水底强透水砂性土层中隧道建设围堰结构的制作方法

本实用新型涉及水底隧道施工技术领域，尤其涉及一种水底强透水砂性土层中隧道建设围堰结构。

背景技术：

一般水中明挖法修建隧道或大型水工结构采用的双排钢板桩围堰，通常做法是在前后两排钢板桩之间回填土并通过钢拉杆将两排钢板桩连为整体形成围堰。该种做法主要通过前后钢板桩及堰芯填土防渗止水，但一般堰芯填土压实度无法保证，防渗效果差，且水下地层主要通过钢板桩进行防渗止水，当水下透水性地层埋深较大时，需加长钢板桩。施工难度大，施工质量不易保证，且工程造价较高。

伴随着城市交通的快速发展，受制于发展空间、城市规划及景观环境等的客观条件的限制，地面交通已无法满足城市交通的需要，为满足城市交通的迫切需求，开始修建更多的下穿隧道，而下穿湖底或河底的水底隧道其水文地质与工程地质条件一般较为复杂，尤其是砂性土地层，具有透水性强、结构松散、土颗粒小等特点，在较小的水头差情况下即可产生渗透破坏，严重威胁施工安全。

以安徽沿淮及淮河以北地区为例，砂性土地层广泛分布，并存在高承压水。高承压水砂性土地质条件给城市地下工程、铁路、公路等工程建设带来较大的技术难题。近年，因承压水砂性土地层造成的基坑渗透破坏时有发生，造成大量经济损失并威胁人身安全。

国内目前一般采用钢板桩围堰结构，需要对含水层进行止水，来避免出现渗流破坏，但在含水层较深的地层，钢板桩难以打穿含水层或者施工的代价太高。因此亟需研究一种在含水层较深地层中，能够快速施工、造价低而且方便可靠的新型围堰结构和施工方法。本技术领域的技术人员致力于解决上述技术缺陷。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型的一种水底强透水砂性土层中隧道建设围堰结构，本实用新型能有效利用地下水渗流规律，通过增加地下水渗流路径，降低水力坡降，避免渗流破坏，同时施工质量容易控制。

为实现上述技术目的，本实用新型提供了一种水底强透水砂性土层中隧道施工围堰结构，包括钢板桩、钢拉杆、止水帷幕、回填碎石土、回填砂土、砂袋和土工格栅；钢板桩的内壁设有止水帷幕，所述止水帷幕的中间填充有回填沙土，钢板桩的外围设有砂袋，所述砂袋的下方设有回填碎石土，所述回填碎石土与砂袋之间设有土工格栅；所述钢板桩和止水帷幕的底部贯穿回填碎石土并插入地面，所述钢板桩的外壁通过钢拉杆进行固定连接。

较佳地，上述钢板桩的外围和回填碎石土的底部均铺设有防渗土工膜。

较佳地，上述钢板桩和止水帷幕插入地面的深度至少为一米。

较佳地，上述钢拉杆设有多层，且从上至下依次分布。

本实用新型的有益效果：

本实用新型由于上述结构设计，在双排钢板桩之间施作两道止水帷幕，止水帷幕深度应根据临界水力坡降与水头差来确定，适用于透水砂层深度较大止水帷幕无法打穿的工况；围护结构迎水面及背水面均采用砂袋护坡，底部设土工格栅；在含水层较深止水帷幕难以打通的地层，本实用新型能有效利用地下水渗流规律，通过增加地下水渗流路径，降低水力坡降，避免渗流破坏，同时施工质量容易控制。

附图说明

图1为本实用新型实施例中河道内围堰结构的立面示意图；

图2为本实用新型渗流路径示意图；

图中标号：1钢板桩、2钢拉杆、3止水帷幕、4回填碎石土、5回填沙土、6砂袋、7土工格栅、8防渗土工膜。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

请参照图1-图2所示的一种水底强透水砂性土层中隧道施工围堰结构，包括钢板桩1、钢拉杆2、止水帷幕3、回填碎石土4、回填砂土5、砂袋6、土工格栅7和防渗土工膜8。

钢板桩1的内壁紧贴有止水帷幕3，止水帷幕3的中间填充有回填沙土5，钢板桩1的外围设置有砂袋6，砂袋6的下方设置有回填碎石土4。

回填碎石土4与砂袋6之间设置有土工格栅7，钢板桩1和止水帷幕3的底部贯穿回填碎石土4并插入地面，钢板桩1的外围和回填碎石土4的底部均铺设有防渗土工膜8。

钢板桩1的外壁通过钢拉杆2进行固定连接，围护结构采用双排钢板桩1打入水底土层，并用对刚拉杆2拉结形成整体，回填土体并压实，临水侧钢板桩1外侧挂防渗土工膜8，双排钢板桩内侧均打设止水帷幕3；围护结构迎水面及背水面均采用砂,6护坡，底部设土工格栅8。

围堰结构采用双排拉森钢板桩。对拉杆可采用单根精轧螺纹钢，围檩可采用双拼40b槽钢。

本实用新型的水底强透水砂性土层中隧道施工围堰结构的施工方法，包括如下步骤：

第一步：施打钢板桩1，安装钢拉杆2及围檩，桩外侧挂防渗土工膜8，回填碎石土4及回填砂土5，施打钢板桩1施工，采用单独打入法，在插打过程中宜先将钢板桩1逐根插打到稳定深度，然后依次插打到设计深度。在垂直度有保证的条件下，也可一次打到设计深度；

首先，当采用振动锤打设时，在桩锤和钢板桩1之间设桩帽，以使冲击均匀分布，保证桩顶免遭损坏，当环境保护要求较高时，建议采用静压法打桩；

其次，安装钢拉杆2及围檩，拉伸钢板桩1施打完毕后，将钢拉杆2塞入孔中，端部在牛腿上设置槽钢。拉杆端部采用双螺栓加钢板垫片的型式进行固定；

然后，在迎水面钢板桩外侧悬挂防渗土工膜8，底部为该断面河床标高，并往内侧搭接一定长度；

最后，回填碎石土、砂土，将围堰内的水挤排出来，砂土回填必须密实，如日后有塌陷沉降则继续进行砂土补填。

第二步：施工止水帷幕3，采用套接一孔法施工三轴水泥土搅拌桩或采用高压旋喷桩；砂袋6护坡，底部设土工格栅7。

施工止水帷幕前，应确定钢板桩与止水帷幕之间距离，需保证互不影响，施工止水帷幕，止水帷幕采用高压旋喷桩或水泥土搅拌桩，必须现场试验确定其适用性后方可施工。

本实施例中，钢板桩1和止水帷幕3打入地面的深度为一米；钢拉杆2从上至下依次分为三层分布在钢板桩1的外壁上；在两排钢板桩1之间，靠近钢板桩1各设置一道止水帷幕3；根据围堰内外水头差和临界水力梯度icr确定，icr等于40米；两道止水帷幕3打入深度无须完全穿过含水层；止水帷幕3可采用高压旋喷桩；底部所述回填料为碎石土、砂土，回填料经过坯实。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。