一种大潮差深水围堤龙口截流钢框笼结构及龙口合龙施工方法与流程

本发明涉及圈围工程合龙施工，尤其涉及一种大潮差深水围堤龙口截流钢框笼结构及龙口合龙施工方法。

背景技术：

经济社会的快速发展使得沿海城市的土地资源严重短缺，向海洋要发展空间是有效解决途径，所以围海造陆的圈围工程越来越多。对于超常规圈围工程通常采用建设围梗、分割围区、设置多龙口进行龙口合龙，但采用小围区设置多个龙口时，若有一个龙口合龙失败，则未成功合龙的围区隔堤将会因地基土渗透破坏而塌陷，两个小围区内水位贯通，导致合龙更加困难，施工难度较大；同时，多龙口合龙对施工机械要求高，施工所需材料更多；而采用单龙口进行合龙，也面临着如下几个问题：(1)截流抛石坝石方量大，网兜石定位效果差，造成石方浪费；(2)截流抛石坝在合龙过程中，局部抛石堤顶容易被水流冲开；(3)大潮差、深水环境下，风浪、水流对龙口两侧堤头造成破坏；(4)单龙口口门宽，口门底槛高程低，合龙土石方量大，难以在短时间内一次性进行闭气，因此亟须提出相应的解决措施。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有圈围工程合龙施工中截流坝定位效果差，龙口两侧堤头容易破坏等问题，提出了一种大潮差深水围堤龙口截流钢框笼结构及龙口合龙施工方法。

为实现上述目的，本发明采用下述结构：

一种大潮差深水围堤龙口截流钢框笼结构，其特征在于，所述的钢框笼结构包括型钢骨架、连接筋、滑槽、滑条、固定筋、钢筋网组成，所述的钢框笼为棱台体，平行龙口截面为与河床底面斜交的矩形，垂直龙口截面为垂直河床地面的等腰梯形；所述钢框笼平行龙口两侧设置间距较小的钢筋网；所述钢筋网布置在钢框笼底部，设置范围从钢框笼底部至钢框笼1/4～1/3高度处；所述钢框笼平行龙口两侧与软排体接触的两根型钢骨架外侧分别设置一根直径5～10cm的固定钢管；所述钢框笼垂直龙口两侧设置间距较大且高度相等的钢筋网；所述钢框笼垂直龙口两侧分别设置相对应数量的滑槽与滑条；钢框笼固定钢管通过软排体上锁扣固定在混凝土联锁片上。

优选地，钢框笼高度为3～10m，可根据围堤水深决定，钢框笼长度为高度1～4倍。

优选地，钢框笼骨架材料为型钢，固定钢管为等直径钢管焊接在钢框笼底部型钢骨架上，亦可将固定钢管作为钢框笼骨架。

优选地，滑槽截面形状为凹字形，焊接在钢框笼两侧型钢骨架上，与滑槽相对的另一侧设置t字形滑条，滑条t字部分可放入到滑槽内，并上下滑动。

优选地，锁扣沿龙口长度方向在钢框笼两侧每隔3～6m设置一个，包括滑块和定位板组成，滑块为三棱柱体，沿三棱柱垂直长度方向焊接等长度定位板，并在滑块另一侧端部设置大于固定筋直径的圆弧形卡槽，定位板上设置数个螺孔。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案。

一种大潮差深水围堤龙口截流钢框笼结构龙口合龙施工方法，其特征在于，包括如下施工步骤：

s1、锁扣预制及安放：在工厂预制锁扣装置，并通过螺栓、螺母和垫片安装到指定联锁排的混凝土联锁片上；

s2、前期准备：进行堤基处理，插打排水板，并进行龙口护底施工，护底完成后抛石并完成除龙口段内棱体、外棱体堤身土方施工；

s3、锁坝、导流坝施工：内棱体、外棱体及堤心砂吹填达到设计标高时，对内棱体进行导流坝施工，并在外棱体与抛石坝之间进行锁坝施工，迎水面及背面均采用干砌石护面，待迎水面干砌石砌筑完成后，喷射混凝土封闭；

s4、技术观测：合龙前1个月内要充分掌握相关参数，主要的技术准备工作包括：滩面冲淤监测、龙口排体扫测、流速流向测验、潮位校验；

s5、钢框笼制作：在工厂预制钢框笼，并通过运输船运输至指定位置处；

s6、钢框笼吊放：将钢框笼按照施工顺序吊放至抛石坝及外棱体之间龙口段，并依次进行拼接安装，直至钢框笼将龙口完整堵住；

s7、抛石及压顶：在钢框笼内抛洒石块，直至抛洒至钢框笼顶部，在钢框笼外侧抛洒固笼石，钢框笼最上一层准备1m见方的网兜石进行压顶；

s8、闭气施工：截流坝施工完毕后，进行内棱体、外棱体施工至设计标高；

s9、堤心吹填：堤心砂吹填到指定标高；

s10、后续施工：进行堤身结构施工，包括外护坡坡面反滤结构施工、混凝土结构现浇施工、扭王块体安放、防浪墙施工、道路施工等，最后进行围内吹填。

优选地，所述s2中，平行龙口长度方向的龙口护底为三段式结构，左右边侧为设置一层的软排体余排，余排设置在抛石坝、导流坝外侧，中间为联锁片-砂肋混合排，混合排底层为砂肋排，顶层为联锁排，之间设置通长砂袋填充，余排与混合排之间压载搭接，并设置1:2的坡比。

