本发明涉及建筑物建造领域，具体涉及一种加快放淤固堤工程淤背体固结的排水结构及其施工方法。
背景技术：
标准化堤防建设，其关键技术是利用放淤固堤加厚淤背，以加固沿河大堤。放淤固堤是通过自流引水或机械提取江、河水沙，通过渠道或管道输送至大堤背河侧，经沉沙落淤排除清水，然后经过脱水、固结，加厚堤防或垫高地面至水面淹没处理高程以上，以满足防洪要求。
但在某些堤防放淤固堤工程施工的堤段，背河堤身均出现不同程度的纵向裂缝，对大堤安全造成了严重的威胁。裂缝产生的主要原因之一就是因为淤背体排水不畅或者滞后。淤背体排水不畅或者滞后，将使堤身长时间浸泡在水中，加之随着淤沙土方的加载，造成背河地面沉陷，往往引起堤身裂缝。
另外，排水不畅使施工临时围堤非常容易发生塌陷，淤区围堤一旦发生决口，因沿河大堤的背河一侧村镇较密集，农田、菜地、池塘及道路较多，往往造成大面积淹没，损失巨大。
淤背体排水快慢的问题，归根结底就是淤区土的渗透固结快慢的问题。为了使淤背体在冲填施工过程中能够快速排水，应加强排水设施的设计，力求建立较为完善的排水系统，以加快淤背体的脱水固结。
对淤区排水，目前广泛采用的方式是在围堤上设置塑料布溢流口或埋设排水钢管，现有的这种排水结构虽然能够一定程度上实现排水功能，但排水效率很低，土地的脱水固结周期过长。为了使围堤内填筑的淤泥、砂等在施工过程中能够快速排水，本发明在淤背体内部加强排水设施的设计，力求建立较为完善的排水系统，以加快土体的脱水固结。
技术实现要素：
为解决背景技术中排水结构排水效率低，土地的脱水固结周期过长的问题，本发明提供了一种加快放淤固堤工程淤背体固结的排水结构，具体技术方案如下：
一种加快放淤固堤工程淤背体固结的排水结构，包括围堤、大堤、围堤与大堤之间的淤背区和设置在淤背区内的排水通道，其特征在于：所述排水通道包括位于淤背区底部的、水平方向设置的多个排水盲沟,以及在淤背区内竖直方向设置的多个排水砂井，所述排水盲沟用于承接由排水砂井流入或渗入的水。
所述排水盲沟用卵石铺填；通过在淤背区底部水平方向设置排水盲沟，在淤背区内竖直方向设置排水砂井，淤背区内的水通过排水砂井流入或渗入排水盲沟内，形成一个立体式的排水通道，大大增强了排水能力，加快孔隙水压力消散，提高土体有效应力，加快土体固结。
优选地，所述排水盲沟包括由内而外依次设置的穿孔管、卵石层、无纺布层和粗砂层。
由于粗砂层渗透系数大，地下水粗砂层中渗流较快，因此利用粗砂层将地下水导入排水盲沟，能够确保地下水排水的通畅；同时，粗砂层也作为过滤载体对地下水进行过滤，避免卵石空隙、穿孔管的孔被杂物堵塞，确保排水通道的通畅；此外，粗砂层还具有防止无纺布层被尖锐物刺破的作用。所述无纺布层用于将卵石层与粗砂层分开，还具有滤水的作用。所述卵石层因卵石间缝隙较大，作为盲沟的排水通道，具有良好的排水效果；当排水量较大时，卵石层亦可存蓄较多水，因此可以起到缓冲的作用。当排水量较大时，为防止卵石回填的通道排水负荷过大，因此增设所述穿孔管以提高排水盲沟的排水效率；增设的穿孔管大大减小盲沟的断面尺寸，减小地基的开挖深度，节省盲沟用量，提高了其施工可行性和经济实用性。
优选地，所述排水盲沟包括主排水盲沟和次排水盲沟，所述主排水盲沟垂直于河流或湖泊堤线设置，所述次排水盲沟与主排水盲沟连通。
主排水盲沟和次排水盲沟相互配合，覆盖整个淤背区，进一步增强排水能力。
