采用土工格栅结构体进行河道进占和护脚施工的方法
【专利摘要】土工格栅结构体包括土工格栅壳体和包裹在土工格栅内部的填充物，填充物为土料或石料。填充物为土料时，土工格栅结构体为格栅土枕；填充物为石料时，土工格栅结构体为格栅石笼。其制备方法包括以下步骤：(1)根据用途选择抗拉强度合适的土工格栅，并将土工格栅裁剪成合适的尺寸；(2)将裁剪合适的土工格栅绑扎成土工格栅壳体；(3)将填充物填充到土工格栅壳体内部，并封口。本发明还公开了采用格栅土枕和格栅石笼进行河道治理工程进占及护脚施工的方法。土工格栅结构体用于河道进占和护脚施工，格栅来源和数量有保证，耐腐蚀和抗老化性能强；结构体质量稳定，沉降变形轻微；可有效降低工程造价、提高施工效率、节省劳动力，工程效果显著。
【专利说明】采用土工格栅结构体进行河道进占和护脚施工的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于土木工程领域，具体涉及一种河道进占和河道治理的方法，尤其涉及一种采用土工格栅结构体进行河道进占和护脚施工的方法。
【背景技术】
[0002]宁夏黄河治理中坝垛进占一直采用草土埽体结构，用一层土一层草卷成直径
1.5?2.00，长7?100的卷埽体，推抛水中，修筑坝基，然后用块石、铅丝笼或混凝土四脚体裹护，布置型式有丁坝、联坝、垛、护岸等。该结构易于就地取材，有一定的抗冲能力，是宁夏普遍采取的一种治河工程措施，是在历代治河中不断改进发展中采用的既简单又有效的措施。
[0003]然而，采用草土埽体进行河道进占施工存在的问题也不容忽视:①施工工序比较繁琐，尤其是卷埽和沉埽环节施工各环节需要的劳动力数量较大，施工效率相对低下；③埽体制作需要大量的稻草，但稻草价格逐年上涨，且购买困难；同时由于机械收割导致稻草长度变短，给埽体制作带来困难，并在一定程度上影响埽体的质量；④埽体较长，并且需要分层摊铺，因此制作时对场地有一定要求，沉埽又对地形坡度有一定要求，给施工带来一定的限制。⑤埽体为圆柱体，体积大刚度小，在流量较大的情况下投放时不好控制平衡，容易出现埽体弯扭变形情况，或在水流冲击下翻滚竖立甚至折断冲走，影响进占工程质量和进度；⑥施工时大量人员聚集在有限的作业面上推埽，作业面拥挤，存在较大的安全隐患；⑦埽体长期在水中浸泡，腐烂严重，极易造成坝体沉降变形，形成裂缝，危及工程安全。
[0004]河道治理中通常采用铅丝石笼和混凝土四脚体进行河道固脚护坡。铅丝石笼是采用镀锌铅丝人工编织成的网状箱体，填充石料用于抛投护脚或根式台护脚。但长期在水中浸泡，铅丝容易出现锈蚀断裂，久而久之，石笼散架，失去了固脚护坡的作用，造成滑塌。混凝土四脚体也存在一定的问题:材料耗用量大，单价高；混凝土预制需占用较大面积场地，预制受气温影响较大，气温较低时需采取保温措施，增加预制费用；需用起重机抛投，施工速度慢；混凝土四脚体在冬季水位变幅区容易受冻融循环破坏而出现剥蚀。此外，河道整治工程一般远离供电网，施工取电困难，致使预制场地远离施工现场，增加运输费用。
【发明内容】
[0005]根据现有技术在河道进占施工和河道治理方面存在的问题，本发明提供了一种采用土工格栅结构体进行河道进占施工和护脚施工的方法。
[0006]本发明采用的技术方案:
[0007]土工格栅结构体包括土工格栅壳体和包裹在土工格栅内部的填充物，所述填充物为土料或石料。填充物为土料时，土工格栅结构体为格栅土枕；填充物为石料时，土工格栅结构体为格栅石笼。其制备方法包括以下几个步骤:(1)根据土工格栅结构体的用途选择抗拉强度合适的土工格栅，并根据土工格栅结构体的尺寸将土工格栅裁剪成合适的尺寸；
(2)将裁剪合适的土工格栅绑扎成土工格栅壳体；所述绑扎方法为采用“之”字节点绑扎法进行绑扎；(3)将填充物填充到土工格栅壳体内部，并封口。
