CN101929162A - 三栖式滩涂土方筑堤机施工方法 - Google Patents
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Abstract
三栖式滩涂土方筑堤机施工方法,涉及挖河筑堤工程的施工。包括筑堤机的定位、移动,在滩涂上的行走,土方的挖掘、运输和填筑,集挖河筑堤为一体的施工工艺,以及脱排水和土壁支撑的施工方法。实现挖河填筑并进,浮水搁涂两用,施工效率高,经济效益明显。具有土体扰动少、强度高、固结快、形成的边坡比小、堤坝稳定性好、环境适应性强的优点。适用于海涂、沼泽、浅水等环境条件下,输送距离为150m内的土方工程。
Description
技术领域:
本发明涉及滩涂土方筑堤工程的施工,属于建筑技术。
背景技术:
本发明所述的滩涂是指沿海大潮高潮位与低潮位之间的潮浸地带,也称为“潮间带”。随着沿海经济开发区的发展,在沿海滩涂区域进行各类土建工程势不可挡,在海潮区域填筑土方更是司空见惯。滩涂土方工程施工的特点是工程量大,施工条件复杂,施工受到海潮影响。由于潮汐的作用,有些滩涂有时被水淹没,有时又出露水面,有些滩涂其上部经常露出水面,其下部则经常被水淹没。在海潮影响区进行土方工程施工,会遇到海潮涨落、风浪流速、淤泥粘滞等施工困难,现有的土方设备与方法不能适用。
现有的陆上土方机械,如铲运机、装载机、运输机等,涨潮时会被水淹没,搁涂时会沉陷于泥滩中难以自拔,都只能在陆地上施工。现有的水上土方机械,如挖泥船、吸泥船、泥驳等,退潮搁涂时无法移动,只能在水上施工。而大量的沿海土方工程都是在陆上机械下不去,水上机械上不来的潮间带施工。目前,还没有完善的施工设备与方法,大量的滩涂工程都“无计可施”,工效低,进度慢。
在堤坝建造工程中,在石方堆砌的同时,需要大量的闭气土方。泥浆泵和绞吸式挖泥船提供的泥土含水量太高,堆不上,站不牢,无法用于筑堤。很多海塘工程,在堤坝的内塘需要一条沿着堤坝的护堤河和闸门,以便控制内塘的水位。筑堤和挖河同时进行施工的方法,一直是海岸工程建设者梦寐以求的事。
发明内容:
为了解决上述难题,提供一种筑堤和挖河并进,浮水和搁涂均能工作的土方筑堤机及其施工方法。关键技术是筑堤机在水面上的定位和移动,在滩涂上的行走,集挖河、运泥、筑堤为一体的施工工艺。所以被称为三栖式滩涂土方筑堤方法。
本发明包括筑堤机的定位、移动,土方的挖掘、运输和填筑,以及排水、脱水和土壁支撑的施工方法,其特征包括以下步骤:A.筑堤机被拖至作业场地,横向布置于待建堤坝与河道之间,在筑堤机两边沿着来回行走的方向抛下四个锚;B.在堤坝脚侧打设土壁支撑桩和栅栏,在卸泥区铺设土工布,设置排水沟槽、喷洒脱水剂;C.开启定位仪,根据工程设计图纸在电脑上规划行走线路,用定位仪确定堤线位置,用锚机或驱动轮子移动筑堤机完成准确定位;D.将一抓斗移至挖泥端抓取泥土,运至填筑端,卸于卸泥区,与此同时另一抓斗返回挖泥端取土,交替进行,往返循环;E.筑堤机一边取土填筑,一边纵横移动进行布料,使一次填筑泥土的厚度小于0.5米;F.当船体搁置于软粘滩涂无法移动时,开启防真空吸粘装置,水、空气和表面活性剂的混合物,经船底部喷口和沟槽铺展于船底和涂面之间,产生润滑悬浮,真空吸力消失,筑堤机移动自如;G.这样多次重复上述步骤,直到达到设计断面,完成筑堤和挖河工程。
填筑时纵横布料、薄层轮加、分层加高,第一层填筑后,每层泥土填筑的间隔时间大于10天。对渗透系数小的软粘土,应适当减少一次填筑泥土的厚度和延长每层泥土填筑的间隔时间。每层泥土填筑前,调整排水沟槽和喷洒脱水剂一次。
所述的三栖式滩涂土方筑堤机包括船体、支架、桁架梁、拉索、导轨、吊机、抓斗、定位装置,船体是箱形结构,两头翘起,上设二台锚机,下设至少四个轮子,还有发电机组和生活设施。在船体两端的锚机为卷扬机,锚缆为钢丝绳,锚机与驱动轮子通过离合器和电机连接。轮子为桨片式,浮水和搁涂时均能驱使浮体的移动。支架呈“A”形结构,下部固定在浮体上,中部固定桁架梁,顶部装有GPS定位装置。桁架梁截面为三角形,以堤坝到河道的距离来设计桁架的长度,桁架固定在两个带有轮子的船体支架上,顶部与多根拉索相联,两边设有导轨,导轨上设有带抓斗的吊机,分别沿着桁架回行走,一端挖河另一端筑堤。