优选地，所述主排水盲沟内设有主穿孔管，次排水盲沟内设有次穿孔管，所述次穿孔管与主穿孔管连通或次穿孔管的排水口位于主穿孔管上方。
当排水量较大时，为防止卵石回填的通道排水负荷过大，因此增设主、次穿孔管以提高主、次排水盲沟的排水效率。次穿孔管不与主穿孔管直接连通，而是将次穿孔管的末端(排水口)搭在主穿孔管上方，次穿孔管的水通过其排水口排到主穿孔管上方，然后经主穿孔管上对应位置的孔进入主穿孔管并排出。这样的设计不仅保证了主、次排水盲沟的排水效率，还精简了施工所需部件(去掉了主、次穿孔管之间的连接部件)，降低了施工成本，减少了施工工作量和施工难度。
优选地，所述主排水盲沟和次排水盲沟呈网状交错分布。
优选地，所述排水砂井位于主排水盲沟与次排水盲沟交汇处的上方，且所述排水砂井的底部位于粗砂层，淤背区内的水通过排水砂井导入所述粗砂层。
通过设置竖向排水砂井，使土体中的水沿竖向排水体排出，从而加速土壤固结和沉降，它可以在较短时间内解决以下问题：
(1)软土的沉降问题。使沉降基本完成，克服使用中产生沉降或差异沉降。
(2)稳定问题。竖向排水体可加快土体的抗剪能力增长，从而提高土体的承载力和稳定性。
优选地，所述次排水盲沟与主排水盲沟的顶高程一致，所述次排水盲沟的底高程高于主排水盲沟的底高程。
由于水由众多次排水盲沟汇入主排水盲沟，因此次排水盲沟的流通量小于主排水盲沟，将次排水盲沟的底高程设为高于主排水盲沟的底高程，这样的设计可以减小低地基的开挖深度，提高施工可行性和经济实用性；此外，由于通孔管设置在盲沟中心位置，将次排水盲沟的底高程设为高于主排水盲沟的底高程，使得次通孔管的高度自然高于主通孔管，以便次通孔管内的水顺利向主通孔管汇集。
优选地，所述排水通道设有多层，相邻两层排水通道之间的距离为3-6m。
当淤背体厚度较厚时，分期布置排水系统，可取得较好的排水效果；如吹填范围较大，可分区布置排水系统，以取得较好的排水效果。
优选地，所述排水砂井在淤背区内正方形布置或梅花形布置，且相邻两个排水砂井之间的间隔为1m-1.5m。
通过在淤背区内正方形布置或梅花形布置排水砂井，满足了竖向排水砂井在淤背区内均匀布置的原则，使淤背区内排水速度均衡。
优选地，所述主穿孔管和次穿孔管上，每一断面沿其圆周长分布有6-10个孔，穿孔孔径为10-30mm，穿孔断面间间距为80-120mm。
优选地，所述主穿孔管管径为100-200mm，所述次穿孔管管径为75-175mm。
优选地，所述排水砂井直径为5-10cm。
优选地，所述排水砂井道贯穿每一分层，长度与分层厚度相同。
本发明还提供一种加快放淤固堤工程淤背体固结的排水结构的施工方法，其包括如下步骤：
第一步，基础层施工：对湖底基础层进行清基处理,并在基础层上挖出沟；
第二步，排水盲沟施工：在上述沟的底部铺设下粗砂层，然后放入无纺布，并在无纺布内部铺填卵石形成卵石层，无纺布两侧铺设侧粗砂层，使得无纺布将卵石和基础层、卵石层和下、侧粗砂层隔开；当卵石层铺填至预定位置时，放入穿孔管，然后继续铺填；当卵石层铺填至与基础层顶部平齐时，将无纺布闭合，形成排水盲沟；最后在基础层顶部和排水盲沟顶部铺设上粗砂层；
第三步，围堤施工：在淤筑区内取土填筑围堤，并从最低处开始，分层压实；
第四步，淤背区施工：对淤背区进行吹填，每次吹填完成后应间歇一定时间，待吹填初步排水固结后继续施工；吹填与围堤交替施工，确保吹填施工的连续贯通；
第五步，排水砂井施工：待淤背区吹填完成后，铺设砂垫层，用振动法将套管压入设计深度后，将砂袋整个吊起，经套管口放入套管内。
