土工大布與網繩結構水中進佔施工方法

2023-09-11 02:56:20 3

專利名稱：土工大布與網繩結構水中進佔施工方法
技術領域：
本發明涉及一種調水壩施工方法，特別是不使用秸料在水快速築壩的施工 方法。
(二)
背景技術：
為了防止黃河的主道改道並保護主體大壩的安全，經常要在水中築調水 壩。黃河水中築調水壩目前主要有兩種形式其一，採用柳石樓廂進佔技術。 即以柳秸料、石料為主要材料進行施工。該技術是我們祖先在上千年治理黃河 水患經驗的總結，是一套非常成熟的技術，不但可以築壩，也可應用於堵口； 其二，現代塊石築壩技術，也就是使用石料代替柳秸、石料。兩種方法存在以 下問題
1、柳石樓廂進佔技術該技術通常叫做黃河埽工，多年來河道整治工程 水中進佔多採用埽工技術。黃河埽工絕大部分是用楊、柳樹梢以及高杆作物的 秸杆(俗稱柳秸料)及塊石為材料， 一層柳秸料一層塊石鋪墊，然後用木樁和 麻繩科學的聯繫在一起成為大塊，拋擲水中。這是千百年來人們治理黃河的重 要技術和手段，至今仍在延用。主要存在以下問題(l)使用的主要材料破壞 生態環境。傳統水中進佔佔體主要材料是大量的柳秸料和石料，需要砍大量的 樹枝、樹頭。黃河上每修一道調水壩(達到基本穩定)， 一般情況下需要150 萬千克的柳秸料，現已有近4950道壩，計算起來大約用去74.25億千克柳秸 料，對生態破壞之大，就不言而喻了。況且這些柳秸料易腐爛，對黃河水質也 產生一定汙染。(2)速度慢、投資大。傳統柳石進佔若水深達10m以上時， 晝夜不停每天也只能進十米，修一道壩往往需要一個月時間。因使用的主要料 物為柳枝、石料和大量的木樁、麻繩，故投資大。(3)技術性強。在水深流急 的情況下，按傳統埽工技術進行施工，如果繩纜使用不當，易造成翻埽。即使
各種繩纜使用得當也難免有抽籤、仰臉、撥簸箕、後潰、吊膛等埽病出現。因 此，傳統築壩技術很複雜、難掌握。(4)受季節性限制。柳秸料還受季節的影 響。夏季施工，枝葉茂盛，但水大不宜做埽施工。春、冬季節，水小便於做埽 施工，柳料只剩枝條，無法施工。(5) 土體流失嚴重。傳統柳石進佔過程中， 埽體和土體同步前進，相輔相成，土體作為埽體的支撐，埽體遮擋土體，但埽 體透水，加之黃河灘地大部分是沙質土，遇流就走，造成大量土體被衝失。這 是黃河上傳統埽工技術無法解決的問題。
2、現代塊石築壩技術。投資大，且需要開山爆破，破壞自然生態環境。
目前，黃河上部分地方興起了純塊石進佔的新方法，該方法雖行之有效，但塊 石易透水，佔體斷面小不能有效阻斷水流，塊石佔體斷面大了需用塊石量大，
投資費用高。主要存在以下幾個問題(1)速度慢、投資大。塊石進佔若水深
達10m以上時，因進佔頂面只有4m，工作面太窄，嚴重影響工程進度，晝夜 不停每天也只能進10m左右，修一道壩往往需要一個月時間；因使用的主要 料物是石料，投資大。(2)由於塊石透水，造成大量土體衝失。黃河灘地大部 分是沙質土，遇流就走，造成大量土體衝失；在非裹護段採用塊石進佔純屬浪 費，且不密封，容易串水，水流淘刷壩根部位，造成壩基坍塌，土體的流失， 增加工程投資。(3)在搶險及堵口中不利於口門閉氣。(4)不利於就地取材， 破壞生態環境。目前大部分山區都進行封山植樹造林，開採區不斷縮小，保護 生態、愛護家園、和諧生態已刻不容緩。因此，黃河上迫切需求在人與自然和 諧相處的前提下，探索黃河水中築壩、搶險堵口的新材料、新技術、新辦法。
