一种基坑挡水围堰结构及其施工方法与流程

1.本发明涉及基坑工程技术领域，特别是涉及一种基坑挡水围堰结构及其施工方法。


背景技术：

2.滨海地区城市轨道交通线路跨湾过海时，需要对海水进行阻挡，为保证施工安全性，需要在施工场地附近设置围堰，阻挡海水以形成良好的施工作业场地。
3.现有的围堰施工方法，最常用的是采用地质体、石块或者单层防水膜进行堆砌，进而对海水进行阻挡，但是，这两种方法均存在很大缺点。地质体或者石块围堰在修建过程中，由于自身重量很大，需要耗费大量的人力物力进行运输，加上施工场地的复杂性，会严重影响施工进度，再者，临时围堰拆除同样需要耗费大量的人力物力。单层防水膜围堰抗渗能力差，安全性不足，受海水环境的影响，在施工工期内容易产生损坏的现象。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术存在的技术问题，提供了一种基坑挡水围堰结构及其施工方法，其适用于滨海地区挡水作用，提高围堰的自身稳定性以及挡水能力，确定基坑施工安全，加快施工进度。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基坑挡水围堰结构，包括挡水主体层、防沉降加筋层、黏性土回填层、防渗加固层，挡水主体层布置在基坑的地下连续墙临水的一侧，并位于防沉降加筋层之上，防沉降加筋层铺设于水底淤泥层之上；黏性土回填层布置于基坑的地下连续墙与挡水主体层之间，防渗加固层设置于挡水主体的临水侧；挡水主体层包括堆叠成多层结构的多个分段式土工容器，各分段式土工容器中分别填充有砂料。
6.进一步的，还包括面层结构，该面层结构铺设在所述黏性土回填层之上；所述面层结构由沥青铺设而成，以形成施工作业平面。
7.进一步的，位于第1层至第n层的各个分段式土工容器的长度方向分别垂直于围堰长度方向，位于第n层以上的各个分段式土工容器的长度方向分别平行于围堰长度方向，所述n为大于1的整数，并小于所述多层结构的总层数；所述挡水主体层在围堰宽度方向上的纵截面呈上窄下宽的三角状。
8.进一步的，所述分段式土工容器的长度为30～40m，且所述分段式土工容器内部沿长度方向每隔15～20m设置隔断层；所述分段式土工容器的基布原料为100％pp原生料，所述砂料为细砂，所述砂料的含泥量不高于10％。
9.进一步的，相邻层的分段式土工容器错缝铺设，以防出现沿上下方向延伸的贯通缝隙；位于同一层并相邻的分段式土工容器衔接处在铺设时预留收缩量，以使分段式土工容器充填砂料后相邻的分段式土工容器之间相互挤紧。
10.进一步的，所述防沉降加筋层包括土工滤垫、竹网和高强加筋土工布，土工滤垫铺
设在水底淤泥层上，竹网绑扎于土工滤垫上，土工滤垫由聚丙烯裂膜丝有纺土工布与聚丙烯长丝无纺土工布复合组成，其采用缝合的方式进行复合；高强加筋土工布铺设在竹网上，土工滤垫及高强加筋土工布的长度方向分别垂直于围堰长度方向，幅宽方向相邻的土工滤垫搭接预设长度。
11.进一步的，所述黏性土回填层包括至少一层聚丙烯长丝无纺布和黏性土，聚丙烯长丝无纺布铺设于挡水主体层的背水侧，黏性土填充于聚丙烯长丝无纺布与基坑的地下连续墙之间的空间；所述黏性土的粘聚力不小于24kpa，内摩擦角不小于12度。
12.进一步的，所述防渗加固层包括复合防渗土工膜、碎石、膜袋砼，所述挡水主体层的临海测依次铺设复合防渗土工膜、碎石、膜袋砼。
13.本发明另提供一种基坑挡水围堰结构的施工方法，包括以下步骤：
14.在基坑的地下连续墙临水的一侧的水底淤泥层中铺设防沉降加筋层；
15.在所述防沉降加筋层上逐层铺设分段式土工容器，并采用充砂泵对分段式土工容器充填砂料，形成挡水主体层；
16.在所述挡水主体层的背水侧与基坑的地下连续墙之间布置黏性土回填层；
17.在所述挡水主体层的临水侧布置防渗加固层。
