一种自浮装配式土工管袋充灌施工与隔污方法与流程

1.本发明涉及堤坝施工技术领域，具体为一种自浮装配式土工管袋充灌施工与隔污方法。


背景技术：

2.在河流入湖与入海口，常通过建设导堤束水，防止泥沙淤积；在沿海港口区域常通过建设防波堤抵御海浪入侵港池。此类堤防工程均在水中开展施工作业，地基基础多为厚淤泥质层，结构设计使用寿命与服役周期长，因此对堤身因软弱地基造成的不均匀沉降及堤身裂缝控制要求严格，对基础垫层设计提出了较高要求。
3.采用大面积土工管袋充砂作为砂被垫层增加堤身与地基接触面积，增强堤身整体性，可有效控制堤身的不均匀沉降。常规土工管袋充砂方法是采用对拉船定位，两艘船舶拉紧定位袋体进行沉放与充砂工作，该方法因船舶使用，成本较高，而且充砂效率较低。而且在开放环境中无法控制充砂时因泥沙扩散造成的水体污染，不符合绿色环保施工要求，存在优化施工设备与工艺的需要。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：提供一种自浮装配式土工管袋充灌施工与隔污方法，以解决以上缺陷。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种自浮装配式土工管袋充灌施工与隔污方法，包括以下步骤：
7.s1、搭建自浮平台：
8.根据堤防设计需求，组装好四个钢管笼架，并在钢管笼架内均嵌入有泡沫浮体，再将四个钢管笼架通过球铰接头首尾相接成矩形状，并在四个钢管笼架中的两个相邻的钢管笼架连接处内侧均安装好双道角撑，构建出自浮平台；
9.s2、自浮平台的定位与固定：
10.先采用拖轮拖带自浮平台至预定水域，将钢管笼架外侧设置的平台固定外八字锚缆全部抛出，采用全站仪对自浮平台的平台固定外八字锚缆固定点进行定位放样，然后收紧所有的平台固定外八字锚缆，完成自浮平台在水面的定位与固定工作；
11.s3、土工管袋及充灌装置安装：
12.将土工管袋运输至自浮平台内部区域展开布置，再采用若干个内八字拉结缆固定在四个所述钢管笼架内侧，并实现定位沉放；将泥砂驳船装载砂石就位后，通过抽水泵抽取附近水域的水和泥浆并泵入泥砂驳船内与砂石混合形成砂水混合物；再将输砂管道上套设好若干个浮筒，在输砂管道后端安装有泥砂泵并置于泥砂驳船存储的砂水混合物内；在自浮平台上安装六通充砂转换器，并将六通充砂转换器的出砂口通过管道连接至土工管袋的充砂口上，将输砂管道的前端安装在六通充砂转换器的进砂口上。
13.s4、隔污系统搭建：
14.在土工管袋外侧的钢管笼架下安装隔污帘，并使隔污帘成首尾相接的闭环围墙状；再在隔污帘下侧等距离设置有若干个隔污帘铅垂体，使隔污帘自由拉伸展开并形成阻隔体系；
15.s5、自浮平台安全防护装置安装：
16.在自浮平台的钢管笼架上端面安装作业防护栏，且作业防护栏的栏杆采用横杆排布，可用于安全绳系挂，便于系挂安全绳时走动作业；
17.s6、土工管袋充灌施工：
18.启动泥砂泵并将泥砂驳船内存储的砂水混合物经输砂管道和六通充砂转换器灌入土工管袋内部；待土工管袋内充灌至一定程度后，土工管袋内上层的水中含有大量砂石泥浆经土工管袋上端设置的管袋排水口排出，并被隔污帘形成的阻隔体系限制在内；待土工管袋内砂石充灌完成后，收紧好土工管袋并扎紧充砂口；
19.s7、充灌隔污系统的拆卸与转移：
20.将土工管袋固定的若干个内八字拉结缆一一解开，再依次拆除整个充灌与隔污系统所有零部件，从而完成自浮装配式土工管袋充灌施工与隔污方法的整个过程；或将整个充灌与隔污系统拆卸得只剩下自浮平台，再将自浮平台转移至另外待施工区域，再依次完成整个充灌与隔污系统的安装以及充灌与隔污施工作业。