發明內容
本發明之目的在於提供一種土工大布與網繩結構水中進佔施工方法。 為了實現上述的目的，本發明依據了下述的技術方案。土工大布與網繩結 構水中進佔施工方法步驟如下
1、首先固定進佔船隻。選用一隻主船和兩隻側船，主船在水中置於進佔
位置的前方且固定；兩隻側船置於主船的兩端且固定，三隻船組成半包圍的U型。
2、 架設龍骨。分別在三條船上架設龍骨，龍骨位置應在船隻臨佔體一側， 並在龍骨兩端、中間增設若干個著力點以固定龍骨。
3、 打樁，伸底勾繩，練子繩。在進佔位置的河岸上打一排頂樁，底勾繩 一端拴系在頂樁上， 一端適當拉緊放在主船上；底勾繩之間用練子繩相聯繫。
4、 鋪土工布。把巻好的大土工布巻，抬至進佔作業面，在底勾繩與練子 繩組成的繩網上鋪布，布的一側通過繩纜系在頂樁上，另外三側放於三隻船龍 骨的外側，布與底勾繩之間綑紮固定。
5、 推土進佔。大布鋪好後，用自卸汽車運土至土工布前，用推土機向布 內推土， 土量的逐漸增多，對布的壓力也逐漸增大，放布、松繩，主船靠側向 壓力向河中心方向前進，繼續推土向前，完成進佔作業。
6、 側摟佔。隨著推土進佔的進行，佔體一節一節加長，主船和兩側船也 同時向河中心方向移動，待佔體底部入水下沉到河底穩定後，兩側船上的布頭 要適時向上裹護佔體，即用麻繩拴系大布沿垂直壩軸線的方向上拉裹護佔體。
7、 加寬佔體。隨著佔體的向前進行，應加寬船體後側佔體，擴大施工作 業面，然後加高加寬至設計要求，並按照設計方案完成其他項目。
另外，在進佔前對進佔岸邊，進行清障削坡，坡度1:0.5 1:1.0為宜；架 設所述龍骨的高度一般距船面0.3—0.5米；打在河岸上樁頂高度應低於佔面 0.4~0.8米。
再有，在每塊土工布即將展到頭時，另選一塊土工布，布幅對幅、縫對縫 進行對接；大布對接好後再把多餘的約2m布頭鋪展。當水深超過5m時，使 用群繩，並根據水深和水流急緩情況，加密或減少群繩的條數。群繩也就是練 子繩，與底勾繩相聯繫，兩端放置側船的龍骨上；每隔一道將繩的兩端從側船 上將大布群起來，然後固定在位於佔體的樁上；
隨著佔體向前推進，在佔體兩側斜坡軟土位置上設置滑樁，將位於船體上、
下兩跨角且稍偏向側船位置上的土工布固定在所述的滑樁上；
隨著佔體的推進，當水深達到7m以上時，增加沿佔體軸線方向底勾繩的 根數。
加設底勾繩。隨著佔體的推進，水越來越深，流速越來越大，當水深達到 7m以上時，可以增加沿佔體軸線方向、上下兩跨角處的底勾繩。 本發明的優越之處在於
1、 投資成倍減少使用土工布進佔的投資僅為柳石摟箱進佔的48.0%、 純塊石進佔投資的44%。若考慮到進佔佔體修築後繼續上土修壩，由於柳石 摟箱和純塊石佔體均透水，大量土體被水衝走，則需投資更大。利用土工大布 築壩一次性進佔到家，大大提高了土體利用率，並且減少了沿河群眾送柳的負 擔，對保護環境發展農業生產都是有利的，經濟社會效益可觀。
2、 速度快通過試驗得出，利用土工布水中進佔築壩技術進行築壩，在 平均水深7m、流速不超過2m/s的條件下，料物機械全部到位，每天能夠進佔 的佔體長度約為20m左右，100m長的丁壩只需5天就能進佔到位；若採用傳 統柳石摟箱進佔築壩，每天進佔長度約為5 6m，且需要人工、料物數量大， 100m長的丁壩需要30天才能完成，比較得出，利用土工布水中進佔築壩速度 是傳統柳石進佔速度的4倍以上。
