一种堤坝水下混凝土护面施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种堤坝水下混凝土护面施工方法，通过船进行水下岸坡抛石后对抛石面进行整平；缝制土工布袋，土木工袋的长度为土质堤坝水下护面长度与水上护面长度之和；并沿岸线施工方向依次铺设土工布袋；往土工布袋底部开始充灌混凝土，充灌长度以设计坡长为准；由土工布袋位于水下的末端充灌袖口依次向水上方向进行；混凝土在土工布袋中流动填充，充满整个土工布袋，混凝土凝固硬化后，在预定的设计位置形成水下混凝土护面，起到保护土质堤坝水下部分的作用；待土工布袋中的混凝土达到设计强度后，进行压顶或锚定沟的混凝土充灌，进行坡脚抛石压脚施工，不受季节限制，在枯水期和丰水期均可施工。
【专利说明】
一种堤坝水下混凝土护面施工方法
技术领域
[0001]本发明涉及水利工程施工研究领域中的一种堤坝护面施工方法，特别是一种堤坝水下混凝土护面施工方法。
【背景技术】
[0002]由于过度采砂，河床下切、深槽迫岸以及水流冲刷等破坏作用，导致河流堤岸和水库土坝水下部分被侵蚀、淘刷、崩塌，堤脚和坝脚变陡，堤岸和大坝土体稳定性下降，危及堤坝安全，需要采用力学性能好、耐冲刷的混凝土对堤坝水下部分进行护面处理。
[0003]传统的处理方法主要是在枯水季节，在河流和水库水位较低时，在需要对土质堤坝水下部分进行护面处理的部位修筑围堰，创造陆地施工条件，安装模板，浇筑普通混凝土护面。其缺点是:①施工时间受限制，必须在枯水季节，在其它时间无法实施，尤其是在需要进行抢险时不能有效实施;②施工前，需要修筑围堰，施工后，有需要拆除围堰，工程量大，投资大;③浇筑混凝土前，需要安装模板，混凝土硬化后，需要拆除模板，需要大量人工，既浪费模板，又浪费人工;④需要进行振捣等操作，工人劳动强度大;⑤分段施工，而且工序众多，工期长。
【发明内容】
[0004]本发明的目的，在于提供一种堤坝水下混凝土护面施工方法。
[0005]本发明解决其技术问题的解决方案是:一种堤坝水下混凝土护面施工方法，包括以下步骤，
1)铺筑土工布袋前，通过船进行水下岸坡抛石，并对抛石面进行整平；
2)将具有一定抗拉强度、透水的土工布缝制成土工布袋，土木工袋的三面封闭，余下的一面开口，土木工袋的长度为土质堤坝水下护面长度与水上护面长度之和；
3)在施工部位的两侧通过大型平底浮船搭设水上移动施工平台，土工布袋铺设在水上移动施工平台上，在土木布袋的侧面布设穿管布带以及位于穿管布带内的钢管，将土工布袋放入水下，并沿岸线施工方向依次铺设土工布袋；
4)往土工布袋内充灌混凝土，充灌时以水流方向12m为一饶筑单元，充灌长度以设计坡长为准，土工布袋的充灌袖口自其底部起每5 m设一组；
5)混凝土充灌施工采用栗送工艺，由土工布袋位于水下的末端充灌袖口依次向水上方向进行;施工时应确保浇筑块之间搭接紧密，且上游浇筑块在搭接处压住下游浇筑块，离岸较近浇筑块在搭接处压住离岸较远浇筑块;从土工布袋的充灌袖口用混凝土栗注入大坍落度、自流密实、免振捣、免养护、水下不分散的填充混凝土，混凝土在土工布袋中流动填充，在混凝土的自重作用下在土工布袋中延伸铺展，充满整个土工布袋，混凝土凝固硬化后，在预定的设计位置形成水下混凝土护面，起到保护土质堤坝水下部分的作用；