为了解决筑堤机在粘性滩涂移位困难的问题,在船体的底部设有防真空吸粘装置及其沟槽。防真空吸粘设置包括水泵、气泵、贮液箱、喷口及其浮体的底部的沟槽。
所述的筑堤机的定位、移动的监控装置采用海岸工程船舶定位仪(已申请中国专利)。包括基准站、移动站、测深仪、工控电脑、数传电台、GPS接收机和工作软件,其特征是在岸域一已知点上设一个基准站,在工程船上设一个移动站;在基准站设有一台GPS接收机并与数传电台、工放连接;在移动站设有一台接收电台、两台GPS接收机和一台测深仪,并分别与工控电脑连接;工控电脑内装一套工作软件,控制船体上的定位锚机和驱动轮子。
本发明的积极效果:
1.由于采用了两个平底船体,使筑堤机底面大,压强小,吃水浅,在船体的底部设有防真空吸粘设置,使筑堤机无论浮水还是搁涂,都能移动自如。
2.由于采用了两个带抓斗的吊机分别在桁架梁的一端挖泥另一端筑堤,沿着桁架梁来回行走,使筑堤机荷载均衡,工作稳定,工效提高一倍。
3.由于采用了支架、桁架梁、带抓斗的结构的筑堤机,采用排水、脱水和土壁支撑的施工方法。填筑时薄层轮加、纵横布料、分层加高和自然干燥,土体扰动少、强度高,有效解决了泥土在堤坝上的站立和堆高的问题。
4.由于采用了海岸工程船舶定位仪,包括工控电脑、GPS接收机和操作软件,定位迅速准确,自动化程度高。
5.由于采用了桨片式轮子、卷扬机和钢丝绳锚缆,涨潮时浮在水面施工,潮水退时搁在涂面施工。不但布料面积大,移动灵活,可平面布料,也可垂直布料。而且安全可靠工效高。
所以,本发明具有挖河填筑并进,浮水搁涂两用,环境适应性强,施工效率高的优点。
附图说明
图1是本发明实施例的主视图,图2是实施例的右视图,图3是船底防真空吸粘装置的示意图,图4是实施例的俯视图。包括抓斗(1)、吊机(2)、泥土(3)、导轨(4)、船体(5)、支架(6)、桁架梁(7)、拉索(8)、锚机(9)、定位仪(10)、操作室(11)、锚缆(12)、轮子(13)、防真空吸粘设置(14)、沟槽(15)、喷口(16)、挖泥区(17)、卸泥区(18)、土壁支撑(19)、堤坝(20)。
具体实施方式:
下面结合附图对本发明进一步说明。
三栖式滩涂土方筑堤机,如图1、图2所示,最大距离输送120米,产量为60m3/h。其包括船体(5)、支架(6)、桁架梁(7)、拉索(8)、导轨(4)、抓斗(1)、吊机(2)。船体(5)上设锚机(9)、轮子(13)、发电机组和生活设施。船体两端的锚机(9)为卷扬机,锚缆(12)为钢丝绳,锚机与驱动轮子(13)通过离合器和电机连接。浮水作业时用锚机(9)移位,搁滩作业时用轮子(13)移位。船体的底部有防真空吸粘设置(14),船底设有沟槽(15)喷口(16),如图3所示,在粘性滩涂搁滩作业时,不再出现移位困难的问题。支架(6)固定在船体(5)上,中部固定桁架梁(7),顶部装有定位仪(10)。定位仪(10),采用海岸工程船舶定位装置。在靠近挖泥一端的支架(6)上设有操作室(11),抓斗(1)吊机(2)拉索(8)锚机(9)都集中于操作室(11)控制。桁架梁(7)顶部与多根拉索(8)相联,拉索(8)另一端与支架(6)上部联接。桁架梁(7)两边设有导轨(4),导轨(4)联接吊机(2),吊机(2)联接抓斗(1)。
施工方法如图4所示,有如下步骤:
1.规划:首先筑堤机被调遣到工程现场,施工技术人员对现场的施工环境和施工条件进行全面分析,掌握施工滩涂的潮汐、流速和波浪等水文资料,及其岸坡、滩涂的地形地貌等情况;熟悉设计文件和设计交底内容;根据工程设计图纸,将待建堤坝与河道相关参数输入电脑,并在电脑上规划行走线路。
2.定位:筑堤机横向布置于待建堤坝与河道之间,船体(5)两端设有平行于堤岸的锚缆(12),沿着筑堤机来回行走的方向,两边各抛下两个锚。通过定位仪(10)和锚机(9)完成准确定位。
3.土壁支撑和脱排水:在土方填筑之前,在堤坝的卸泥区(18)铺好土工布,在堤坝(20)的脚线上打好桩,安装栅栏,做好土壁支撑(19)。设置排水沟槽、喷洒脱水剂。
