专利名称：一种动态规划的浅海区域水陆混合抛石方法
技术领域：
本发明设计填海技术领域，更具体的说，是一种浅海区域水陆混合抛石方法。
背景技术：
随着经济的发展，东南沿海开始了海湾型城市的建设步伐，许多近海潮汐区成了开发区域，可以预计沿海城市开始大量规划建设沿海公路，其中包括大量的近海潮汐区道路。近海疏港公路施工由于海面宽广，无法采用围堰排水方案，因此路基主要采用抛石路基。现有的抛石方法没有充分考虑水深、潮汐的特点，抛石位置无法精确确定，全过程仅仅采用同一种抛石船只，随着抛石的进行，常常出现抛石船只搁浅的情况，大大延误了工期。同时采用现有的抛石方法，抛石质量不高，各石料间空隙较大，常常被潮水冲走，已不能满足海上抛石路基施工的要求。同时不重视抛石过程中沉降的检测，产生了边坡塌方的危险。
发明内容
为了克服现有的抛石方法的定位精度差、存在安全隐患的不足，本发明的目的是提供一种定位精度高、抛石量可测可控、安全可靠的动态规划的浅海区域水陆混合抛石方法。采用这种方法，能有效缩短工期，提高施工安全性，降低误抛和流失的可能，大大减少施工成本。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案一种动态规划的浅海区域水陆混合抛石方法，包括以下步骤(I)施工准备，信标机划分施工网格，GPS测控抛石船只位置；(2)水深大于Im时采用开体驳抛石施工，水深接近Im后改用平板驳，两种船只协同配合进行海上抛石路堤填筑；(3)低潮期或抛投后的路基露出水面时，采用自卸车进行陆抛进占法立抛施工；(4)实时进行水深、沉降观测，并结合潮汐信息，动态规划抛石位置及抛石量；(5)抛石全过程运用大侧小中抛石法，抛石完毕后对路堤进行冲击碾压补强。进一步，前述的动态规划的浅海区域水陆混合抛石方法，充分考虑潮汐特点和水深分布，水深大于Im时采用开体驳抛石施工，水深接近Im后改用平板驳，两种船只协同配合进行海上抛石路堤填筑，强调施工组织管理、水深测量和抛石数量的计算。再进一步，前述的动态规划的浅海区域水陆混合抛石方法，低潮期或抛投后的路基露出水面时采用自卸车进占法立抛施工，立抛时采用分层流水阶梯式向前进占式抛填，施工分层厚度约1.0m，分层流水作业，装载机配合整平。更进一步，前述的动态规划的浅海区域水陆混合抛石方法，针对海上浪大潮急的特点，抛石全过程采用大侧小中抛石法。抛填按加载计划分层梯级推进，每层按先两侧端再中部的顺序进行抛填，较小的块石填在堤心，外侧镇压层采用较大粒径的石块，确保抛石不被潮水冲走，单次抛填厚度符合规范和设计要求。
前述的动态规划的浅海区域水陆混合抛石方法，抛石全过程实时进行水深、沉降观测，并结合潮汐信息，动态规划抛石位置及抛石量。根据水下原始地形图划分抛石网格，遵循“从上游到下游”的原则和“先测水深再抛石再测水深”的方法对每一网格区域进行抛石。抛投前根据潮汐信息并结合实时测量得到的水深、沉降数据，动态计算抛石区域在任意抛投时刻的抛石量。采用开体驳至指定地点完成抛石，水深小于Im改用平板驳。每次抛投完成后立刻进行水深、沉降测量，实时更新水下地形信息，为下次抛投位置、抛石量的选择提供依据。同时对比抛后测量数据和抛前数据，以供抛投施工质量检测和缺陷部分及时补抛，直至达到设计要求。本发明的有益效果为采用平板驳、开体驳和自卸车协同配合进行水陆混合抛石施工，可以根据潮汐信息、水深分布和沉降信息，综合选择下次抛石方法并动态规划抛石船只位置，为不同水深、不同潮汐下的浅海区域抛石施工提供了完整的施工方案，确保抛石路堤安全、科学、快速、有序地施工。