21.优选地，在步骤s2中，采用全站仪进行定位放样，其具体方法为：在自浮平台的平台固定外八字锚缆固定点固定放置反射棱镜作为前视镜，再将后视镜置于陆地任意平整位置，通过全站仪照准前视镜测定各平台固定外八字锚缆固定点的位置坐标，从而完成平台固定外八字锚缆的定位放样。
22.优选地，所述平台固定外八字锚缆设置有四个，并分别连接在自浮平台的四角位置。
23.优选地，在步骤s7中，当自浮平台转移完成或风浪过大导致自浮平台产生转动和位移时，需对平台进行定位调节，以满足土工管袋的沉放精度；所述定位调节的具体操作方法为：首先，放松自浮平台的一角的平台固定外八字锚缆，然后收紧其对角位置的平台固定外八字锚缆，进而调整自浮平台整体的上下位移；其次，收紧其临角位置的平台固定外八字锚缆，调整自浮平台整体的转动角度，实现自浮平台此临角处的定位；最后，收紧另一临角位置的平台固定外八字锚缆以及自浮平台的一角的平台固定外八字锚缆，实现整个自浮平台的定位调节。
24.优选地，所述六通充砂转换器设置有一个进砂口和五个出砂口，所述六通充砂转换器的进砂口上连接有进砂管，所述进砂管的末端与输砂管道一端相连，所述六通充砂转换器的五个出砂口，包括一个主出砂口和四个副出砂口，所述主出砂口上连接有主出砂管，所述副出砂口上均连接有副出砂管，所述主出砂管连接在土工管袋的左侧或右侧上并与土工管袋内部贯通，四个所述副出砂管分别连接土工管袋的上下两侧上并与土工管袋内部贯通。
25.优选地，所述钢管笼架下设置有挂板，所述挂板上等距离设置有若干个挂孔，所述隔污帘上端设置的的若干个挂钩分别卡合在挂板的挂孔中。
26.优选地，所述钢管笼架由若干个钢管组合焊接而成的笼状结构，并由首段笼架、中段笼架以及尾段笼架组成，所述首段笼架与中段笼架之间、中段笼架与尾段笼架之间均通
过单向铰接接头连接，所述首段笼架前端、所述尾段笼架尾端均设置有球铰接头并实现两钢管笼架之间的球铰铰接。
27.优选地，所述土工管袋左侧或右侧端面上设置有主充砂口，所述土工管袋的上下两侧端面上分别设置有两个副充砂口，所述主出砂管的末端连接在主充砂口上，四个所述副出砂管的末端分别连接在四个副充砂口上。
28.优选地，所述中段笼架设置有若干个，若干个所述中段笼架首尾相接成线状结构，且两个所述中段笼架之间均通过单向铰接接头连接。
29.本发明的有益效果在于：
30.本发明的一种自浮装配式土工管袋充灌施工与隔污方法，在钢管笼架内安装泡沫浮体，以提高整个系统的浮力；整个充灌与隔污装置采用装配式结构，便于安装与拆卸，使用方便；四个钢管笼架通过球铰接头首尾相接成矩形状，且钢管笼架内通过单向铰接接头连接，提高钢管笼架的变形能力，削弱整个系统在风浪作用下产生的剪力、弯矩和扭矩；通过六通充砂转换器并对土工管袋内采用多通道充砂，充砂效率高；在钢管笼架下端面设置隔污帘，便于将土工管袋在充砂时排出的砂水混合物限制在一定范围内，降低污染物的扩散风险。本发明一种自浮装配式土工管袋充灌施工与隔污方法，操作方便，采用自浮装配式结构，结构紧凑，便于装配和拆卸，能够利于土工管的充砂作业，施工效率高，使用成本低；而且能够对土工管袋充灌过程中的砂水混合物进行物理隔离，显著降低污染扩散风险，安全可靠。
附图说明
31.图1：本发明方法的原理示意图；
32.图2：本发明的六通充砂转换器的结构示意图；
33.图3：本发明的钢管笼架的结构示意图。
具体实施方式
34.结合附图1-3，对本发明的具体实施方式作如下说明：