18.进一步的，在所述分段式土工容器铺设前先定位出分段式土工容器的中线位置，在铺设第1层分段式土工容器时沿分段式土工容器在宽度方向上的两侧的边线外侧每隔预设长度将长钢管插入或打入泥中固定，以便固定分段式土工容器；相邻层的分段式土工容器错缝铺设，以防出现沿上下方向延伸的贯通缝隙；位于同一层并相邻的分段式土工容器衔接处在铺设时预留收缩量，以使分段式土工容器充填砂料后相邻的分段式土工容器之间相互挤紧；位于第1层至第n层的各个分段式土工容器的长度方向分别垂直于围堰长度方向，位于第n层以上的各个分段式土工容器的长度方向分别平行于围堰长度方向，所述n为大于1的整数，并小于所述多层结构的总层数；所述挡水主体层在围堰宽度方向上的纵截面呈上窄下宽的三角状。
19.所述黏性土回填层的布置方式为：先在所述挡水主体层的背水侧铺设至少一层聚丙烯长丝无纺布，再在聚丙烯长丝无纺布与基坑的地下连续墙之间的空间填充黏性土，并用打夯机进行分层压实，每层铺土厚度为250～300mm；布置好黏性土回填层后，在黏性土回填层表面铺设沥青，形成面层结构；
20.所述防渗加固层的布置方式为：在所述挡水主体层的临水侧依次铺设复合防渗土工膜、碎石、膜袋砼，单块膜袋从上往下铺设，块与块之间搭接均采用缝联的方式；混凝土充灌速度控制在10m3/h，充灌压力为0.2～0.3mpa，充灌混凝土的顺序采取自下而上逐排口逐仓充灌，由膜袋搭接的一侧开始向另一侧逐口充灌。
21.相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
22.1、本发明的围堰结构包括所述挡水主体层、防沉降加筋层、黏性土回填层、防渗加固层，其中，挡水主体层包括堆叠成多层结构的多个分段式土工容器，各分段式土工容器中分别填充砂料，能够提高挡水性、整体性与抗风浪性，防沉降加筋层可以充分控制围堰结构的沉降，提高施工安全性，在挡水主体层的背水侧布置黏性土回填层可以加固围堰结构，在挡水主体层的临水侧布置防渗加固层可以提高围堰结构的抗渗性与抗腐蚀性，同时对围堰进一步加固，保证了施工作业的安全性。因此，本发明的基坑挡水围堰结构适用于滨海地区
基坑挡水作用，解决滨海地区现有挡水围堰所存在的不足。
23.2、本发明的围堰结构还包括面层结构，能够避免黏性土回填层遭受水流冲刷，提高黏性土回填层的牢固性。特别的，当面层结构由沥青铺设而成时，还能形成施工作业平面，提高了后期施工的安全性。
24.以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种基坑挡水围堰结构及其施工方法不局限于实施例。
附图说明
25.图1是本发明的基坑挡水围堰结构的结构示意图；
26.图2是本发明的竹网平面布置图；
27.其中，1、分段式土工容器、2、防沉降加筋层，3、黏性土回填层，4、面层结构，5、防渗加固层，6、基布原料，7、土工滤垫，8、竹网，9、高强加筋土工布，10、聚丙烯长丝无纺布，11、黏性土，12、防渗土工膜，13、碎石。14、膜袋砼，15、地下连续墙。
具体实施方式
28.请参见图1、图2所示，本发明的一种基坑挡水围堰结构，包括挡水主体层、防沉降加筋层2、黏性土回填层3、面层结构4、防渗加固层5，挡水主体层布置在基坑的地下连续墙15临水的一侧，并与地下连续墙15之间具有一定的空间间隔，挡水主体层位于防沉降加筋层2之上。黏性土回填层3布置于基坑地下连续墙15与挡水主体层之间，面层结构4位于黏性土回填层3表面，防渗加固层5位于挡水主体层的临水侧。挡水主体层的临水侧是指挡水主体层面向水的一个侧面。挡水主体层具体包括堆叠成多层结构的多个分段式土工容器1，各分段式土工容器1中分别填充有砂料，该砂料为海砂，且其含泥量不高于10％。