图I为本发明实施例提供的抛石路堤施工工艺流程示意图；图2为本发明实施例提供的动态规划抛石位置示意图；图3为本发明实施例提供的海上筑堤抛石船只抛石示意图；图4为本发明实施例提供的大侧小中抛石法示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图1-4，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。参照图f图4，一种动态规划的浅海区域水陆混合抛石方法，包括以下步骤( I)施工准备，信标机划分施工网格，GPS测控抛石船只位置。(2)考虑潮汐特点和水深分布，水深大于Im时采用开体驳抛石施工，水深接近Im后改用平板驳，两种船只协同配合进行海上抛石路堤填筑。(3)低潮期或抛投后的路基露出水面时，采用自卸车进行陆抛进占法立抛施工。(4)实时进行水深、沉降观测，并结合潮汐信息，动态规划抛石位置及抛石量。(5)抛石全过程运用大侧小中抛石法，抛石完毕后对路堤进行冲击碾压补强。本实施例中，本发明描述的浅海区域水陆混合抛石施工包括以下步骤包括以下步骤①施工准备，信标机划分施工网格，GPS测控抛石船只位置。②考虑潮汐特点和水深分布，水深大于Im时采用开体驳2抛石施工，水深接近Im后改用平板驳3，两种船只协同配合进行海上抛石路堤填筑。③低潮期或抛投后的路基露出水面时，采用自卸车进行陆抛进占法立抛施工。④实时进行水深、沉降观测，并结合潮汐信息，动态规划抛石位置及抛石量。⑤抛石全过程运用大侧小中抛石法，抛石完毕后对路堤进行冲击碾压补强。施工网格划分应根据抛石船只的尺寸(包括船型尺寸和船底宽度)、同时抛投的船只数量、人工或机械抛投的方法及各抛区抛石厚度的要求等具体进行划分。具体网格化分采用GPS确定船舶定位参数，利用信标机施工导航软件自动分区，确定IOOm长度为施工单元，每个施工单元分为几个抛投区域，分别予以计算抛投密度，根据水流方向1，遵循“从上游到下游”的原则进行抛石。在每艘抛石船只上配备和GPS定位接收装置，该装置和计算机相连，由计算机根据显示船只当前位置预先设定的网格之间的位置关系，具体采用南方自由行软件实现。采用GPS及相应施工导航定位软件，可保证抛石定位开体驳的姿态、航向时刻稳定的状态，为现场抛石定位开体驳提供24小时全天候定位和图形导航及船位指示，引导运石船现场靠泊、指挥抛石和现场施工调度、施工质量监督和控制。定位开体驳2先大致停泊在定位坐标附近区域，抛锚固定，然后由GPS测控，铰锚精确定位。定位开体驳2采用四锚固定，以防止开体驳上下摆动或向江心滑动。综合考虑潮水特点和不同船只安全航行水深，开体驳2、平板驳3等多种船只协同施工配合抛石，确保施工安全。在高潮期间，抛投区域水深大于Im时，采用700t自航开体驳 2通过信标机定位后，进行水下抛投。首先打开开体驳2，使石料滑落出舱体，抛石过程要随时调整好船体，避免驳船偏离计划抛投位置。抛投过程中用测深仪控制高程，抛投量按施工区域划分的计算需求量抛投。当接近Im高程后，在高潮时采用500 SOOt的平板驳3结合700t自航开底驳2进行抛投。为了确保平板驳3不发生搁浅，要求满足=H4 ( H1-H2-H3,式中=H1为海面高程，约5 6米；H2为抛石船只吃水深度，一般为3 3. 5米；H3为安全距离，一般取为I. 5米；H4为最终抛石面高程。海上抛填按加载计划分层梯级推进，这样有利于施工中的沉降监测，保证施工安全和质量。若每层填筑的沉降变化速度超过规定值，应立即停止施工，查明原因并采取相应措施，待沉降稳定后再继续施工。为保证块石抛投质量，要勤测流速、水深等施工参数，并且潜水员要经常下水察看抛石的抛投情况，以便随时调整抛投位置及抛投方量。横断面方向按每3 5m—个测点进行测量，每25m —个断面，依据施工时段水位，计算出水下测点高程，根据测量成果绘制I 200横断面图。水下断面进行往返施测，如断面过水面积相对误差超过2%，则需重测该断面。根据潮汐表信息、沉降信息和水下断面图，可实时确定任何位置水深情况，综合选择下次抛石方法并动态规划抛石船只位置。抛石全过程实时进行水深、沉降观测，并结合潮汐信息，动态规划抛石位置及抛石量。根据水下原始地形图划分抛石网格，遵循“从上游到下游”的原则和“先测水深再抛石再测水深”的方法对每一网格区域进行抛石。抛投前根据潮汐信息并结合实时测量得到的水深、沉降数据，动态计算抛石区域在任意抛投时刻的抛石量。对于每一施工网格区域，该区域投影到海底形成的棱柱体体积即为抛石量。近似计算时可假定海面是水平的，棱柱体体积约等于施工网格面积与该处实时测量得到的水深的乘积。陆抛进占法施工受潮水影响较大，须在低潮期候潮作业施工。低潮期或抛投后的路基露出水面时，采用陆抛进占法立抛施工，立抛时采用分层流水阶梯式向前进占式抛填，分层施工有利于施工中的沉降监测，要保证沉降变化速度不超过规定值。施工分层厚度约