35.如图1-3所示，一种自浮装配式土工管袋充灌施工与隔污方法，包括以下步骤：
36.s1、搭建自浮平台：
37.根据堤防设计需求，组装好四个钢管笼架1，并在钢管笼架1内均嵌入有泡沫浮体10，确保本系统操作平台能够自浮于水面之上；再将四个钢管笼架1通过球铰接头7首尾相接成矩形状，并在四个钢管笼架1中的两个相邻的钢管笼架1连接处内侧均安装好双道角撑6，加强平台在转折位置的连接强度，以应对恶劣天气下风浪作用下平台的结构稳定与安全性保障，构建出自浮平台。
38.其中，钢管笼架1由若干个钢管组合焊接而成的笼状结构，并由首段笼架11、中段笼架12以及尾段笼架13组成，首段笼架11与中段笼架12之间、中段笼架12与尾段笼架13之间均通过单向铰接接头14连接，首段笼架11前端、尾段笼架13尾端均设置有球铰接头7并实现两钢管笼架1之间的球铰铰接。中段笼架12设置有若干个，若干个中段笼架12首尾相接成线状结构，且两个中段笼架12之间均通过单向铰接接头14连接。四个钢管笼架1利用球铰接头7进行连接装配，使平台在转折位置处有全方位的转动预留空间，削弱平台整体在外力作
用下产生的剪力、弯矩和扭矩。同时，钢管笼架1内多节段之间采用单向铰接接头14连接，便于确保操作平台单边在波浪作用下有一定的活动性，削弱平台整体在外力作用下产生的剪力、弯矩和扭矩，同时约束左右方向位移，确保平台整体性。
39.s2、自浮平台的定位与固定：
40.先采用拖轮拖带自浮平台至预定水域，将钢管笼架1外侧设置的平台固定外八字锚缆8全部抛出，采用全站仪对自浮平台的平台固定外八字锚缆8固定点进行定位放样，然后收紧所有的平台固定外八字锚缆8，完成自浮平台在水面的定位与固定工作。
41.其中，采用全站仪进行定位放样，其具体方法为：在自浮平台的平台固定外八字锚缆8固定点固定放置反射棱镜作为前视镜，再将后视镜置于陆地任意平整位置，通过全站仪照准前视镜测定各平台固定外八字锚缆8固定点的位置坐标，从而完成平台固定外八字锚缆8的定位放样。
42.s3、土工管袋及充灌装置安装：
43.将土工管袋2运输至自浮平台内部区域展开布置，在土工管袋2下水定位完成后，再采用内八字拉结缆21将土工管袋2拉结固定在四个钢管笼架1内侧，并实现定位沉放，使土工管袋2定点沉放于预定位置，且在充砂过程中不产生位移。
44.将泥砂驳船5装载砂石就位后，通过抽水泵抽取附近水域的水和泥浆并泵入泥砂驳船5内与砂石混合形成砂水混合物。
45.再将输砂管道4上套设好若干个浮筒41，能够使输砂管道4漂浮与水面之上，便于安装连接。若没有浮筒41，输砂管道4的中部会置于水面之下，输砂管道4整体不再是一条水平线上，那样会增加了砂石泥浆等的输送难度；同时，输砂管道4置于水面之下，易与泥砂驳船5、挖砂船等附近作业船只形成碰撞、缠绕，造成作业风险。
46.在输砂管道4后端安装有泥砂泵42并置于泥砂驳船5存储的砂水混合物内；在自浮平台上安装六通充砂转换器3，并将六通充砂转换器3的出砂口通过管道连接至土工管袋2的充砂口上，将输砂管道4的前端安装在六通充砂转换器3的进砂口上。
47.其中，六通充砂转换器3设置有一个进砂口和五个出砂口，六通充砂转换器3的进砂口上连接有进砂管31，进砂管31的末端与输砂管道4一端相连，六通充砂转换器3的五个出砂口，包括一个主出砂口和四个副出砂口，主出砂口上连接有主出砂管32，副出砂口上均连接有副出砂管33，主出砂管32连接在土工管袋2的左侧或右侧上并与土工管袋2内部贯通，四个副出砂管33分别连接土工管袋2的上下两侧上并与土工管袋2内部贯通。土工管袋2左侧或右侧端面上设置有主充砂口，土工管袋2的上下两侧端面上分别设置有两个副充砂口，主出砂管32的末端连接在主充砂口上，四个副出砂管33的末端分别连接在四个副充砂口上。