[0008]土工格栅结构体按格栅内部填充材料不同分为土工格栅土枕和土工格栅石笼。
[0009]土工格栅土枕是指将装满土的土枕用土工格栅包裹后形成的长方体状进占体，是黄河治理工程中用于坝垛体水中进占的基础抛投物，是坝垛的组成部分之一。适用于砂质河床河段的治理。
[0010]土工格栅石笼是指在固定成型的格栅网箱内填满石料形成的石笼箱体。用于河道工程护脚及占体施工，可替代混凝土四脚体护脚。适用于砾石河床河段的治理。
[0011]采用格栅土枕进行河道进占施工的方法，包括以下步骤:
[0012](1) 土枕钢模制作:
[0013]土枕钢模常用50父50X6111111等边角钢、外径3111111无缝钢管、厚3111111镀锌钢板等材料焊制而成的上、下开口的箱型，外形尺寸规格为长X宽X高=2.0^1^1.0^1^1.01在其上沿焊接4个吊环，便于用钢丝绳进行起吊。相配套的吊绳为直径镀锌钢绞线或预应力钢绞线。部分地方根据工程实际需要，钢模的外形尺寸为长X宽X高=1.0111-- 1.0111-- 1.0111。
[0014](2) 土工格栅裁剪:
[0015]土工格栅采用聚丙烯双向格栅，横向、纵向抗拉强度20謂 ?，网孔尺寸4.0父4.0^，碳黑含量? 2%，且分布均匀。为达到设计要求，减少格栅的材料浪费，裁剪方案为:根据铁箱的尺寸，人工裁剪土工格栅尺寸为3X4 2111。
[0016](3)编织袋装土:
[0017]编织袋为高密度聚丙烯塑料织造土工织物袋，其符合国标《复合编织袋》(⑶/18947-1998)中的技术要求。编织袋长X宽X高=2.0 X 1.0 X 1.0，单个编织袋体积为
2.0.113.装土前先将需要铺土工格栅的地方整平，铺好土工格栅，将箱体吊至土工格栅上，然后采用人工将编织袋体放入铁箱内撑开，卷边套在箱体上，用挖掘机将土料装填进编织袋中，土料的填充度为85%，每个编织袋装土约1.7.113.土料填充好后，将袋口用封口机扎2道且要扎紧。袋口扎好后用挖掘机将铁箱吊至相邻的土工格栅上，循环进行装土。
[0018](4) 土工格栅绑扎:
[0019]格栅绑扎必须用材料制成绑扎绳，其断裂荷载不小于2001^(2謂)，碳黑含量? 2%。用土工格栅将土袋包裹好，采用“之”字节点绑扎法进行绑扎，绑扎节点间距为100.11,也可以用曲形针来帮助绑扎。
[0020](5)格栅土枕抛投:
[0021]土枕制备好后，为防止在土枕推动过程中格栅损坏，用挖掘机挖1?2铲土放到土枕后方，缓慢将土枕推动滚入水中，直至土枕高于水面加为止。进占时根据水流流速每次下沉2?4个土枕，土枕间要求衔接密实。土枕出水面后，在其坝体前抛投铅丝笼块石与散抛石护脚。格栅土枕进占至坝头进行回裹，至圆弧段结束。
[0022]采用格栅石笼进行河道进占施工的方法，包括以下几个步骤:
[0023](1)格栅网片裁剪
[0024]采用聚丙烯双向格栅，横向、纵向抗拉强度为301^/111，网孔尺寸为4.5X4 5(^1，幅宽細，炭黑含量大于2%，且分布均匀。为达到设计要求，同时减少格栅材料浪费，经多次对比试验，确定最优裁剪方案为:单个格栅石笼使用2片不同尺寸土工格栅绑扎，尺寸分别为1.3^4111,1.5X40，单个格栅石笼体积为21113。
[0025](2)石料的装填和绑扎
[0026]将裁剪好的两片格栅网纵横搭接成“I”字型，搭接宽度不小于10^，并用绑扎绳将格栅进行“之”字型绑使之连接成一体，后经翻折搭接，以1.1.250为底面，1.30为高，绑扎成格栅箱笼，然后将其放入进占断面的溜槽内，溜槽内可前后放置两个格栅箱笼，再用装载机装填粒径5?巧⑽河卵石，待装填到计算体积85%时，将格栅顶盖翻裹封顶，并将边缘绑扎结实。装填后的土工格栅石笼应基本达到填石饱满，外形方正，扎口结实，在进占时不开口，不漏石。