3、 保護生態環境土工布進佔，使用的主要料物是少量的木樁、麻繩、 土工布和黃河沙土，沒有任何破壞生態的材料，克服了傳統進佔和純塊石進佔 所用的主材——柳料和塊石，都需要以破壞生態為代價。
4、 技術簡單易操作從船隻定位、伸底勾繩和練子繩(這些都是黃河簡 單熟練技術)，鋪布、推土進佔、大布對接、群繩等技術方面都是眼見就會的 技術。其技術簡單、易操作。
5、 佔體安全穩定，減少土體流失大布進佔隱患少，易處理且一次性進
佔到家，抗衝能力強，不需跟隨土方就能保持佔體安全穩定；同時進佔一次到 家閉氣，背河側幾乎沒有流速，土體沒有衝失問題。
6、應用範圍大、易推廣土工布水中進佔築壩技術，不但可以代替傳統 柳石水中築壩技術，而且對於搶險、堵口以及類似該類型臨時性水利工程建設 等領域同樣可以應用；且操作簡單，易推廣。
(四)


圖l是本發明進佔平面示意圖。 圖2是本發明進佔啟動施工示意圖。 圖3是本發明進佔施工過程示意圖。 圖4是本發明滑樁、加設底勾繩示意圖。
具體實施方式
土工大布與網繩結構水中進佔施工方法是結合傳統的黃河築壩施工技術，
將土工布和樁繩技術相結合而形成的一種施工技術，利用土工布柔性、抗衝特 性及樁繩結構牽拉固定作用，研究如何利用樁繩穩定大布，利用大布保護土體， 快速、穩定地實施水中進佔；實現就地取材，以土體代替柳秸料、塊石。該技 術是利用船隻固定進佔位置，然後在船上鋪放底勾繩，並根據水深流速大小間 隔一定距離，用練子繩將底鉤繩連在一起，形成一個整體，均勻受力，在網狀 繩上面鋪設土工布，然後用自卸車卸土、推土機向大布內推土進佔。具體實施 例如下
黃河某河段河水急劇上提，造成灘岸坍塌嚴重，河水提後該段造成54壩 和35壩之間的850m左右空擋的灘地不斷枬塌，主流沿灘而下，原主流位置 已形成淺灘。該新建工程全部為水中進佔，加大了施工難度。其中的52壩設 計位置在主流區內，施工難度相當大，該壩進佔位置最大水深達12m，流速為 1.3m/s。
一、施工機械和料物民船3隻，鋼管6根，土工布17200m2，大麻繩450
捆、小麻繩350捆、木樁900根、彩條布17巻、照明設備、救生衣、鉛絲、 手鉗、手斧、菜刀、油錘、手哦、鋼管、縫包機、縫包線等料物。
二、 固定進佔船上述民船中長18m、寬6.5m的船作為主船1，兩隻長 15m、寬6m的鐵船作為側船2。
主船l、側船2通過稍纜、尾纜、橫纜、過肚繩等繩纜連接固定。繩纜一 端拴系在船上，另一端部分打樁固定在岸邊，部分通過拋在河裡的鉛絲籠固定。 在"進佔"位置固定主船。主船固定由5條繩拴系，既船頭有稍纜、橫纜，船 後有尾纜和橫纜，中間有過肚繩。但在水深流急的情況下，前後應增設過肚繩。 側船定位。上、下遊側船2的一端首先與主船1通過繩纜固定，越緊密越 好。而後根據佔體寬度，利用繩纜固定兩船另一端之間的距離， 一般為7—9m (佔體寬度)，本次初步定為約8m。船尾拴系尾纜和橫纜。三條船最終組成U 形。參見附圖1。
三、 架設龍骨。在三條船上架設龍骨3，龍骨位置應在船隻臨佔體8—側 的2/5處，以便鋪設底勾繩5、練子繩6。鑑於本次施工船隻較大，相對較穩 定，龍骨架設高度為距船面0. 5m，設置5個著力點，防止龍骨受力後發生變 形或損壞，確保龍骨受力均勻。