48.s4、隔污系统搭建：
49.在钢管笼架1下设置有挂板，挂板上等距离设置有若干个挂孔，土工管袋2外侧的钢管笼架1下安装隔污帘9，隔污帘9上端设置的的若干个挂钩分别卡合在挂板的挂孔中，并使隔污帘9成首尾相接的闭环围墙状；再在隔污帘9下侧等距离设置有若干个隔污帘铅垂体91，使隔污帘9自由拉伸展开并形成阻隔体系。
50.s5、自浮平台安全防护装置安装：
51.在自浮平台的钢管笼架1上端面安装作业防护栏，且作业防护栏的栏杆采用横杆
排布，可用于安全绳系挂，便于系挂安全绳时走动作业。
52.s6、土工管袋充灌施工：
53.启动泥砂泵42并将泥砂驳船5内存储的砂水混合物经输砂管道4和六通充砂转换器3灌入土工管袋2内部；在土工管袋2内的砂石泥浆充灌作业时，砂水混合物从主出砂管32、副出砂管33进入土工管袋2内部；待土工管袋2内充灌至一定程度后，土工管袋2内上层的水中含有大量砂石泥浆经土工管袋2上端设置的管袋排水口22排出，并被隔污帘9形成的阻隔体系限制在一定范围内，降低污染物的扩散风险；待土工管袋2内砂石充灌完成后，收紧好土工管袋2并扎紧充砂口。
54.s7、充灌隔污系统的拆卸与转移：
55.将土工管袋2固定的若干个内八字拉结缆21一一解开，再依次拆除整个充灌与隔污系统所有零部件，从而完成自浮装配式土工管袋充灌施工与隔污方法的整个过程；或将整个充灌与隔污系统拆卸得只剩下自浮平台，再将自浮平台转移至另外待施工区域，再依次完成整个充灌与隔污系统的安装以及充灌与隔污施工作业。
56.其中，当自浮平台转移完成或风浪过大导致自浮平台产生转动和位移时，需对平台进行定位调节，以满足土工管袋的沉放精度。
57.若平台固定外八字锚缆8设置有四个，并分别连接在自浮平台的四角位置，上述定位调节的具体操作方法为：首先，放松自浮平台的一角的平台固定外八字锚缆8，然后收紧其对角位置的平台固定外八字锚缆8，进而调整自浮平台整体的上下位移；其次，收紧其临角位置的平台固定外八字锚缆8，调整自浮平台整体的转动角度，实现自浮平台此临角处的定位；最后，收紧另一临角位置的平台固定外八字锚缆8以及自浮平台的一角的平台固定外八字锚缆8，实现整个自浮平台的定位调节。
58.本发明的一种自浮装配式土工管袋充灌施工与隔污方法，在钢管笼架1内安装泡沫浮体10，以提高整个系统的浮力；整个充灌与隔污系统装置采用装配式结构，便于安装与拆卸，使用方便；四个钢管笼架1通过球铰接头7首尾相接成矩形状，且钢管笼架1内通过单向铰接接头14连接，提高钢管笼架1的变形能力，削弱整个系统在风浪作用下产生的剪力、弯矩和扭矩；通过六通充砂转换器3并对土工管袋2内采用多通道充砂，充砂效率高；在钢管笼架1下端面设置隔污帘9，便于将土工管袋在充砂时排出的砂水混合物限制在一定范围内，降低污染物的扩散风险。
59.本发明一种自浮装配式土工管袋充灌施工与隔污方法，操作方便，整个充灌与隔污系统装置采用自浮装配式结构，结构紧凑，便于装配和拆卸，能够利于土工管的充砂作业，施工效率高，使用成本低；而且能够对土工管袋充灌过程中的砂水混合物进行物理隔离，显著降低污染扩散风险，安全可靠。
60.上述结合附图对发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的这种非实质改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围之内。