4.取土筑堤:将一抓斗(1)移至挖泥端,张开抓斗,将其放入挖泥区(17),抓起涂面的泥土(3),通过桁架梁(7)运行到卸泥区(18)上空后,打开抓斗将泥土(3)卸至堤坝上,抓斗卸料后,再沿轨道回到挖泥端,准备下一次取土。与此同时另一抓斗(1)通过桁架梁(7)返回移至挖泥端取土,往返循环。
5.布料:通过操作室(11)的控制,对筑堤机位置和桁架梁(7)高度的调整,实现上方的平面布料和垂直布料。筑堤机一边取土填筑,一边移动,有水时用锚机(9)移位,无水时用轮子(13)移位。船体两端的电锚机控制着筑堤机沿堤移动,当一个断面施工完成后,利用锚机向施工顺序方向移动一个施工船位,这样周而复始,完成第一层施工后,回到原先开始处进行第二层施工,直至挖泥区(17)成为护堤河,卸泥区(18)成为堤坝(20)的闭气土方。
6.薄层轮加:泥土(3)固定一点落料容易引起土体滑坡或地基滑移,因此在土体堆筑时必须进行纵横线式布料。土方填筑从最低部位开始,水平分层填筑,均衡上升。视土料及地基土情况,填筑泥土的分层厚度小于0.5米;一般控制在0.3~0.5m。当闭气土方堤线第一次铺填完毕,筑堤机须回到堤首进行第二次填筑,这时须提升桁架梁(7),以提高卸料高度。每层泥土填筑的间隔时间应大于10天。分层厚度与间隔时间取决于泥土的渗透系数和地基的承载强度,对渗透系数小的软粘土和软弱地基,应适当减少一次填筑泥土的厚度和延长每层泥土填筑的间隔时间。每层泥土填筑前,调整排水沟槽和喷洒脱水剂一次。闭气土方断面需经多次堆筑方达到设计高程。
工程实施例:某海堤工程围涂总面积20762亩,新海堤总长5354.5m,加固海堤工程1224.8m。堤坝土方施工采用本发明施工技术,桁架输送距离为100m,土方量24万m3,工程历时17个月完成。某海塘围涂工程,堤体轴线长1220.35m,延伸段长238.8m,涂面高程6.3~0.5m。堤坝为石土结构,采用复式断面;坝顶高程7.0m,顶宽5.0m,挡浪墙顶高程7.8m。堤坝土方施工采用本发明方法,桁架输送距离为120m,土方量18.12万m3,工程历时26个月完成。工程达到设计要求,竣工后堤坝稳定,沉移少,效果好。
本发明主要解决了三个难题:第一是设备在滩涂上的定位和移动,能在水上、海岸和潮间带行走自如;第二是在滩涂潮间带集挖河、运泥、筑堤为一体;第三是筑堤机一边取土填筑,一边移动,采用土方的平面布料和垂直布料的施工方法和工艺,实现土方对软粘土、淤泥等的薄层布料、分层加高和自然干燥,有效解决了泥土在堤坝上的站立和堆高的问题。形成了一整套应用于滩涂土方工程的施工设备和方法,可在浮水搁涂等各种环境下进行软粘土的土方筑堤施工,实现挖河填筑并进,浮水搁涂两用,施工效率高,经济效益明显。具有土体扰动少、强度高、固结快、形成的边坡比小、堤坝稳定性好、环境适应性强的优点。适用于海涂、沼泽、浅水等环境条件下,输送距离为150m内的土方工程。
Claims (3)
1.三栖式滩涂土方筑堤机施工方法,包括筑堤机的定位、移动,土方的挖掘、运输和填筑,以及排水、脱水和土壁支撑的施工方法,其特征包括以下步骤;A.筑堤机被拖至作业场地,横向布置于待建堤坝与河道之间,在筑堤机两边沿着来回行走的方向抛下四个锚;B.在堤坝脚侧打设土壁支撑桩和栅栏,在卸泥区铺设土工布,设置排水沟槽、喷洒脱水剂;C.开启定位仪,根据工程设计图纸在电脑上规划行走线路,用定位仪确定堤线位置,用锚机或驱动轮子移动筑堤机完成准确定位;D.将一抓斗移至挖泥端抓取泥土,运至填筑端,卸于卸泥区,与此同时另一抓斗返回挖泥端取土,交替进行,往返循环;E.筑堤机一边取土填筑,一边纵横移动进行布料,使一次填筑泥土的厚度小于0.5米;F.当船体搁置于软粘滩涂无法移动时,开启防真空吸粘装置,水、空气和表面活性剂的混合物,经船底部喷口和沟槽铺展于船底和涂面之间,产生润滑悬浮,真空吸力消失,筑堤机移动自如;G.这样多次重复上述步骤,直到达到设计断面,完成筑堤和挖河工程。
2.根据权利要求1所述的三栖式滩涂土方筑堤机施工方法,其特征是:填筑时纵横布料、薄层轮加、分层加高,第一层填筑后,每层泥土填筑的间隔时间大于10天。
3.根据权利要求1所述的三栖式滩涂土方筑堤机施工方法,其特征是:每层泥土填筑前,调整排水沟槽和喷洒脱水剂一次。
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