四、 打樁伸底勾繩、練子繩。為固定大土工布7，在大布下面設底勾繩5。 為牽拉底勾繩5，在進佔位置上方垂直進佔方面打一排頂樁4，樁長2m，間距 約1.5m，共計6根，且樁頂部高程低於佔面0.5m。底勾繩5—頭拴系在頂樁 4上， 一頭適當拉緊放在主船1上，間距同樁距。底勾繩5之間以練子繩6相 聯繫。參見附圖2。
五、 鋪布。在大布兩側拴好繩，把巻好的大土工布巻，抬至進佔作業面， 在底勾繩5與練子繩6形成的強網上鋪土工布。布的一端固定在頂樁4上，另 一端(布巻)放於三隻船龍骨的外側。布和底勾繩用12號鉛絲每間隔50cm 綑紮固定。
六、 推土進佔。大土工布7鋪好後，用自卸汽車運土至大布前，用推土機 向大土工布7內推土，隨著土量的逐漸增多，對土工布7的壓力也逐漸增大， 進佔土體壓著土工布7、底勾繩5、練子繩6緩慢而下，沉入河中並形成佔體 8。施工中應一邊放鬆繩纜使船體前移， 一邊松底勾繩5與練子繩6形成的繩 網，並適時展布。然後繼續推土向前，完成進佔作業。
隨著推土進佔的進行，主船1不斷外移，上下遊側船2隨主船1前進，一 要適時放鬆尾纜，二要更換橫纜；同時側船2上的土工布7隨側船2前移，形 成皺摺，應向後及時拉展布及底勾繩，保持布、繩相對佔體無位移。
七、 側摟佔。隨著推土進佔的進行，佔體8—節一節加長，主船l和兩側 2船也同時向河中心外移，待佔體8入水下沉到河底穩定後，兩側船2上的布 頭也要適時向上裹護佔體8，用麻繩拴系大布沿垂直壩軸線的方向上拉裹護佔 體。
八、 土工布對接。當一塊大布即將展開到頭時，再用另一塊布幅寬度一樣 的大布與其對接，布和底勾繩用12號鉛絲每間隔50cm綑紮固定。大布接好 後再把多餘的布頭撈展，以便護縫閉氣。避免佔體土料從接縫處流失，繼續推 土進佔。
九、 設置群繩。當水深超過5米時，可以再使用群繩，並根據水深和水流 急緩情況，加密或減少群繩的條數。所謂群繩就是練子繩，每隔一道將繩的兩 端從側船上將土工布群起來，端點固定在位於佔體的栓上。要求群繩必須是活 扣，它可以隨著大布下沉，受力要保持緊而不能斷繩， 一般情況下一個樁上最 多栓兩個繩，如果土工布到底，此繩也就完成了使命，此時，群繩可以栓死。 檢驗的標準主要視繩的受力而定，如果繩一直不緊了，說明此時已到家了。因 樁受力較大，要求用2米樁。
十、增加勾底繩。隨著佔體8的向前推進，水越來越深，流速越來越大， 當水深達到9m以上時，為保持佔體8穩定，底勾繩5增加至12根。沿佔體
軸線方向設有8根，間距約lm，全部搭在主船的龍骨上；上下兩跨角處各2
根，搭在連接主船龍骨與側船龍骨的沙木桿上面。有效避免安全隱患，實現順 利進佔。
十一、設置滑樁。隨著佔體8向前推進，水深變急、河勢條件比較惡劣， 這時在佔體8兩側斜坡軟土位置上設置滑樁，將位於船體上、下兩跨角且稍偏 向側船位置上的土工布8固定在所述的滑樁上；設置滑樁即有利於大布隨土體
沉落入底，還減輕了船隻、底勾繩的受力，而且，有助於進佔體的穩定，特別 是對上、下遊兩側船與主船夾角處的大布起到了很好的保護作用。由於臨河側
水流衝力較大，滑繩長度設計為6 8m，背河側水流衝力相對較小，滑繩長度 設計為4 6m。
十二、力Q寬佔體。隨著佔體8的向前推進，應加寬船體後側佔體，擴大施 工作業面，增加佔體穩定性，保證工程順利實施。
十三、臨河側拋石裹護。本次試驗佔體位置選定在壩體臨河側，即佔體臨 河側邊坡也就是壩體臨河側邊坡。由於進佔處水深流急，為有效保護佔體，不 使其後潰、坍塌，當進佔到裹護段時，在臨河側拋石護坡。