[0027](3)进占抛投
[0028]进占时由专人指挥用装载机将溜槽模型从后方装的挂钩吊起，使格栅石笼平稳的滑入水中。进占时要备有充足的格栅石笼且连续进占，减少施工冲坑。
[0029]采用格栅石笼进行护脚施工包括如下步骤:(1)按照先坝垛圆弧段，后直线段的顺序分层连续抛投石笼，抛投完一层再抛投第二层，使上下石笼交错排布；(11)石笼抛完后，用散抛石块填充石笼的缝隙，所述单块散抛石块的质量不小于301?，所述散抛石块的总体积为土工格栅石笼体积的1/3。
[0030]本发明的有益效果:与草土埽体相比，格栅结构体用于河道进占和护脚施工有以下优势:
[0031](1)将格栅结构体机械平推进占，各环节操作相对简单；需要劳动力少，施工效率闻。
[0032](2)用于制作格栅结构体的格栅为定型产品，来源和数量有保证，质量稳定；格栅结构体的制作对场地没有要求，土枕抛投由机械完成，对地形坡度没有要求，施工较为简便。
[0033](3)格栅结构体体积小，重量比较集中，在相同流量情况下受到水流的冲击小，进占抛投后能够顺利到达预定的位置；而且格栅结构体沉降变形轻微，工程效果明显优于草土埽体。
[0034]与铅丝石笼相比，格栅结构体采用的塑料土工格栅材料是一种土工合成材料，具有耐腐蚀性和抗老化性。与混凝土四脚体相比，土工格栅石笼护脚体积大加了抗冲能力，单价也低于混凝土四脚体的31 %，是一种较为理想的护脚材料。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1是土工格栅绑扎的结构示意图；其中，1是绑扎绳，2是土工格栅。
【具体实施方式】
[0036]下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
[0037]实施例1:格栅土枕进占
[0038]采用格栅土枕进行河道进占施工的方法，包括以下步骤:
[0039](1) 土枕钢模制作:土枕钢模常用50X50X6111111等边角钢、外径3111111无缝钢管、厚3皿镀锌钢板等材料焊制而成的上、下不开口的箱型，外形尺寸规格为长X宽X高=2.0111^ 1.0111^ 1.01110在其上沿焊接4个吊环，便于用钢丝绳进行起吊。相配套的吊绳为直径镀锌钢绞线或预应力钢绞线。部分地方根据工程实际需要，钢模的外形尺寸为长 X 宽 X 高=1.0111^ 1.0111^ 1.0111。
[0040](2) 土工格栅裁剪:土工格栅采用聚丙烯双向格栅，横向、纵向抗拉强度20謂网孔尺寸4.0^4.0(^,碳黑含量彡2%，且分布均匀。为达到设计要求，减少格栅的材料浪费，裁剪方案为:根据铁箱的尺寸，人工裁剪土工格栅尺寸为3X4 2！！！。
[0041](3)编织袋装土:编织袋为高密度聚丙烯塑料织造土工织物袋，其符合国标《复合编织袋》￠8/18947-1998)中的技术要求。编织袋长X宽X高=2.0 X 1.0 X 1.0，单个编织袋体积为2.0.113.装土前先将需要铺土工格栅的地方整平，铺好土工格栅，将箱体吊至土工格栅上，然后采用人工将编织袋体放入铁箱内撑开，卷边套在箱体上，用挖掘机将土料装填进编织袋中，土料的填充度为85%，每个编织袋装土约1.703。土料填充好后，将袋口用封口机扎2道且要扎紧。袋口扎好后用挖掘机将铁箱吊至相邻的土工格栅上，循环进行装土。
[0042](4) 土工格栅绑扎:格栅绑扎必须用册？2材料制成绑扎绳，其断裂荷载不小于2001^(21^),碳黑含量彡2%。用土工格栅将土袋包裹好，采用“之”字节点绑扎法进行绑扎，绑扎节点间距为川⑽，也可以用曲形针来帮助绑扎。