29.作为一种优选方式，位于第1层至第n层的各个分段式土工容器1的长度方向分别垂直于围堰长度方向，位于第n层以上的各个分段式土工容器1的长度方向分别平行于围堰长度方向，其中，n为大于1的整数，并小于所述多层结构的总层数。具体，在本实施例中，所多层结构的总层数为5，n为2，但不局限于此。因此，第1、第2层的分段式土工容器1的长度方向垂直于围堰长度方向，第3～第5层的分段式土工容器1的长度方向平行于围堰长度方向。并且，所述挡水主体层在围堰宽度方向上的纵截面呈上窄下宽的三角状。如此，能够利用三角形的稳固性大大提高整个挡水主体层的稳固性。
30.分段式土工容器1的长度为30～40m，以提高其整体性与抗风浪性。分段式土工容器1内部沿长度方向每隔15～20m设置隔断层，以防止分段式土工容器1因意外破损导致整个土工容器内部填充的砂料。分段式土工容器1的基布原料6为100％pp原生料，其所填充的砂料为海砂，该海砂的含泥量不高于10％。
31.相邻层的分段式土工容器1错缝铺设，以防出现沿上下方向延伸的贯通缝隙。位于同一层并相邻的分段式土工容器1的衔接处在铺设时预留收缩量，以使分段式土工容器1充填砂料后相邻的分段式土工容器1之间相互挤紧。
32.防沉降加筋层2包括一层土工滤垫7、一层竹网8和一层高强加筋土工布9，土工滤垫7为聚丙烯土工滤垫，其具体是由聚丙烯裂膜丝有纺土工布与聚丙烯长丝无纺土工布复合组成，其采用缝合的方式进行复合，缝合间距不大于30cm。土工滤垫7铺设在水底淤泥层
上，竹网8绑扎于土工滤垫7上。竹网8的纵横间距为50cm
×
50cm，竹网8的直径大于或等于10cm，长度大于或等于5m，竹网8在长度方向上搭接长度为50cm，交叉处及搭接处用12#～14#铅丝绑扎牢固，为避免涨潮时竹网8浮起，铺设完毕后利用小型沙袋作为重袋辅助加固。高强加筋土工布9铺设在竹网8上，土工滤垫7及高强加筋土工布9的长度方向分别垂直于围堰长度方向，幅宽方向相邻的土工滤垫搭接预设长度，该预设长度具体为30cm，但不局限于此。
33.黏性土回填层3包括至少一层聚丙烯长丝无纺布10和黏性土11，聚丙烯长丝无纺布10铺设于挡水主体层的背水侧上，黏性土11填充于聚丙烯长丝无纺布10与基坑的地下连续墙15之间的空间，并整平压实。聚丙烯长丝无纺布10的层数具体为两层，但不仅限于此。黏性土11的粘聚力不小于24kpa，内摩擦角不小于12度。挡水主体层的背水侧即为挡水主体层背对水的一个侧面，也为挡水主体层面向基坑的地下连续墙15的一个侧面。当本发明应用于滨海地区时，挡水主体层的临水侧即为临海侧，背水侧即为背海侧。
34.面层结构4由沥青铺设而成，位于黏性土回填层3表面，用于形成施工作业平面。
35.防渗加固层5包括复合防渗土工膜12、150mm厚碎石13、厚300mm膜袋砼14，所述挡水主体层的临海测依次铺设复合防渗土工膜12、碎石13、膜袋砼14。复合防渗土工膜12采用两布一膜的结构，混凝土标号需采用c30以上。
36.本发明的一种基坑挡水围堰结构的施工方法，包括以下步骤：
37.在基坑的地下连续墙临水的一侧的水底淤泥层中铺设防沉降加筋层；
38.在防沉降加筋层上逐层铺设分段式土工容器，并采用充砂泵对分段式土工容器充填砂料，形成挡水主体层；
39.在挡水主体层的背水侧与基坑的地下连续墙之间布置黏性土回填层；
40.在挡水主体层的临水侧布置防渗加固层。
41.具体的，挡水主体层的施工方法包括以下步骤：
42.步骤一：测量定位，分段式土工容器铺设前先定位出分段式土工容器的中线位置，在铺设第1层分段式土工容器时沿分段式土工容器在宽度方向上的两侧的边线外侧1～2m处每隔预设长度(具体为5m,但不局限于此)将φ65mm的长钢管插入或打入泥中固定，以便固定分段式土工容器；分段式土工容器充填应分层错缝铺放，以避免出现贯通缝隙的现象。同层左右相邻的分段式土工容器的衔接处铺设时应预留收缩量，确保充填后分段式土工容器之间相互挤紧；
43.步骤二：容器充填，采用充砂泵进行水力充填，充填料采用细砂。充填时先充分段式土工容器两端，将分段式土工容器基本固定下来后，再沿潮流部位逆流进行充灌，然后沿分段式土工容器的长度方向进行吹填，避免应力集中破坏分段式土工容器，使分段式土工容器内的砂料充填均匀、饱满。泵浆阶段需适当减小充填分段式土工容器的充填速率，以防土分段式工容器爆裂，顶层的分段式土工容器充填至60％袋容时，施工人员穿雨鞋在分段式土工容器上适当踩踏，让砂料均匀分布于分段式土工容器内。