6)待水下土工布袋中的混凝土充灌完毕24小时后，土工布袋中的混凝土达到设计强度后，即可进行压顶或锚定沟的混凝土充灌，以及进行坡脚抛石压脚施工。
[0006]作为上述技术方案的进一步改进，在步骤I)中，在整坡过程中采用超声波测深法，利用超声波测深仪测出河床抛石ImX I m方格网断面图，然后利用座于大型平底浮船上的16m长臂反铲挖掘机进行机械整坡，边测量，边机械整坡，两者穿插进行;为保证水下土工布袋混凝土的充灌质量，部分抛石面需回填少量砂或碎石找平，并派多名潜水员辅助水下整坡。
[0007]作为上述技术方案的进一步改进，在步骤2)中，缝制所述土工布袋时，每个所述土工布袋的宽度为12米，沿其宽度方向每米缝制一道，该处缝合处土工布袋面层和底层之间的间隙为护面混凝土的厚度。
[0008]作为上述技术方案的进一步改进，在步骤3中)，沿岸线施工方向依次铺设土工布袋，对于有异形单元的土工布袋要对号入座;土工布的缝制在岸上进行，通常是缝好5个土工布袋后拖入水中2个土工布袋，使其它3个土工布袋从岸坡至水中三角形铺开，土工布袋的搭接部分始终位于水上;为防止水中铺设好的土工布袋因水力冲刷移位或褶皱，在土工布袋边角压砂包，充灌混凝土前将砂包移走。
[0009]作为上述技术方案的进一步改进，在坡顶距土工布袋顶端线外一米左右沿岸线方向设粧位5个，每个粧位的间距为1.5m，用手拉葫芦与土工布袋上端穿管布内钢管连接，以调节混凝土充灌时的动态张力。
[0010]作为上述技术方案的进一步改进，在充灌过程中，位于坡顶的土工布袋预留3%，使该土工布袋施工结束时，土工布袋的上端控制在设计锚锭沟内。
[0011]作为上述技术方案的进一步改进，在步骤4)中，当拌和系统和混凝土栗就位调试好后，需搭设水上移动施工平台配合充灌。
[0012]作为上述技术方案的进一步改进，在步骤5)中，拌制混凝土的碎石最大粒径不超过20mm，拌和物坍落度不小于22cm，水灰比0.40?0.55，粉煤灰掺量15%?30%。
[0013]作为上述技术方案的进一步改进，在步骤5)中，水下充灌施工时需潜水员配合，潜水员在水下负责连接土工布袋的充灌袖口和混凝土栗送软管口，并用脚踩踏已浇灌的土工布袋面，以有利于混凝土克服深水压力和基础整坡局部不平而造成的流动障碍，确保混凝土充灌饱满和土工布袋面平整，且浇筑块之间搭接紧密。
[0014]作为上述技术方案的进一步改进，所述潜水员在水下作业时，水上值班指挥人员用水下专用对讲机与之取得联系，听从值班员施工号令。
[0015]本发明的有益效果是:
1、不受季节限制，在枯水期和丰水期均可施工；
2、不需围堰，可直接水下施工，节省大量工程量和投资；
3、以土工布袋为模，节省模板；
4、免振捣、免养护，工艺简单，节省工程机械、人工和能源，节约资源和投资；
5、连续施工，工序少，工艺简单，工期短，施工速度快，施工质量容易控制；
6、机械化程度高，施工条件好，安全文明生产有保障；
7、施工技术适应性强，适应各种复杂地形，特别适合深水护面、护底，所护坡面面积大、整体性强、稳定性好，使用寿命长。
【具体实施方式】
[0016]以下将结合实施例对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。
[0017]一种堤坝水下混凝土护面施工方法，包括以下步骤，