十四、加高、加寬壩體到達設計要求，整修坡度、邊坡植草等附屬工程都 按照設計內容完成。
權利要求
1、土工大布與網繩結構水中進佔施工方法，其特徵在於如下步驟A、固定進佔船隻選用一隻主船(1)和兩隻側船(2)，主船(1)在水中位於進佔位置的前方且固定；兩隻側船(2)水中位於主船(1)的兩端且固定，三隻船組成半包圍的U型；B、架設龍骨分別在三條船上架設龍骨(3)，龍骨(3)位置應在船隻臨佔體(8)一側距船邊沿，距離約為船寬的2/5處，並在龍骨(3)兩端、中間增設若干個著力點以固定龍骨；C、打樁，伸底勾繩，練子繩在進佔位置的河岸上打一排頂樁(4)，底勾繩(5)一端拴系在頂樁(4)上，一端適當拉緊放在主船(1)上；底勾繩(5)之間用練子繩(6)相聯繫；D、鋪土工布把卷好的大土工布(7)卷，抬至進佔作業面，放於三隻船龍骨(3)的外側，展布鋪在底勾繩(5)與練子繩(6)組成的繩網上，土工布(7)與底勾繩(5)之間綑紮固定，土工布(7)展開的外側通過繫繩纜拴在頂樁(4)上；E、推土進佔土工布(7)鋪好後，用自卸汽車運土至土工布前，用推土機向布內推土，隨著土量的逐漸增多，對布的壓力也逐漸增大，放布、松繩，主船(1)向河中心方向前進，繼續推土向前，完成進佔作業；F、側摟佔隨著推土進佔向前行進，後端佔體(8)加長，主船(1)和兩側船(2)也同時向河中心方向移動，待佔體(8)底部下沉到河底穩定後，兩側船(2)上的布頭要適時向上裹護佔體(8)，即用繩拴系大布沿垂直壩軸線的方向上裹護佔體(8)固定在佔體上；L加寬佔體隨著佔體(8)的向前進行，應加寬船體後側佔體(8)，擴大施工作業面，然後加高加寬至設計要求。
2、 根據權利要求l所述的土工大布與網繩結構水中進佔施工方法，其 特徵在於在進佔前對進佔岸邊，進行清障削坡，坡度1:0.5 1:1.0為宜。
3、 根據權利要求l所述的土工大布與網繩結構水中進佔施工方法，其特徵在於步驟B架設龍骨的高度一般距船面0.3_0.5米。
4、 根據權利要求l所述的土工大布與網繩結構水中進佔施工方法，其 特徵在於步驟C打入的樁頂部高程應低於佔面0.4 0.8米。
5、 根據利要求l所述的土工大布與網繩結構水中進佔施工方法，其特 徵在於當水深溜急，河勢條件惡劣時，要設置群繩和滑樁，並加設底勾繩。
全文摘要
本發明公開了一種土工大布與網繩結構水中進佔施工方法，該技術是利用船隻固定進佔位置，然後在船上鋪放底勾繩，並根據水深流速大小間隔一定距離，用練子繩將底鉤繩連在一起，形成一個整體，均勻受力，在網狀繩上面鋪設土工布，然後用自卸車卸土、推土機向大布內推土進佔。具體包括下述步驟固定進佔船隻，架設龍骨，打樁、伸底勾繩、練子繩，鋪土工布，推土進佔，側摟佔，加寬佔體。本發明的優越之處在於1.投資成倍減少；2.速度快；3.保護生態環境；4.技術簡單易操作；5.佔體安全穩定，減少土體流失；6.應用範圍大、易推廣。
文檔編號E02D17/18GK101392533SQ20081014137
公開日2009年3月25日 申請日期2008年9月16日 優先權日2008年9月16日
發明者凌慶生, 劉紅衛, 周念斌, 張元勳, 徐強以, 曹克軍, 學 朱, 蘇本超, 範海林, 賈敬立, 超 高, 高興利 申請人:黃河水利委員會河南黃河河務局