由于采用了以上技术方案，与现有技术相比较，本发明通过在淤背区底部设置水平方向的排水盲沟和竖直方向的排水砂井，形成了一个立体式的排水通道，大大增强了排水能力，加快孔隙水压力消散，提高土体有效应力，加快土体固结。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为发明主、次排水盲沟的结构示意图；
图3为本发明主排水盲沟的结构示意图；
图4为本发明次排水盲沟的结构示意图；
图5为本发明主、次排水盲沟交汇处的结构示意图；
图6为本发明排水通道在淤背区的排布示意图；
图7为本发明实施例2的结构示意图；
图8为本发明排水砂井在淤背区内的排布示意图(正方形)；
图9为本发明排水砂井在淤背区内的排布示意图(梅花形)。
具体实施方式
实施例1
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，一种加快放淤固堤工程淤背体固结的排水结构，包括围堤1、大堤2、围堤1与大堤2之间的淤背区3和设置在淤背区3内的排水通道，所述排水通道包括位于淤背区底部的、水平方向设置的多个排水盲沟4，以及在淤背区3内竖直方向设置的多个排水砂井5。
如图2-图5所述，所述排水盲沟4包括主排水盲沟41和次排水盲沟42；主排水盲沟41包括由内而外依次设置的主穿孔管411、主排水卵石层412、主排水无纺布层413和主排水粗砂层414，次排水盲沟42包括由内而外依次设置的次穿孔管421、次排水卵石层422、次排水无纺布层423和次排水粗砂层424.所述次穿孔管421的排水口位于主穿孔管411上方。所述次排水盲沟42与主排水盲沟41的顶高程一致，所述次排水盲沟42的底高程高于主排水盲沟41的底高程。
如图6所示，所述主排水盲沟41垂直于河流、湖泊堤线设置，所述次排水盲沟42与主排水盲沟41连通且垂直，主排水盲沟41和次排水盲沟42呈网状交错分布。所述排水砂井5沿主排水盲沟41和次排水盲沟42间隔设置，且相邻两个排水砂井5之间的间隔为1m。
所述主穿孔管411和次穿孔管421上，每一断面沿其圆周长分布有8个孔，穿孔孔径为20mm，穿孔断面间间距为100mm。
实施例2
如图7所示，淤背体厚度较厚，分2期施工，所述排水通道设有上下两层，两层排水通道之间的距离为3m，本实施例其余结构与实施例1相同。
排水系统包括竖向排水系统和水平排水系统。
竖向排水系统为直径7cm袋装砂井，其设计间距为1.0m～1.5m；砂井是理想的人工竖向排水减压通道，土体中的超静孔隙水必然沿着排水通道排出地面。
根据工程实际情况，如淤背区厚度较厚，可分期施工，分期每层厚度为3m～6m；因每层厚度不厚，竖向排水通道应打穿每一分层，长度与分层厚度相同。
袋砂井打设前，砂袋宜用干砂灌制，应达到密实状态，砂袋入井下沉时不得发生扭结、颈缩或断裂现象；砂井所用砂料宜用中粗砂(中砂：粒径大于0.25mm的颗粒含量超过全重50％；粗砂：粒径大于0.5mm的颗粒含量超过全重50％)，含泥量应小于3％。
水平排水系统为主盲沟和支盲沟：所述排水层包括主盲沟和支盲沟，主盲沟垂直于河流、胡泊等的堤线布置，将水引入河流，胡泊；支盲沟垂直于主盲沟布置，盲沟间距10～20m。
在主盲沟、支盲沟中心设PVC穿孔管：PVC穿孔管穿孔孔径为20mm，每一段面沿圆周长穿8孔，穿孔断面间间距100mm。