I.0m，分层流水作业，装载机配合整平。填筑石料要求采用连续级配的石料，石料要求新鲜完整，石料中不得夹有树根、草皮等杂物，反压层内路堤部分控制抛石粒径不大于40cm。针对海上浪大潮急的特点，抛石全过程采用大侧小中抛石法。抛填按加载计划分层梯级推进，每层按先两侧端再中部的顺序进行抛填，较小粒径的石块4填在堤心，外侧镇压层采用较大粒径的石块5，确保抛石不被潮水冲走，单次抛填厚度符合规范和设计要求。为减少抛石层自身空隙率，减少堤身压缩沉降，在3. Om标高平台进行冲击碾压补强，要求采用静压实能力不小于25KJ的冲击压路机以12 15km/h的速度碾压，冲击次数不小于20遍。在路堤抛填的施工期间，为了确保施工安全，提高抛石质量，必须对水下断面沉降情况进行实时监测。沉降观测采用几何水准测量的方法，每50米取一测量断面，每一断面上各设9个观测点，埋设沉降管，观测沉降量，其观测等级和具体操作按规范和设计要求执行。根据实测沉降速率指导施工，确保不出现塌方。本发明定位精度高、抛石量可测可控、安全可靠。采用这种方法，能有效缩短工期，提高施工安全性，降低误抛和流失的可能，大大减少施工成本。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种动态规划的浅海区域水陆混合抛石方法，其特征在于所述抛石方法包括以下步骤 (1)施工准备，信标机划分施工网格，GPS测控抛石船只位置； (2)当水深大于Im时采用开体驳抛石施工，水深接近Im后改用平板驳，两种船只协同配合进行海上抛石路堤填筑； (3)低潮期或抛投后的路基露出水面时，采用自卸车进行陆抛进占法立抛施工； (4)实时进行水深、沉降观测，并结合潮汐信息，动态规划抛石位置及抛石量； (5)抛石全过程运用大侧小中抛石法，抛石完毕后对路堤进行冲击碾压补强。
2.根据权利要求I所述的动态规划的浅海区域水陆混合抛石方法，其特征在于所述步骤(3)中，立抛时采用分层流水阶梯式向前进占式抛填，施工分层厚度约1.0m，分层流水 作业，装载机配合整平。
3.根据权利要求I或2所述的动态规划的浅海区域水陆混合抛石方法，其特征在于所述步骤(5)的大侧小中抛石法，抛填按加载计划分层梯级推进，每层按先两侧端再中部的顺序进行抛填，较小的块石填在堤心，外侧镇压层采用较大粒径的石块，确保抛石不被潮水冲走，单次抛填厚度符合规范和设计要求。
4.根据权利要求I或2所述的动态规划的浅海区域水陆混合抛石方法，其特征在于所述步骤(4)中，根据水下原始地形图划分抛石网格，遵循“从上游到下游”的原则和“先测水深再抛石再测水深”的方法对每一网格区域进行抛石。
5.根据权利要求4所述的动态规划的浅海区域水陆混合抛石方法，其特征在于抛投前根据潮汐信息并结合实时测量得到的水深、沉降数据，动态计算抛石区域在任意抛投时刻的抛石量。
6.根据权利要求5所述的动态规划的浅海区域水陆混合抛石方法，其特征在于每次抛投完成后立刻进行水深、沉降测量，实时更新水下地形信息，为下次抛投位置、抛石量的选择提供依据；同时对比抛后测量数据和抛前数据，以供抛投施工质量检测和缺陷部分及时补抛，直至达到设计要求。
全文摘要
一种动态规划的浅海区域水陆混合抛石方法，包括以下步骤(1)施工准备，信标机划分施工网格，GPS测控抛石船只位置；(2)水深大于1m时采用开体驳抛石施工，水深接近1m后改用平板驳，两种船只协同配合进行海上抛石路堤填筑；(3)低潮期或抛投后的路基露出水面时，采用自卸车进行陆抛进占法立抛施工；(4)实时进行水深、沉降观测，并结合潮汐信息，动态规划抛石位置及抛石量；(5)抛石全过程运用大侧小中抛石法，抛石完毕后对路堤进行冲击碾压补强。本发明能有效缩短工期，提高施工安全性，降低误抛和流失的可能，大大减少施工成本。
文档编号E01C3/00GK102852148SQ20121022795
公开日2013年1月2日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者彭卫兵, 谢波, 刘萌成 申请人:浙江工业大学