优选地，所述s5的具体步骤包括：

s5.1、根据设计要求焊接钢框笼骨架，首先焊接钢框笼底面骨架，再从下至上焊接上部骨架，在钢框笼内部用型钢骨架将钢框笼分区加固，并在钢框笼型钢骨架内部焊接连接筋；

s5.2、在钢框笼底部至钢框笼高度1/4～1/3高度内围绕钢框笼四周焊接钢筋网，平行龙口方向钢筋网间距较小，垂直龙口方向钢筋网间距较大；

s5.3、在钢框笼垂直龙口方向两侧分别焊接滑槽与滑条，滑槽与滑条焊接在侧面型钢骨架上。

优选地，所述s6的具体步骤包括：

s6.1、在龙口段两侧锁坝与外棱体之间放置第一节钢框笼，并在钢框笼内外侧各抛洒一定体积石块；

s6.2、将相邻钢框笼通过两侧相对应的滑条插入滑槽内，并缓慢吊放至河床底部，直至钢框笼底部固定筋卡入锁扣的卡槽内；

s6.3、按照顺序依次吊放钢框笼直至钢框笼在龙口段拼接成整体。

本发明涉及的技术方案，与传统技术相比的有益效果是：

1、龙口两侧采用导流坝设计，导流坝能够有效保护龙口两侧内、外棱体，有效减少水流对龙口两侧堤头的破坏；

2、龙口两侧外棱体堤头位置分别构筑1座锁坝，锁坝能够将外棱体与外侧抛石截流堤连接，避免抛石截流后其余堤段的串沟水流涌向龙口，对龙口造成冲刷，提高了施工安全性；

3、护底结构滩地以上为一层混合软体排(排体两端为混凝土联锁排，中间为砂肋软体排)，其上再构筑通长袋装砂，使围堤堤身结构具有良好的整体性；

4、在龙口截流坝位置安放透水框笼，形成截流坝的骨架，然后向框笼内抛石完成截流，把截流过程分成“立骨架”和“抛填石”两个阶段，减小了水流对骨架的冲刷作用，定位效果好；

5、钢框笼放置在抛石坝和外棱体之间，且四周抛洒网兜石进行固定，有效保证了龙口段钢框笼的截流作用，保证高流速、高水位差作用下截流坝的稳定。

附图说明

图1是大潮差深水围堤龙口截流钢框笼垂直龙口断面图(滑条侧)；

图2是大潮差深水围堤龙口截流钢框笼垂直龙口断面图(滑槽侧)；

图3是大潮差深水围堤龙口截流钢框笼顺龙口斜面图；

图4是锁扣与联锁片连接示意图；

图5是锁扣与钢框笼固定结构示意图；

图6是龙口合龙前结构平面示意图；

图7是龙口截面断面图(图6中a1-a1断面)；

图8是龙口截面断面图(图6中b1-b1断面)；

图9是龙口截面断面图(图6中c-c断面)；

图10是龙口钢框笼吊放施工结束后平面示意图；

图11是钢框笼吊放后龙口截面断面图(图10中a2-a2断面)；

图12是钢框笼吊放后龙口截面断面图(图10中b2-b2断面)；

图13是钢框笼与锁坝结构示意图(图10中a节点详图)；

图14是钢框笼滑槽-滑条连接结构示意图(图10中b节点详图)；

图15是锁扣与联锁片连接剖面图(图13中c节点详图)；

图16是龙口内外棱体施工结束后平面示意图；

图17是内外棱体施工后龙口截面断面图(图16中a3-a3断面)；

图18是龙口堤心回填施工结束后平面示意图；

图19是堤心回填施工后龙口截面断面图(图18中a4-a4断面)；

图20是大潮差深水围堤龙口截流钢框笼施工方法顺序图。

图中标注：1-外棱体，2-内棱体，3-软排体，31-混合排，32-余排，33-砂肋排，34-联锁排，35-通长砂袋，36-搭接，37-坡比，4-施工水位，5-堤心，6-导流坝，7-抛石坝，8-截流坝，81-固笼石，9-钢框笼，91-骨架，92-连接筋，93-滑槽，94-滑条，95-固定钢管，96-钢筋密网，10-锁坝，11-混凝土联锁片，12-拉结绳，13-锁扣，131-滑块，132-定位板，133-卡槽，14-螺母，15-螺栓，16-钢垫片。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将参考图1至图20，对本发明的实施例作详细说明，以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