1)铺筑土工布袋前，通过船进行水下岸坡抛石，并对抛石面进行整平；
2)将具有一定抗拉强度、透水的土工布缝制成土工布袋，土木工袋的三面封闭，余下的一面开口，土木工袋的长度为土质堤坝水下护面长度与水上护面长度之和；
3)在施工部位的两侧通过大型平底浮船搭设水上移动施工平台，土工布袋铺设在水上移动施工平台上，在土木布袋的侧面布设穿管布带以及位于穿管布带内的钢管，将土工布袋放入水下，并沿岸线施工方向依次铺设土工布袋；
4)往土工布袋内充灌混凝土，充灌时以水流方向12m为一饶筑单元，充灌长度以设计坡长为准，土工布袋的充灌袖口自其底部起每5 m设一组；
5)混凝土充灌施工采用栗送工艺，由土工布袋位于水下的末端充灌袖口依次向水上方向进行;施工时应确保浇筑块之间搭接紧密，且上游浇筑块在搭接处压住下游浇筑块，离岸较近浇筑块在搭接处压住离岸较远浇筑块;从土工布袋的充灌袖口用混凝土栗注入大坍落度、自流密实、免振捣、免养护、水下不分散的填充混凝土，混凝土在土工布袋中流动填充，在混凝土的自重作用下在土工布袋中延伸铺展，充满整个土工布袋，混凝土凝固硬化后，在预定的设计位置形成水下混凝土护面，起到保护土质堤坝水下部分的作用；
6)待水下土工布袋中的混凝土充灌完毕24小时后，土工布袋中的混凝土达到设计强度后，即可进行压顶或锚定沟的混凝土充灌，以及进行坡脚抛石压脚施工。
[0018]进一步作为优选的实施方式，在步骤I)中，在整坡过程中采用超声波测深法，利用超声波测深仪测出河床抛石ImX I m方格网断面图，然后利用座于大型平底浮船上的16m长臂反铲挖掘机进行机械整坡，边测量，边机械整坡，两者穿插进行;为保证水下土工布袋混凝土的充灌质量，部分抛石面需回填少量砂或碎石找平，并派多名潜水员辅助水下整坡。
[0019]进一步作为优选的实施方式，在步骤2)中，缝制所述土工布袋时，每个所述土工布袋的宽度为12米，沿其宽度方向每米缝制一道，该处缝合处土工布袋面层和底层之间的间隙为护面混凝土的厚度。
[0020]进一步作为优选的实施方式，在步骤3中)，沿岸线施工方向依次铺设土工布袋，对于有异形单元的土工布袋要对号入座;土工布的缝制在岸上进行，通常是缝好5个土工布袋后拖入水中2个土工布袋，使其它3个土工布袋从岸坡至水中三角形铺开，土工布袋的搭接部分始终位于水上;为防止水中铺设好的土工布袋因水力冲刷移位或褶皱，在土工布袋边角压砂包，充灌混凝土前将砂包移走。
[0021]进一步作为优选的实施方式，在坡顶距土工布袋顶端线外一米左右沿岸线方向设粧位5个，每个粧位的间距为1.5m，用手拉葫芦与土工布袋上端穿管布内钢管连接，以调节混凝土充灌时的动态张力。
[0022]进一步作为优选的实施方式，在充灌过程中，位于坡顶的土工布袋预留3%，使该土工布袋施工结束时，土工布袋的上端控制在设计锚锭沟内。
[0023]进一步作为优选的实施方式，在步骤4)中，当拌和系统和混凝土栗就位调试好后，需搭设水上移动施工平台配合充灌。
[0024]进一步作为优选的实施方式，在步骤5)中，拌制混凝土的碎石最大粒径不超过20mm，拌和物坍落度不小于22cm，水灰比0.40?0.55，粉煤灰掺量15%?30%。
