珊瑚礁岛机场护岸的高聚物注浆、柔性护岸的加固方法与流程

本发明属于水利工程技术领域，特别设计一种用于珊瑚岛礁防护的高聚物注浆自消能柔性护岸及其施工方法。

背景技术：

近年来，我国各地区的经济均得到了快速的发展，其中沿海地区的发展最为迅速，土地资源稀缺和人口数量增多等问题也越来越突出，而且有些关系到国家利益和重大民生问题的项目也几乎没有土地可以使用，适宜建造港口码头的良好岸线资源也日益减少，因此人们开始将目光投向占地球大部分面积的海洋，以获得更多的岸线和土地资源，导致填海造地以及天然岛礁的利用发展速度越来越快。例如，我国南海地区正进行快速的吹填岛礁建设，这些岛礁都是珊瑚岛礁，珊瑚砂易破碎，岛礁上可利用的护岸填料很少。

这些年在人工岛和天然岛礁上建造的项目主要有油气平台、机场，港口码头及新能源开发等等。因为人类对海洋认识还不够全面，海上岛屿的建设还存在着方方面面的问题，其中海上岛屿的护岸结构就有着很大的探索空间。

海上岛屿的护岸结构即岛壁结构，是直接与岸相贴的建筑物，防止波浪入寝陆上，保护其后侧的陆地。本发明之前，海上岛屿的护岸结构类型主要有两种形式。第一种是斜坡式护岸，它又进一步分为缓坡型和陡坡型，前者由砂砾组成的岸滩，后者主要由大块石或者各式各样的混凝土消浪块体作为护面。顾名思义，缓坡型护岸坡度较缓，坡度通常为1:10至1:25，波浪在缓坡上传播和破碎会使波浪能量得到大量消耗，但波浪的爬高相对较小，需要大量的填料，且在使用过程中有变形和冲蚀，能承受的波高较小。相对于缓坡型护岸，陡坡型护岸可以应用到不同的波浪、水深和地基条件，但这种护岸在水深较大的情况下不够经济。第二种是直立式护岸，但是这种护岸波浪反射大，不能自消能，墙前冲刷也较严重，造成侵蚀。

通常进行护岸加固时采取的方式为传统水泥注浆，其缺点为水对水泥浆液具有腐蚀性，且水泥注浆的护岸脆性较大，长期受到波浪冲击会产生冲击裂缝，不利于护岸的防渗和稳定性。

技术实现要素：

本发明的目的就在于克服上述缺陷，提供一种能够更好地解决护岸防浪和防渗问题的高聚物注浆加固珊瑚岛礁机场护岸的施工方法及能够更好地消能的护岸形状设计。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种用于珊瑚岛礁防护的高聚物注浆自消能柔性护岸，在珊瑚砂或珊瑚石材料中注入高聚物，高聚物材料形成立体网格状结构，将珊瑚砂或珊瑚石包裹形成柔性加固体；所述加固体的形状是：在靠近海洋一侧设置成圆弧形，靠近岛屿一侧设置成直立型；所述加固体的上表面宽度大于底面宽度；所述加固体形成后，加固体本身具有一定的弹性，属于柔性护岸；波浪作用在护岸之后，海水沿着圆弧一侧流动，自消能后回到海洋中；高聚物具有防渗性，护岸不透水。

值得说明的是，

护岸的形状设计采用流线型代替了传统的直线型护岸，波浪作用在护岸上，一方面依靠护岸的柔性消除部分能量，另一方面圆弧形护面可以自消能。

本发明还公开一种用于珊瑚岛礁防护的高聚物注浆自消能柔性护岸的施工方法，包括以下步骤：

1)在岸边支模：靠近海洋一侧的模板为圆弧形，靠近岛屿一侧的模板为直立型，侧面模版的上端宽度大于下端宽度；靠近岛屿一侧的直立型模板上预留孔洞。

2)在安装好的模板内填筑一层1～2m厚的护岸材料，所述护岸材料为珊瑚砂或珊瑚石。

3)填筑一层护岸材料后，在材料中预埋注浆管；

注浆管包括水平注浆管和垂直注浆管；注浆管的两端敞口，其侧壁上具有若干小孔；

同一层的水平注浆管的间距为1～2m，水平注浆管的一端通过直立型模板上预留的孔洞伸出；

垂直注浆管的行间距和列间距均为1～2m。

4)重复步骤(2)和(3)，继续分层填筑护岸材料，每1～2m埋设一层水平注浆管；直到填筑到护岸顶部。

5)连接注浆管与注浆设备，在水平注浆管内注入高聚物，根据已确定的注浆参数，调整注浆压力，往注浆管内注入高聚物，通过注浆时间进行注浆量的控制，高聚物在注浆管内部发生化学反应，体积膨胀通过周边的小孔充填护岸中的孔隙。注浆顺序从下面一层的注浆管开始，逐渐往上进行，边注浆边水平拔出注浆管，高聚物渗透到护岸材料中，形成高聚物加固水平层。