卵石层：在主盲沟、支盲沟中心PVC穿孔管周围回填卵石层，卵石粒径3～7cm，含泥量不大于5％。
无纺布：在卵石层周边设无纺布，将卵石层包裹，用以将卵石层与粗砂层分隔，无纺布规格为200g/m2～500g/m2。
粗砂层：在无纺布外侧设粗砂层，粗砂层厚度为100mm，将无纺布与地基隔开，避免地基对无纺布造成损害；粗砂粒径范围0.5mm～2mm，粒径大于0.5mm的颗粒含量超过全重50％。
根据工程实际情况，如淤背体厚度较厚，排水系统可随淤背体分期施工，建议每期淤背体厚度为3m～6m，即3m～6m左右淤土厚度布置一层排水系统，可取得较好的排水效果；如吹填范围较大，可分区布置排水系统。
主要施工步骤：
1.清基
1)对堤身、地表、压载的基面的草皮、杂填土、淤泥、腐殖土、泥炭土等不合格土等杂物清除，清基深度可根据实际情况酌情增减。
2)清除工程范围内的树根、垃圾、坟墓、故河道、坑塘、房基、洞穴以及地勘遗留的坑、槽、孔、穴全部清除，并回填密实。
2.盲沟
1)宜采用小型机械或人工在基础上挖沟，以避免对基础造成不利影响。
2)先铺底层的粗砂层，侧面的粗砂层、无纺布与卵石层同步施工；排水材料应分层铺填，每层厚度不大于300mm，整平后用平板式振捣器捣实，施工中应避免卵石被压碎。
3)盲沟中心PVC集水管在铺至管底标高时铺设，应有留有适当的坡度，不得有倒坡现象。
4)粗砂层内不得含有树根、芦苇及碎石尖角等突出物，以防无纺布被刺破。
5)铺设无纺布时应保持松弛状态，以适应各方面变形，保证无纺布的完好；铺设前必须对无纺布进行检查，发现有破坏部位进行修补。
3.围堤
1)填筑围堤土质应尽量选择粘性土；筑堤前，应将堤基上的杂草树根、腐殖土层等清除干净，并将表土翻松，填覆新土予以压实；填筑围堤须从最低处开始，分层压实。
2)在淤筑区内取土填筑围堤时，其取土坑不得连续贯通，以防止泥浆串通流冲刷堤基。且取土坑边缘距新堤堤脚不应小于3m。
3)一期围堤可采用推土机推筑，二、三期围堤可采用挖掘机配自卸汽车施工；围堤与吹填土方交替施工，确保吹填施工的连续贯通。
4.淤背区吹填
1)排泥管的铺设，可采用人工安装架设排泥管道。架设好的排泥管道要达到平整顺直，转弯平缓，以减小输沙排距和扬程，使输沙生产效率达到最佳。
2)排泥管出泥口处距大堤坡脚距离不小于5m，以免冲刷堤脚；管口高出泥面0.5m以上，以确保吹填效果。
3)尾水排放：为减少淤区的泥沙流失，排水口高程随淤筑面抬高而不断调整，保证泥沙的沉淀。排水口泄水处宜加设防冲消能设施，避免对堤坡角、田地和建筑物的冲蚀。
5.排水竖井
1)铺设砂垫层：淤背区吹填完成后，铺设厚度为30cm的砂垫层；此层砂垫层作为施工袋装砂井的作业面，在此砂垫层上打设袋装砂井。
2)钻孔：钻孔时将固定在套管下的活瓣桩尖与套管口封闭，再用振动法将套管压入指定深度；在桩机套管上划出刻度线的控制标高，以保证深度符合要求。
3)砂袋灌砂：灌袋用砂必须是经检验合格、过筛、晾干了的中粗砂，用灌砂机进行灌砂，人工辅助密实；灌砂时需经过吊打，然后铺以人工二次补灌，确保砂袋灌砂饱满。
4)安装砂袋：当确认套管压入深度符合要求后，将符合设计长度的砂袋整个吊起，经套管口端部滚轮徐徐放入套管内；放入过程中要防止砂袋扭结、缩颈、断裂和磨损，砂袋长度应与砂井深度一致。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。