[0025]进一步作为优选的实施方式，在步骤5)中，水下充灌施工时需潜水员配合，潜水员在水下负责连接土工布袋的充灌袖口和混凝土栗送软管口，并用脚踩踏已浇灌的土工布袋面，以有利于混凝土克服深水压力和基础整坡局部不平而造成的流动障碍，确保混凝土充灌饱满和土工布袋面平整，且浇筑块之间搭接紧密。
[0026]进一步作为优选的实施方式，所述潜水员在水下作业时，水上值班指挥人员用水下专用对讲机与之取得联系，听从值班员施工号令。本发明的【具体实施方式】如下:
由于过度采砂，河床下切、深槽迫岸以及水流冲刷等破坏作用，导致河流堤岸和水库土坝水下部分被侵蚀、淘刷、崩塌，堤脚和坝脚变陡，堤岸和大坝土体稳定性下降，危及堤坝安全，需要采用力学性能好、耐冲刷的混凝土对堤坝水下部分进行护面处理。一种堤坝水下混凝土护面施工方法通过将具有一定抗拉强度、透水的土工布缝制成土工布袋，袋的长度为土质堤坝水下护面长度与水上护面长度之和，单元宽度为12m，沿其宽度方向每米缝制一道，该处土工布袋的面层与底层之间的间隙为护面混凝土的厚度，使土工布袋填充混凝土后，各处厚度大致均匀，成为板状结构，减小鼓肚现象。土工布可以是丙纶、晴纶、聚丙烯等材料。施工过程主要包括:①基础面处理。铺筑土工布袋前，通过船进行水下岸坡抛石，并对抛石面进行整平。整坡采用超声波测深法，利用超声波测深仪测出河床抛石ImX I m方格网断面图，然后利用座于大型平底浮船上的16m长臂反铲挖掘机进行机械整坡，边测量，边机械整坡，两者穿插进行。为保证水下土工布袋混凝土的充灌质量，部分抛石面需回填少量砂或碎石找平，并派多名潜水员辅助水下整坡。②土工布袋缝制。将具有一定抗拉强度、透水的土工布缝制成土工布袋，袋的三面封闭，一面开口，袋的长度为土质堤坝水下护面长度与水上护面长度之和，宽度为12m，沿宽度方向每米缝制一道，该处土工布袋面层与底层之间的间隙为护面混凝土的厚度，使土工布袋填充混凝土后，各处厚度大致均匀，减小鼓肚现象。③土工布袋铺设。土工布袋铺设前，在施工部位的两侧通过大型平底浮船搭设水上移动施工平台，土工布袋铺设在水上移动施工平台上，侧面布设穿管布带，内穿钢管，对土工布袋进行导向和位置固定，然后放入水下。按岸线施工方向铺设土工布袋，有异形土工布袋的位置要对号入座。一般施工的程序方向与单元搭接布同向，上游为铺设起始端。土工布的缝制在岸上进行，通常是缝好5个土工布袋后拖入水中2个土工布袋，使其它3个土工布袋从岸坡至水中三角形铺开，搭接部分始终位于水上。为防止水中铺设好的土工布袋因水力冲刷移位或褶皱，在土工布袋边角压砂包，充灌混凝土前将砂包移走。坡顶距土工布袋顶端线外一米左右沿岸线方向设粧位5个(间距1.5m)，用手拉葫芦与土工布袋上端穿管布内钢管连接，以调节混凝土充灌时的动态张力。坡顶土工布袋预留3 %，使单元施工结束时，上端控制在设计销锭沟内。④混凝土充灌。土工布袋混凝土充灌以水流方向12m为一饶筑单元，长度以设计坡长为准，土工布袋的充灌袖口自底部起每隔5 m设一组。在拌和系统和混凝土栗就位调试好后，需搭设水上移动施工平台。混凝土充灌施工采用栗送工艺，由水下土工布袋末端充灌袖口依次向水上方向进行。施工时应确保浇筑块之间搭接紧密，且上游浇筑块在搭接处压住下游浇筑块，离岸较近浇筑块在搭接处压住离岸较远浇筑块。