6)在垂直注浆管中注入高聚物材料，边注浆边竖直拔出注浆管，高聚物材料渗入到护岸材料中，形成高聚物竖直加固层。

7)待所有注浆管都注浆结束后，高聚物材料渗入珊瑚砂或珊瑚石的护岸中，水平加固层和竖向加固层形成立体网格状，将护岸材料包裹起来，形成整体的柔性护岸。

8)拆除模版，护岸形成。

本发明与现有的直立式护岸和传统水泥注浆加固方法相比，其优点在于：

(1)本发明充分利用护岸的流线型设计，与传统的直立式护岸相比，能够更好地防浪消能，减少长期受到海浪冲击对护岸造成的损害。

(2)本发明采用高聚物注浆加固，与常规的传统水泥注浆加固相比，属于柔性护岸加固，能够减少冲击裂缝的产生。

(3)本发明采用高聚物注浆加固，与常规的传统水泥注浆加固相比，受到海浪的腐蚀影响较小，能够有效的解决海水对护岸的侵蚀及渗透问题，更好地保证珊瑚岛礁机场护岸的稳定性。且高聚物材料防水性能好，加固后防渗效果好。

(4)本发明的采用钻机进行钻孔，插入注浆管直接进行注浆，与已有的注浆加固结构相比，施工方便，注浆管易于维护。

(5)本发明钻孔采用正方向布置，与已有的注浆加固技术相比，钻孔间距增大，形成立体空间网格结构，能够有效的节省材料。

(6)解决了珊瑚砂和珊瑚石易破碎不能作为建筑填料的问题。

(7)不需要水泥浆，因此避免了常规水泥混凝土施工需要的淡水，特别适用于海洋环境。

(8)海水环境可施工。加固后护岸耐腐蚀，不受海水影响。

附图说明

图1——本发明护岸预制模板图；

图2——本发明珊瑚岛礁机场护岸加固后断面图；

图3——本发明图1中结构2放大图；

图中：1为岛礁护岸堆石；2为注浆管；3为钻孔；5为注入的高聚物；6为注浆管小孔；7为预制模版；8为预留注浆孔洞。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

本实施例公开一种用于珊瑚岛礁防护的高聚物注浆自消能柔性护岸的施工方法，包括以下步骤：

1)参见图1，在岸边支模：靠近海洋一侧的模板为圆弧形(a部分，即为模板的左视图)，靠近岛屿一侧的模板为直立型(c部分，即为模板的左视图)，侧面模版(b部分，即为模板的主视图)的上端宽度大于下端宽度；靠近岛屿一侧的直立型模板(c部分)上预留孔洞。实施例中，在侧模版的上方加盖顶板(d部分)，顶板与直立型模板一样预留若干个孔洞。

2)在安装好的模板内填筑一层1～2m厚的护岸材料，所述护岸材料为珊瑚砂或珊瑚石。

3)填筑一层护岸材料后，在材料中预埋注浆管；

注浆管包括水平注浆管和垂直注浆管；参见图3，注浆管的两端敞口，其侧壁上具有若干小孔；

同一层的水平注浆管的间距为1～2m，水平注浆管的一端通过直立型模板上预留的孔洞伸出；

垂直注浆管的行间距和列间距均为1～2m。

4)重复步骤2)和3)，继续分层填筑护岸材料，每1～2m埋设一层水平注浆管；直到填筑到护岸顶部。

5)连接注浆管与注浆设备，在水平注浆管内注入高聚物，根据已确定的注浆参数，调整注浆压力，往注浆管内注入高聚物，通过注浆时间进行注浆量的控制，高聚物在注浆管内部发生化学反应，体积膨胀通过周边的小孔充填护岸中的孔隙。注浆顺序从下面一层的注浆管开始，逐渐往上进行，边注浆边水平拔出注浆管，高聚物渗透到护岸材料中，形成高聚物加固水平层。

6)在垂直注浆管中注入高聚物材料，边注浆边竖直拔出注浆管，高聚物材料渗入到护岸材料中，形成高聚物竖直加固层。

7)待所有注浆管都注浆结束后，高聚物材料渗入珊瑚砂或珊瑚石的护岸中，水平加固层和竖向加固层形成立体网格状，将护岸材料包裹起来，形成整体的柔性护岸。

8)拆除模版，护岸形成。值得说明的是，本实施例形成的护岸是在珊瑚砂或珊瑚石材料中注入高聚物，高聚物材料形成立体网格状结构，将珊瑚砂或珊瑚石包裹形成柔性加固体(护岸)；所述加固体的形状是：在靠近海洋一侧设置成圆弧形，靠近岛屿一侧设置成直立型；所述加固体的上表面宽度大于底面宽度；所述加固体形成后，加固体本身具有一定的弹性，属于柔性护岸；波浪作用在护岸之后，海水沿着圆弧一侧流动，自消能后回到海洋中；高聚物具有防渗性，护岸不透水。