专利名称：桩群透水框架坝及其施工方法
技术领域：
本发明涉及航道整治技术领域，具体地指一种用于航道整治工程的筑坝、汊道促淤及生态工程的桩群透水框架坝及其施工方法。
背景技术：
自上世纪九十年代中期以来，随着长江干线(特别是中下游)航道整治工程大幕的拉开，长江航道进入了快速发展时期，航道条件及货运量大大增加，据统计，自2005年以来，连续七年居世界内河之首。目前，长江中下游河道整治工程多采用实体丁坝来束水攻沙，从而达到整治浅滩的目的。虽然实体丁坝取得了较好的工程效果，但存在以下不足①耗用石材、木材等建筑 材料较多，工程量较大；②水流遇实体丁坝受阻，能量大部分集中在坝体上，流态转变成环流、回流等，对河槽水流形成较大的约束，引起坝头水流流速异常增大，坝基生根困难，需要多年的抢护才会稳定；③实体丁坝占据了河流的自然空间，限制了河道过洪能力，破坏了滩槽的水沙平衡，使河槽的负担加重；④实体非淹没丁坝遇大洪水，一旦漫顶会造成严重损失，因此受防洪标准的限制较大；⑤护根、护底和护坡有时要用大量的沉排，对河底生态破坏严重。在全国各大流域河道治理以及主要航道和河口治理工程中均应用有透水丁坝，尤其是钢筋混凝土桩坝应用最为广泛。透水桩坝是用钻孔、振动、水力冲孔等工艺将预制或浇注混凝土桩插入河床深处，并按一定间隔排列形成透水丁坝。它除具有一定的挑流控导河势的作用外，还能起到减缓过坝水流流速，使泥沙在坝后沉降，能够充分利用洪水淤滩刷槽的特点，有目的地落淤造滩。同时，它还具有结构简单、施工机械化程度高、运用安全可靠、可适应各种洪水标准、保护生态、赔偿费用低等优点，但作为我国内河货运量之首的长江由于水流条件较为复杂，水量较大，透水桩坝不适合在长江干线的航道整治工程中应用。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种桩群透水框架坝及其施工方法，使其能够应用在水量大、水流条件复杂、并且防洪要求高的河道的治理工程。本发明的技术方案为一种桩群透水框架坝，它包括透水框架，其特征在于在施工河流中打设多个竖向坝桩，相邻的竖向坝桩之间设有网格，所述竖向坝桩和网格构成封闭区间，所述透水框架放置于网格内。所述的竖向坝桩之间设有横向梁，横向梁可用以保证竖向坝桩之间的稳固性。所述的竖向坝桩外壁设有限位装置，所述限位装置设置在施工河流的下游，所述限位装置为透水框架，限位装置的作用在于当河水水流较大时，对整个桩群透水框架坝起到支撑作用。一种基于上述所述的桩群透水框架坝的施工方法，其特征在于包含以下步骤
I)、在预施工河流内打设竖向坝桩；2)、相邻的竖向坝桩之间设有网格，竖向坝桩和网格构成封闭区间；3)、选择合适的透水框架，将透水框架抛投到网格内，形成单元透水框架；4)、重复施工步骤3，抛投其他的透水框架至网格内，使单元透水框架形成桩群透水框架坝。根据河流水流的大小，在河流的逆向方向，沿竖向坝桩外壁抛投透水框架。本发明作为一种新型的航道整治技术，其减速落淤作用十分明显，通过在透水框架外围设置的网格和由竖向坝桩胃肠道饿框架外壳，使其不易下沉、上浮或移动，其结构更加稳定，工程寿命更长，并具有生态环保的特点；本发明中的构造简单，其各个零件可以在工厂内批量性生产，且施工简单、成本低，是一种值得大力推广的新型航道整治技术。·
图I是本发明中单元透水框架坝结构示意图；图2是本发明中网格平面示意图；图3是本发明中四边透水框架结构示意图一；图4是本发明中四边透水框架结构示意图二。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。如图I所示的一种桩群透水框架坝，它包括竖向坝桩I、网格2、透水框架3，竖向坝桩I预先打设在在施工河流中，在竖向坝桩I之间设有用于保证竖向坝桩I之间的稳定性的横向梁(图中未标出)，相邻的竖向坝桩之间设有网格2 (网格2的结构示意图如图2所示)，竖向坝桩I和网格2构成封闭区间，透水框架3放置于网格2内，竖向坝桩I的外壁设有由透水框架构成的限位装置4，限位装置4设置在施工河流的下游当在水流流速较大的洪水期施工时，限位装置4可对整个桩群透水框架坝起到支撑作用；当在水流流速较小的枯水期施工时，限位装置4可以不用设置，这是因为在枯水季时，水流流速较小，不需要限位装置4对桩群透水框架坝进行支撑，在枯水期到洪水期这段时间内，透水框架3将会发挥防冲促淤的效果，在后方产生淤积，当洪水期来临时，透水框架3周围产生的淤泥已经起到对桩群透水框架坝的支撑限位作用，因此在水流较小的枯水期施工时，可以不用设置限位装置4 ;另外，当坝高本身比较低的时候，也不需要设置限位装置4。本发明包含竖向坝桩I、网格2、透水框架3三个单体，其中透水框架3是桩群透水框架坝的实质和主体，坝桩I和网格3都是用来固定透水框架3的，使其形成一个整体坝体形状，具体为其中的每几个竖向坝桩I可围成一个区域，所示区域的其内部空间需保证能套入透水框架3，透水框架3设置在区域内，在竖向坝桩I围成的区域和透水框架3之间设有网格2，竖向坝桩I主要是用来固定透水框架3的位置，网格2主要是根据透水框架3的尺寸来确定其尺寸，用来防止透水框架3在水流的冲击下漏出网格2的内部区域。