结合附图1～3所示，本实施例中，钢框笼9为棱台体，平行龙口截面为与河床底面斜交的矩形，钢框笼截面尺寸(长×宽)为15m×6m，钢框笼9平行龙口两侧与软排体3接触的两根型钢骨架1外侧分别设置一根直径5～10cm的固定钢管95，钢框笼9平行龙口两侧设置间距较小的钢筋网96；钢筋网96布置在钢框笼9底部，设置范围从钢框笼9底部至钢框笼9高度1/3处；垂直龙口截面为垂直河床地面的等腰梯形，截面尺寸(上底×下底×高)为8×12m×6.5m；钢框笼9垂直龙口两侧设置间距较大的钢筋网96；垂直龙口长度方向钢框笼9两侧分别设置两个滑槽93和滑条94。

结合附图4～5、附图13所示，钢框笼9固定钢管95通过软排体3上锁扣13固定在混凝土联锁片11上，锁扣13沿龙口长度方向在钢框笼9两侧每隔4m设置一个，包括滑块131和定位板132组成，滑块131为三棱柱体，沿三棱柱垂直长度方向焊接等长度定位板132，并在滑块131另一侧端部设置大于固定钢管95直径的圆弧形卡槽133，定位板132上设置数个螺孔；钢框笼9骨架91材料为型钢，固定钢管95为等直径钢管焊接在钢框笼9底部型钢骨架91上。

结合附图14所示，滑槽93截面形状为凹字形，焊接在钢框笼9两侧型钢骨架91上，与滑槽93相对的另一侧设置t字形滑条94，滑条94t字部分可放入到滑槽93内，并上下滑动。

实施例二

一种大潮差深水围堤龙口截流钢框笼结构龙口合龙施工方法，结合附图20，采用如下施工步骤：

s1、结合附图4、附图5、附图15所示，锁扣13预制及安放：在工厂预制锁扣13装置，并通过螺栓15、螺母14和垫片16安装到指定联锁排34的混凝土联锁片11上；

s2、结合附图6～附图9所示，前期准备：进行堤基处理，插打排水板，并进行龙口护底施工，护底完成后抛石并完成除龙口段内棱体2、外棱体1堤身土方施工；平行龙口长度方向的龙口护底为三段式结构，左右边侧为设置一层的软排体3余排32，余排32设置在抛石坝7、导流坝6外侧，中间为联锁片-砂肋混合排31，混合排31底层为砂肋排33，顶层为联锁排34，之间设置通长砂袋35填充，余排32与混合排31之间压载搭接36，并设置1:2的坡比37；

s3、结合附图6、附图9所示，锁坝10、导流坝6施工：内棱体2、外棱体1及堤心5砂吹填达到设计标高时，对内棱体2进行导流坝6施工，并在外棱体1与抛石坝7之间进行锁坝6施工，迎水面及背面均采用干砌石护面，待迎水面干砌石砌筑完成后，喷射混凝土封闭；

s4、技术观测：合龙前1个月内要充分掌握相关参数，主要的技术准备工作包括：滩面冲淤监测、龙口排体扫测、流速流向测验、潮位校验；

s5、结合附图1～附图3所示，钢框笼9制作：根据设计要求焊接钢框笼9骨架91，首先焊接钢框笼9底面骨架91，再从下至上焊接上部骨架91，在钢框笼9内部用型钢骨架91将钢框笼9分区加固，并在钢框笼9型钢骨架91内部焊接连接筋92；在钢框笼9底部至钢框笼9高度1/4～1/3高度内围绕钢框笼9四周焊接钢筋网96，平行龙口方向钢筋网96间距较小，垂直龙口方向钢筋网96间距较大；在钢框笼9垂直龙口方向两侧分别焊接滑槽93与滑条94，滑槽93与滑条94焊接在侧面型钢骨架91上；

s6、结合附图10～附图15所示，钢框笼9吊放：在龙口段两侧锁坝10与外棱体1之间放置第一节钢框笼9，并在钢框笼9内外侧各抛洒一定体积石块；将相邻钢框笼9通过两侧相对应的滑条94插入滑槽93内，并缓慢吊放至河床底部，直至钢框笼9底部固定筋95卡入锁扣13的卡槽133内；按照顺序依次吊放钢框笼9直至钢框笼9在龙口段拼接成整体；

s7、结合附图10～附图15所示，抛石及压顶：在钢框笼9内抛洒石块，直至抛洒至钢框笼9顶部，在钢框笼9外侧抛洒固笼石81，钢框笼9最上一层准备1m见方的网兜石进行压顶；

s8、结合附图16、附图17所示，闭气施工：截流坝8施工完毕后，进行内棱体2、外棱体1施工至设计标高；

s9、结合附图18、附图19所示，堤心5吹填：堤心5砂吹填到指定标高；

s10、结合附图18所示，后续施工：进行堤身结构施工，包括外护坡坡面反滤结构施工、混凝土结构现浇施工、扭王块体安放、防浪墙施工、道路施工等，最后进行围内吹填。

上述实施例仅用于解释说明本发明的技术构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。