖岸腳處為11.5 m,填 築區水深l-2m,臨水平臺1寬度70-100m (寬度大於40米)，填築土方量 12. 8萬m3，見圖1。
開挖航道
沿臨水平臺1填築區域臨水側開挖航道2，航道2為T形航道，T形航 道的橫向航道與臨水平臺1填築區域臨水側平行，另一側航道伸入湖中的 取土區3連通形成循環航線；航道上口距堤腳距離不小於2m，航道底寬為 8-12m，上口寬12-18m滿足1條駁船卸料，另一條能通行要求，航道水深 不小於2. 5m;利用航道開挖土方在航道內側同期填築臨水平臺內分隔圍堰
5;
築防浪堤
由250t駁船9運輸，在機動船8上設置8t起重抓斗，從駁船9抓取 石料在航道外側，臨水平臺前緣拋填形成防浪堤4,防浪堤4頂寬1 m (可 調整範圍為0. 5-2m),防浪堤4頂高程高於常水位0. 5m,內外邊坡均為1:1. 5 (內坡坡度可調整範圍為1: 1.3-1.5)，內坡側宜加拋碎石及黃砂 0. 3-0. 6m形成反濾層，見圖3。 湖底取土
在臨水平臺1前緣外800m處，由設置在500t機動船上透水格柵式液 壓抓斗6從取土區3取湖底粘土，抓斗為1. 0m3,湖底取土深度控制在l-3m， 見掛2。
土料運輸
湖底粘土由泥駁7經T形航道由取土區運至臨水平臺填築區域； 卸土
利用航道開挖土方在內側堆築形成分隔圍堰5，由lm3液壓反伊挖掘機 10在臨水平臺分隔圍堰5上從航道2內運土泥駁7就近卸土至臨水平臺填 築區域；
推運平整土料
分隔圍堰將平臺填築區域分為多塊區域，排乾分隔圍堰範圍內積水， 由水下施工轉變為旱地條件下運送平整土方；推土機11在旱地條件下推運 平整完成內側平臺填築，見圖4;
回填航道
在已築平臺上預堆從湖底所取湖底粘土 12,由推土機11推運回填平臺 填築區域內運送石料和湖底粘土的航道2，見圖5，形成滿足設計要求的湖 岸臨水防浪林及臨水平臺。臨水平臺填築完成後，大型積4成即可自由行走， 完全滿足湖岸穩定及景觀平臺的承重要求。
實施例2:
位於實施例1同一湖泊岸線需修建伸入湖中約250m的渡江紀念廣場， 其基礎平臺6萬012，填築量40萬1113也採用該發明工藝方法取湖底粘土填築。 基礎平臺1對填築土方壓實度要求很高，分隔圍堰5利用航道開挖土方就 近水中倒土填築無法分層壓實，分隔圍堰5同實施例1布置在平臺填築區 域內難以滿足工程要求。
具體施工平面布置圖見圖6,開挖航道2、湖底取土、 土料運輸、卸土、推運平整土料工序均同實施例1,將分隔圍堰5布置在平臺填築區域外，並 在分隔圍堰5臨水側拋石防護，抽乾分隔圍堰5內積水，旱地條件下，涼 曬湖底取土，按要求分層壓實填築平臺1，邊坡形成永久防護，最後拆除分 隔圍堰5土方，並利用回填平臺填築區域周邊航道2，完成滿足紀念廣場建 築要求的臨水平臺。
權利要求