从土工布袋充灌袖口用混凝土栗注入大坍落度、自流密实、免振捣、免养护、水下不分散的填充混凝土，混凝土在土工布袋中流动填充，在混凝土的自重作用下在土工布袋中延伸铺展，充满整个土工布袋，混凝土凝固硬化后，在预定的设计位置形成水下混凝土护面，起到保护土质堤坝水下部分的作用。拌制混凝土的碎石最大粒径不超过20mm，拌和物i丹落度不小于22cm，水灰比0.40?0.55，粉煤灰掺量15%?30%。水下施工需潜水员配合，潜水员在水下负责连接土工布袋充灌袖口和混凝土栗送软管口，并用脚踩踏已浇灌的土工布袋面，以有利于混凝土克服深水压力和基础整坡局部不平而造成的流动障碍，确保混凝土充灌饱满和土工布袋面平整。潜水员在水下作业时，水上值班指挥人员用水下专用对讲机与之取得联系，听从值班员施工号令。为加强施工安全，作业人员必须穿着救生衣，作业船上配专用空压机为潜水员吹送新鲜空气。⑤坡顶防护。水下土工布袋混凝土充灌完毕24小时达到设计强度后，即可进行压顶(或锚定沟)混凝土和坡脚抛石压脚施工。
[0027]混凝土配合比参数:水胶比0.40?0.55、砂率37%?42%、单位用水量150kg/m3?175 kg/m3、粉煤灰掺量为胶凝材料质量的15%?30%、缓凝型高效减水剂掺量为胶凝材料质量的1.5%?2.5%、水下不分散剂为胶凝材料质量的3%?5%。混凝土坍落度不小于220mm，扩散度不小于450_ ο水泥种类包括娃酸盐水泥、普通娃酸盐水泥、粉煤灰水泥、矿渣水泥、混合水泥，强度等级宜为42.5和42.5R，水泥用量不宜低于350kg/m3。采用中粗砂，碎石或卵石最大粒径不宜超过20mm。粉煤灰为I级或Π级F类粉煤灰。缓凝型高效减水剂包括萘系或聚羧酸系减水剂。这种混凝土采用缓凝型高效减水剂大幅度提高混凝土的工作性，改善流变特性，使混凝土具有用水量低、坍落度大、自流密实、充满土工布袋等优点；掺入适量粉煤灰，可减小单位用水量，改善混凝土的凝聚性，减小离析，同时可提升混凝土的耐久性;水下不分散剂是一种以絮凝剂为主的外加剂，通过与水泥颗粒表面生成离子键或共价键，起到压缩双电层，吸附水泥颗粒、保护水泥的作用，同时水泥颗粒之间、水泥颗粒与骨料之间，通过絮凝剂的高分子长链的“桥架”作用，使拌合物形成稳定的空间柔性网络结构，提高新拌混凝土的凝聚力，避免新拌混凝土的水下分散、离析及避免水泥流失，实现水下施工陆地化。
[0028]以上是对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【主权项】
1.一种堤坝水下混凝土护面施工方法，其特征在于:包括以下步骤， 1)铺筑土工布袋前，通过船进行水下岸坡抛石，并对抛石面进行整平； 2)将具有一定抗拉强度、透水的土工布缝制成土工布袋，土木工袋的三面封闭，余下的一面开口，土木工袋的长度为土质堤坝水下护面长度与水上护面长度之和； 3)在施工部位的两侧通过大型平底浮船搭设水上移动施工平台，土工布袋铺设在水上移动施工平台上，在土木布袋的侧面布设穿管布带以及位于穿管布带内的钢管，将土工布袋放入水下，并沿岸线施工方向依次铺设土工布袋； 4)往土工布袋内充灌混凝土，充灌时以水流方向12m为一饶筑单元，充灌长度以设计坡长为准，土工布袋的充灌袖口自其底部起每5 m设一组； 5)混凝土充灌施工采用栗送工艺，由土工布袋位于水下的末端充灌袖口依次向水上方向进行;从土工布袋的充灌袖口用混凝土栗注入大坍落度、自流密实、免振捣、免养护、水下不分散的填充混凝土，混凝土在土工布袋中流动填充，在混凝土的自重作用下在土工布袋中延伸铺展，充满整个土工布袋，混凝土凝固硬化后，在预定的设计位置形成水下混凝土护面，起到保护土质堤坝水下部分的作用； 6)待水下土工布袋中的混凝土充灌完毕24小时后，土工布袋中的混凝土达到设计强度后，即可进行压顶或锚定沟的混凝土充灌，以及进行坡脚抛石压脚施工。