[0043](5)格栅土枕抛投:土枕制备好后，为防止在土枕推动过程中格栅损坏，用挖掘机挖1?2铲土放到土枕后方，缓慢将土枕推动滚入水中，直至土枕高于水面加为止。进占时根据水流流速每次下沉1?2个土枕，土枕间要求衔接密实。土枕出水面后，在其坝体前抛投铅丝笼块石与散抛石护脚。格栅土枕进占至坝头进行回裹，至圆弧段结束。
[0044]实施例2:格栅石笼进占
[0045]采用格栅石笼进行河道进占施工的方法，包括以下几个步骤:
[0046](1)格栅网片裁剪:采用聚丙烯双向格栅，横向、纵向抗拉强度为网孔尺寸为4.5 X 4.50111两种，幅宽細，炭黑含量大于2 %，且分布均匀。为达到设计要求，同时减少格栅材料浪费，经多次对比试验，确定最优裁剪方案为:单个格栅石笼使用2片不同尺寸土工格栅绑扎，尺寸分别为1.3^4111,1.5X4111，单个格栅石笼体积为21113。
[0047](2)石料的装填和绑扎:将裁剪好的两片格栅网纵横搭接成“I”字型，搭接宽度不小于10挪，并用册？2绑扎绳1将格栅2进行“之”字型绑使之连接成一体，后经翻折搭接，以1.511^1.3111为高，绑扎成格栅箱笼，然后将其放入进占断面的溜槽内，溜槽内可前后放置两个格栅箱笼，再用装载机装填粒径5?巧⑽河卵石，待装填到计算体积85 %时，将格栅顶盖翻裹封顶，并将边缘绑扎结实。装填后的土工格栅石笼应基本达到填石饱满，外形方正，扎口结实，在进占时不开口，不漏石。
[0048](3)进占抛投:进占时由专人指挥用装载机将溜槽模型从后方装的挂钩吊起，使格栅石笼平稳的滑入水中。进占时要备有充足的格栅石笼且连续进占，减少施工冲坑。
[0049]实施例3:格栅石笼护脚施工
[0050]在中卫永丰五队尝试采用土工格栅石笼结构替代传统的混凝土四脚体。具体做法是:
[0051](1)格栅网片裁剪:采用聚丙烯双向格栅，横向、纵向抗拉强度为网孔尺寸为4.5 X 4.50111两种，幅宽4111，炭黑含量大于2 %，且分布均匀。为达到设计要求，同时减少格栅材料浪费，经多次对比试验，确定最优裁剪方案为:单个格栅石笼使用2片不同尺寸土工格栅绑扎，尺寸分别为1.3^4111,1.5X4111，单个格栅石笼体积为21113。
[0052](2)石料的装填和绑扎:将裁剪好的两片格栅网纵横搭接成“I”字型，搭接宽度不小于10挪，并用册？2绑扎绳1将格栅2进行“之”字型绑使之连接成一体，后经翻折搭接，以1.511^1.3111为高，绑扎成格栅箱笼，然后将其放入进占断面的溜槽内，溜槽内可前后放置两个格栅箱笼，再用装载机装填粒径5?巧⑽河卵石，待装填到计算体积85 %时，将格栅顶盖翻裹封顶，并将边缘绑扎结实。装填后的土工格栅石笼应基本达到填石饱满，外形方正，扎口结实，在进占时不开口，不漏石。
[0053](3)进占抛投:(1)按照先坝垛圆弧段，后直线段的顺序分层连续抛投石笼，抛投完一层再抛投第二层，使上下石笼交错排布；(11)石笼抛完后，用散抛石块填充石笼的缝隙，所述单块散抛石块的质量不小于301?，所述散抛石块的总体积为土工格栅石笼体积的1/3。
【权利要求】
1.土工格栅结构体，其特征在于:包括土工格栅壳体和包裹在土工格栅内部的填充物，所述填充物为土料或石料；其制备方法包括以下几个步骤:(I)根据土工格栅结构体的用途选择抗拉强度合适的土工格栅，并根据土工格栅结构体的尺寸将土工格栅裁剪成合适的尺寸；(2)将裁剪合适的土工格栅绑扎成土工格栅壳体；所述绑扎方法为采用“之”字节点绑扎法进行绑扎；(3)将填充物填充到土工格栅壳体内部，并封口。