44.黏性土回填层的布置方式为：在分段式土工容器的背水侧铺设两层180g聚丙烯长丝无纺布10及回填粘性土11，回填粘性土11应利用打夯机进行分层压实，每层铺土厚度为250～300mm，压实度按96％控制，并铺设沥青面层结构4，形成施工作业平面。
45.防渗加固层的布置方式为：在分段式土工容器的临水侧依次铺设复合防渗土工膜
12、150mm厚碎石13、300mm厚c30膜袋砼14，用于阻挡海水，加固分段式土工容器。单块膜袋铺设遵循从上往下铺设，块与块之间搭接均采用缝联的方式。混凝土充灌速度控制在10m3/h，充灌压力为0.2～0.3mpa，充灌混凝土的顺序采取自下而上逐排口逐仓充灌，由膜袋搭接的一侧开始向另一侧逐口充灌。
46.本发明适于作为滨海地区、河流等挡水用的膜袋砂围堰结构。本发明通过在底部淤泥层中设置防沉降加筋层2，严格控制聚丙烯土工滤垫7、竹网8和高强加筋土工布9的质量与连接方式，可以充分控制围堰结构的沉降，提高施工安全性；其在防沉降加筋层2上设置由填充有砂料的分段式土工容器1堆叠而成的挡水主体层，能够提高挡水性、整体性和抗风浪性；通过在基坑与分段式土工容器1之间设置黏性土回填层3，并继续设置沥青面层结构4，能加固围堰结构的同时，形成施工作业平面，提高了后期施工的安全性；通过在分段式土工容器1的临海侧设置防渗加固层5，具体通过防渗土工膜12、碎石13、膜袋砼14进行组合施工，能够大大提高围堰结构的抗渗性与抗腐蚀性，同时对围堰进行了加固，保证了施工作业的安全性。
47.本发明的一种基坑挡水围堰结构及其施工方法，未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
48.上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种基坑挡水围堰结构及其施工方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明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，均落入本发明技术方案的保护范围内。

技术特征：
1.一种基坑挡水围堰结构，其特征在于：包括挡水主体层、防沉降加筋层、黏性土回填层、防渗加固层，挡水主体层布置在基坑的地下连续墙临水的一侧，并位于防沉降加筋层之上，防沉降加筋层铺设于水底淤泥层之上；黏性土回填层布置于基坑的地下连续墙与挡水主体层之间，防渗加固层设置于挡水主体的临水侧；挡水主体层包括堆叠成多层结构的多个分段式土工容器，各分段式土工容器中分别填充有砂料。2.根据权利要求1所述的基坑挡水围堰结构，其特征在于：还包括面层结构，该面层结构铺设在所述黏性土回填层之上；所述面层结构由沥青铺设而成，以形成施工作业平面。3.根据权利要求1所述的基坑挡水围堰结构，其特征在于：位于第1层至第n层的各个分段式土工容器的长度方向分别垂直于围堰长度方向，位于第n层以上的各个分段式土工容器的长度方向分别平行于围堰长度方向，所述n为大于1的整数，并小于所述多层结构的总层数；所述挡水主体层在围堰宽度方向上的纵截面呈上窄下宽的三角状。4.根据权利要求1所述的基坑挡水围堰结构，其特征在于：所述分段式土工容器的长度为30～40m，且所述分段式土工容器内部沿长度方向每隔15～20m设置隔断层；所述分段式土工容器的基布原料为100％pp原生料，所述砂料为细砂，所述砂料的含泥量不高于10％。5.根据权利要求1所述的基坑挡水围堰结构，其特征在于：相邻层的分段式土工容器错缝铺设，以防出现沿上下方向延伸的贯通缝隙；位于同一层并相邻的分段式土工容器衔接处在铺设时预留收缩量，以使分段式土工容器充填砂料后相邻的分段式土工容器之间相互挤紧。