2.根据权利要求1所述的堤坝水下混凝土护面施工方法，其特征在于:在步骤I)中，在整坡过程中采用超声波测深法，利用超声波测深仪测出河床抛石ImX I m方格网断面图，然后利用座于大型平底浮船上的16m长臂反铲挖掘机进行机械整坡，边测量，边机械整坡，两者穿插进行；为保证水下土工布袋混凝土的充灌质量，部分抛石面需回填少量砂或碎石找平，并派多名潜水员辅助水下整坡。3.根据权利要求1所述的堤坝水下混凝土护面施工方法，其特征在于:在步骤2)中，缝制所述土工布袋时，每个所述土工布袋的宽度为12米，沿其宽度方向每米缝制一道，该处缝合处土工布袋面层和底层之间的间隙为护面混凝土的厚度。4.根据权利要求1所述的堤坝水下混凝土护面施工方法，其特征在于:在步骤3中)，沿岸线施工方向依次铺设土工布袋，对于有异形单元的土工布袋要对号入座;土工布的缝制在岸上进行，通常是缝好5个土工布袋后拖入水中2个土工布袋，使其它3个土工布袋从岸坡至水中三角形铺开，土工布袋的搭接部分始终位于水上；为防止水中铺设好的土工布袋因水力冲刷移位或褶皱，在土工布袋边角压砂包，充灌混凝土前将砂包移走。5.根据权利要求1所述的堤坝水下混凝土护面施工方法，其特征在于:在坡顶距土工布袋顶端线外一米左右沿岸线方向设粧位5个，每个粧位的间距为1.5m，用手拉葫芦与土工布袋上端穿管布内钢管连接，以调节混凝土充灌时的动态张力。6.根据权利要求1所述的堤坝水下混凝土护面施工方法，其特征在于:在充灌过程中，位于坡顶的土工布袋预留3%，使该土工布袋施工结束时，土工布袋的上端控制在设计锚锭沟内。7.根据权利要求1所述的堤坝水下混凝土护面施工方法，其特征在于:在步骤4)中，当拌和系统和混凝土栗就位调试好后，需搭设水上移动施工平台配合充灌。8.根据权利要求1所述的堤坝水下混凝土护面施工方法，其特征在于:在步骤5)中，拌制混凝土的碎石最大粒径不超过20mm，拌和物i丹落度不小于22cm，水灰比0.40?0.55，粉煤灰掺量15%?30%。9.根据权利要求1所述的堤坝水下混凝土护面施工方法，其特征在于:在步骤5)中，水下充灌施工时需潜水员配合，潜水员在水下负责连接土工布袋的充灌袖口和混凝土栗送软管口，并用脚踩踏已浇灌的土工布袋面，以有利于混凝土克服深水压力和基础整坡局部不平而造成的流动障碍，确保混凝土充灌饱满和土工布袋面平整，且浇筑块之间搭接紧密。10.根据权利要求2或9所述的堤坝水下混凝土护面施工方法，其特征在于:所述潜水员在水下作业时，水上值班指挥人员用水下专用对讲机与之取得联系，听从值班员施工号令。
【文档编号】E02B3/12GK105908676SQ201610258847
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】黄亚梅, 王立华, 黄锦林
【申请人】广东水利电力职业技术学院, 广东省水利水电科学研究院