2.采用土工格栅结构体进行河道进占施工的方法，其特征在于:构建土工格栅结构体并进行进占施工；所述土工格栅结构体为格栅土枕，所述格栅土枕的制备包括以下几个步骤: (a)格栅裁剪:将碳黑含量>2%的聚丙烯双向格栅裁剪为3X4.2m，所述双向格栅的横向/纵向抗拉强度为20KN/m、网孔尺寸4.0X4.0cm ； (b)土料填充:将1.0X 1.0X 1.0m的土枕钢模放置在步骤(a)裁剪好的双向格栅上，将2.0X 1.0X 1.0m的编织袋放入土枕钢模内撑开，将土料装填进编织袋中；土料填充完毕后，将袋口扎紧，将土枕钢模吊至相邻的裁剪好的土工格栅上，循环进行装土； (c)格栅绑扎:用土工格栅将装好土的编织袋包裹好，用绑扎绳采用“之”字节点绑扎法进行绑扎得到格栅土枕，穿绳间隔为2?3个网目；所述绑扎绳的断裂荷载不小于2KN，碳黑含量彡2%，绑扎节点间距为1cm ； 所述进占施工为格栅土枕推动滚入水中，直至其高于水面Im为止；所述进占施工时每次下沉2-4个格栅土枕。
3.根据权利要求2所述的采用土工格栅结构体进行河道进占施工的方法，其特征在于:所述土工格栅结构体为格栅石笼，所述格栅石笼的制备包括以下几个步骤: (a)格栅裁剪:将碳黑含量>2%的聚丙烯双向格栅裁剪为两种尺寸的格栅，所述双向格栅的横向/纵向抗拉强度为30KN/m、网孔尺寸4.5X4.5cm ;所述格栅I的尺寸为4X1.3m，所述格栅II的尺寸为1.5X4m; (b)格栅绑扎:将格栅I和格栅II采用绑扎绳绑扎为T型格栅，所述T型格栅横向的“一”部分为格栅I，所述T型格栅的纵向“I”部分为格栅II ;所述搭接宽度不小于10cm，所述搭接方式为用绑扎绳采用“之”字节点绑扎法进行绑扎，穿绳间隔为2?3个网目；所述绑扎绳的断裂荷载不小于2KN，碳黑含量彡2%，绑扎节点间距为1cm ;然后以1.5mX 1.25m为底面，1.3m为高，绑扎成格栅箱笼； (c)石料填充:向步骤(b)制备的格栅箱笼内装填粒径5?15cm河卵石，填充完毕后将格栅顶盖翻裹封顶，并将边缘绑扎结实。 所述进占施工为将格栅石笼吊起并连续、平稳滑入水中。
4.根据权利要求2或3所述的采用土工格栅结构体进行河道进占施工的方法，其特征在于:当土料填充或石料填充至85%时，填充完毕。
5.采用土工格栅结构体进行护脚施工的方法，其特征在于:所述土工格栅结构体为格栅石笼，所述格栅石笼的制备包括以下几个步骤: (a)格栅裁剪:将碳黑含量>2%的聚丙烯双向格栅裁剪为两种尺寸的格栅，所述双向格栅的横向/纵向抗拉强度为30KN/m、网孔尺寸4.5X4.5cm ;所述格栅I的尺寸为4X 1.3m，所述格栅II的尺寸为1.5X4m; (b)格栅绑扎:将格栅I和格栅II采用绑扎绳绑扎为T型格栅，所述T型格栅横向的“一”部分为格栅I，所述T型格栅的纵向“I”部分为格栅II ;所述搭接宽度不小于10cm，所述搭接方式为用绑扎绳采用“之”字节点绑扎法进行绑扎，穿绳间隔为2?3个网目；所述绑扎绳的断裂荷载不小于2KN，碳黑含量彡2%，绑扎节点间距为1cm ;然后以1.5mX 1.25m为底面，1.3m为高，绑扎成格栅箱笼； (c)石料填充:向步骤(b)制备的格栅箱笼内装填粒径5?15cm河卵石，填充完毕后将格栅顶盖翻裹封顶，并将边缘绑扎结实。 所述护脚施工包括如下步骤:(I)按照先坝垛圆弧段，后直线段的顺序分层连续抛投石笼，抛投完一层再抛投第二层，使上下石笼交错排布；(II)石笼抛完后，用散抛石块填充石笼的缝隙，所述单块散抛石块的质量不小于30kg，所述散抛石块的总体积为土工格栅石笼体积的1/3。
【文档编号】E02B3/12GK104314046SQ201410652395
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】朱云, 王新军, 马晓阳, 杜正礼, 毕顺华, 岳志春, 朱思远, 夏飞, 陆立国, 王旭龙, 李晓兵, 马学文 申请人:宁夏防汛抗旱指挥部办公室, 青岛旭域土工材料股份有限公司, 宁夏回族自治区水利科学研究院, 宁夏黄河开发公司, 平罗县水利工程建筑公司