竖向坝桩I的结构形式可选为PHC桩或钻孔灌注桩，本实施例中竖向坝桩I的结构形式为PHC桩，PHC桩的桩身强度高，承压力高，能抵抗较大的抗裂弯矩，具有较强的工作性能，桩身能在严劣的施工环境下保持完好，大大减少裂桩，断桩事故的发生，且可由专业厂家大批量自动化生产，桩身质量稳定可靠；在静压施工时，施工现场简洁，无污染、无噪音，能保障文明施工；由于PHC桩的单桩承载力相对较高，其环形截面所耗混凝土量较少，因而单位承载力造价最省。本实施例中，所述的网格2为透水钢格栅。透水框架3的结构型式为四边透水框架、四面六边透水框架或其它非封闭式透水框架，本实施例中透水框架3选择为四边透水框架，如图3、图4所示，四边透水框架是中部具有单层四方框结构的开放式的透水构件。四根平行的杆件3. I不在同一平面内；四根平行的杆件3. I构成方框的顶端杆；相邻的顶端杆的中部之间由连接杆3. 2连接，四根连接杆3. 2在同一平面内，四根连接杆3. 2可设置多层，四根连接杆3. 2及四根顶端杆之间 构成四边透水框架。经研究，透水框架消能减速、防冲促淤的作用主要是因为其具有适当的透水性，这与透水框架的空隙率有关。四边形透水框架为非封闭式框架，其空间较大，在堆积时，相互之间勾连作用强，堆积效果及稳定性更好，还可拓宽框架的适用范围，由于框架间勾连性较好，可更好地适应于较陡、地形复杂的河床或岸坡，可用于筑透水坝，可用于养滩工程等。四边透水框架可在工厂预制，进行大批量生产，可提高施工效率。一种基于上述所述的桩群透水框架坝的施工方法，包含以下步骤I)、根据水流流速及泥沙级配确定透水坝的空隙率，确定透水框架3结构型式及尺寸；勘测工程区域的地质条件，确定竖向坝桩I的结构型式、深度及管径，然后进行桩群透水框架坝进一步的设计，选择尺寸合适的网格；2)、相邻的竖向坝桩I之间设有网格2，竖向坝桩I和网格2构成封闭区间；3)、把透水框架3抛投到网格内，形成单元透水框架； 4)、重复施工步骤3，抛投其他的透水框架3至网格2内，使单元透水框架形成桩群透水框架坝。当在洪水季，河流较大时，在河流的逆向方向，沿竖向坝桩外壁抛投透水框架3。本实施例中，竖向坝桩I可以根据工程需要选择不同的结构型式，调节管径大小、间距及深度等；网格2可以根据工程需要选择不同的结构型式，调节孔径及单个宽度；透水框架3也可以根据工程设计中透水孔隙率的需要，选用不同的结构型式及尺寸。以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。
权利要求
1.一种桩群透水框架坝，它包括透水框架，其特征在于在施工河流中打设多个竖向坝桩，相邻的竖向坝桩之间设有网格，所述竖向坝桩和网格构成封闭区间，所述透水框架放置于网格内。
2.根据权利要求I所述的桩群透水框架坝，其特征在于所述的竖向坝桩之间设有横向梁。
3.根据权利要求I所述的桩群透水框架坝，其特征在于所述的竖向坝桩外壁设有限位装置，所述限位装置设置在施工河流的下游，所述限位装置为透水框架。
4.根据权利要求I所述的桩群透水框架坝，其特征在于所述的竖向坝桩的结构形式为PHC桩或钻孔灌注桩。
5.根据权利要求I所述的桩群透水框架坝，其特征在于所述的网格为透水钢格栅。
6.根据权利要求I所述的桩群透水框架坝，其特征在于所述透水框架的结构型式为四边透水框架、四面六边透水框架或非封闭式透水框架。
7.一种基于上述所述的桩群透水框架坝的施工方法，其特征在于包含以下步骤 1)、在预施工河流内打设竖向坝桩； 2)、相邻的竖向坝桩之间设有网格，竖向坝桩和网格构成封闭区间； 3)、选择合适的透水框架，将透水框架抛投到网格内，形成单元透水框架； 4)、重复施工步骤3，抛投其他的透水框架至网格内，使单元透水框架形成桩群透水框架坝。
8.根据权利要求7所述的桩群透水框架坝的施工方法，其特征在于在河流的逆向方向，沿竖向坝桩外壁抛投透水框架。
全文摘要
本发明公开了一种桩群透水框架坝及其施工方法，它通过在预施工河流内打设竖向坝桩，在相邻的竖向坝桩之间设有网格，竖向坝桩和网格构成封闭区间，再将透水框架抛投到网格内，形成单元透水框架,然后再抛投其他的透水框架至网格内，使单元透水框架形成桩群透水框架坝。本发明具有结构稳定、工程寿命长、生态环保、施工方便等优点。
文档编号E02B3/02GK102912762SQ20121042393
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月29日 优先权日2012年10月29日
发明者刘怀汉, 谭伦武, 郑惊涛, 雷国平, 余珍 申请人:长江航道规划设计研究院