6.根据权利要求1所述的基坑挡水围堰结构，其特征在于：所述防沉降加筋层包括土工滤垫、竹网和高强加筋土工布，土工滤垫铺设在水底淤泥层上，竹网绑扎于土工滤垫上，土工滤垫由聚丙烯裂膜丝有纺土工布与聚丙烯长丝无纺土工布复合组成，其采用缝合的方式进行复合；高强加筋土工布铺设在竹网上，土工滤垫及高强加筋土工布的长度方向分别垂直于围堰长度方向，幅宽方向相邻的土工滤垫搭接预设长度。7.根据权利要求1所述的基坑挡水围堰结构，其特征在于：所述黏性土回填层包括至少一层聚丙烯长丝无纺布和黏性土，聚丙烯长丝无纺布铺设于挡水主体层的背水侧，黏性土填充于聚丙烯长丝无纺布与基坑的地下连续墙之间的空间；所述黏性土的粘聚力不小于24kpa，内摩擦角不小于12度。8.根据权利要求1所述的基坑挡水围堰结构，其特征在于：所述防渗加固层包括复合防渗土工膜、碎石、膜袋砼，所述挡水主体层的临海测依次铺设复合防渗土工膜、碎石、膜袋砼。9.一种基坑挡水围堰结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：在基坑的地下连续墙临水的一侧的水底淤泥层中铺设防沉降加筋层；在所述防沉降加筋层上逐层铺设分段式土工容器，并采用充砂泵对分段式土工容器充填砂料，形成挡水主体层；在所述挡水主体层的背水侧与基坑的地下连续墙之间布置黏性土回填层；在所述挡水主体层的临水侧布置防渗加固层。10.根据权利要求1所述的基坑挡水围堰结构的施工方法，其特征在于：在所述分段式土工容器铺设前先定位出分段式土工容器的中线位置，在铺设第1层分段式土工容器时沿分段式土工容器在宽度方向上的两侧的边线外侧每隔预设长度将长钢管插入或打入泥中
固定，以便固定分段式土工容器；相邻层的分段式土工容器错缝铺设，以防出现沿上下方向延伸的贯通缝隙；位于同一层并相邻的分段式土工容器衔接处在铺设时预留收缩量，以使分段式土工容器充填砂料后相邻的分段式土工容器之间相互挤紧；位于第1层至第n层的各个分段式土工容器的长度方向分别垂直于围堰长度方向，位于第n层以上的各个分段式土工容器的长度方向分别平行于围堰长度方向，所述n为大于1的整数，并小于所述多层结构的总层数；所述挡水主体层在围堰宽度方向上的纵截面呈上窄下宽的三角状；所述黏性土回填层的布置方式为：先在所述挡水主体层的背水侧铺设至少一层聚丙烯长丝无纺布，再在聚丙烯长丝无纺布与基坑的地下连续墙之间的空间填充黏性土，并用打夯机进行分层压实，每层铺土厚度为250～300mm；布置好黏性土回填层后，在黏性土回填层表面铺设沥青，形成面层结构；所述防渗加固层的布置方式为：在所述挡水主体层的临水侧依次铺设复合防渗土工膜、碎石、膜袋砼，单块膜袋从上往下铺设，块与块之间搭接均采用缝联的方式；混凝土充灌速度控制在10m3/h，充灌压力为0.2～0.3mpa，充灌混凝土的顺序采取自下而上逐排口逐仓充灌，由膜袋搭接的一侧开始向另一侧逐口充灌。

技术总结
本发明公开了一种基坑挡水围堰结构及其施工方法，所述基坑挡水围堰结构包括挡水主体层、防沉降加筋层、黏性土回填层、防渗加固层，挡水主体层布置在基坑的地下连续墙临水的一侧，并位于防沉降加筋层之上，防沉降加筋层铺设于水底淤泥层之上；黏性土回填层布置于基坑的地下连续墙与挡水主体层之间，防渗加固层设置于挡水主体的临水侧；挡水主体层包括堆叠成多层结构的多个分段式土工容器，各分段式土工容器中分别填充有砂料。本发明的基坑挡水围堰结构适用于滨海地区基坑挡水作用，解决滨海地区现有挡水围堰所存在的不足。区现有挡水围堰所存在的不足。区现有挡水围堰所存在的不足。


技术研发人员：赵朋 杜舜泽 裴如鹏 李阳才 吴杰龙 周逸昆 刘嘉昊 邓忠烈 翁金灿
受保护的技术使用者：中铁一局集团有限公司
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/10/15