1、取湖底粘土築快速固結的臨水平臺工藝方法，其特徵在於包括如下操作步驟(1)預設填築區域預設沿湖泊岸線的臨水平臺填築區域；(2)、開挖航道沿臨水平臺填築區域臨水側開挖航道，所述航道一端伸入湖中的取土區；利用航道開挖土方在航道內側同期填築臨水平臺內分隔圍堰；(3)築防浪堤在航道外側、臨水平臺前緣，拋填塊石填防浪堤；(4)湖底取土在離湖泊岸線不小於300米距離外，由設置在船上的透水格柵式液壓抓斗成塊挖取湖底粘土；(5)土料運輸湖底粘土由泥駁經T形航道由取土區運至臨水平臺填築區域；(6)卸土液壓反鏟挖掘機在臨水平臺分隔圍堰上從航道內運土泥駁就近卸土至臨水平臺填築區域；(7)推運平整土料分隔圍堰將平臺填築區域分為兩塊以上的區域，排乾分隔圍堰範圍內積水，由水下施工轉變為旱地條件下運送平整土方；重複步驟(3)、(4)、(5)、(6)完成分隔圍堰內側平臺填築；(8)回填航道在航道內側已填平臺上預堆湖底所取湖底粘土，再用湖底粘土回填航道形成要求形狀的臨水平臺；臨水平臺為沿湖泊岸線的平臺，寬度為10-300米，臨水平臺處水深為1-3米，其頂高程高於正常水位不小於0.5米。
2、 根據權利要求1所述的取湖底粘土築快速固結的臨水平臺工藝方法， 其特徵在於所述航道為T形航道，T形航道的橫向航道與臨水平臺填築區 域臨水側平行，另一側航道伸入湖泊入的取土區；所述航道上口距堤腳距 離不小於2 m,航道底寬為8-12m，上口寬12-18m滿足1條駁船卸料，另 一條能通行要求，航道水深不小於2. 5m。
3、 根據權利要求1或2所述的取湖底粘土築快速固結的臨水平臺工藝 方法，其特徵在於所述平臺寬度大於40米，航道布置在平臺填築區域內； 對平臺寬度小於40米或平臺填土壓實度要求高宜將航道布置在平臺填築區 域外，排乾分隔圍堰內積水，旱地條件下築平臺，最後拆除分隔圍堰土方 回填航道。
4、 根據權利要求1所述的取湖底粘土築快速固結的臨水平臺工藝方法， 其特徵在於所述防浪堤頂高程高於常水位O. 5m，頂寬O. 5-2m,外坡i^！ 為1: 1.5,內坡;組為1: 1.3-1.5,內坡側宜加拋碎石及黃妙、0. 3-0. 6m 形成反濾層。
5 、根據權利要求1所述的取湖底粘土築快速固結的臨水平臺工藝方法， 其特徵在於所述挖取湖底粘土的深度為1-3米。
6、根據權利要求1所述的取湖底粘土築快速固結的臨水平臺工藝方法， 其特徵在於所述平臺內分隔圍堰頂高程高於常水位不小於0. 5m,坡腳距 ^it上口不小於l m ， iii皮為水中倒土自然形成;皮度，頂寬6-10m。
全文摘要
本發明涉及一種取湖底粘土築快速固結的臨水平臺工藝方法。該方法不用常規衝填法施工，而是從湖底整塊取土運至湖邊堆築，具體包括以下步驟開挖航道、築防浪堤、湖底取土、土料運輸、卸土、推運平整土料和回填航道。所述臨水平臺為沿湖泊岸線的平臺，可根據需要設計為各種形狀，寬度為10-300米，臨水平臺處水深為1-3米，其頂高程高於正常水位不小於0.5米。本方法可採用內湖常規駁船經航道直接運送塊石至填築面，機械拋投，降低了勞動強度，縮短了施工期；可實現從湖底取粘土在湖泊岸線形成能夠快速固結，填築結束後即能滿足湖岸穩定及承載要求的臨水平臺。本發明方法同從陸地取土填平臺相比可減少投資30-50％，同從湖底吸泥再二次固結相比，可減少投資200-300％。
文檔編號E02D17/18GK101424082SQ20081019555
公開日2009年5月6日 申請日期2008年10月17日 優先權日2008年10月17日
發明者馮晚冬, 張啟富, 徐有前, 檀少彬, 傑 武, 王天星, 董志紅, 駱克斌, 黎平平 申請人:安徽省水利水電勘測設計院