一種半透水防波堤及其成型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及防波堤、護(hù)岸等水工工程領(lǐng)域，尤其涉及一種半透水防波堤。
【背景技術(shù)】
[0002]防波堤為阻斷波浪的沖擊力、圍護(hù)港池、維持水面平穩(wěn)以保護(hù)港口免受惡劣氣象影響，以便船舶安全停泊和作業(yè)而修建的建筑物，其傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式主要可以分為直立式和斜坡式。
[0003]斜坡堤是一種廣泛應(yīng)用的水工防波堤結(jié)構(gòu)形式。其特點(diǎn)主要是堤心由開山石構(gòu)成，地基承載力要求低，適用于軟弱地基海域。波浪在地面破碎，堤前反射小，整體穩(wěn)定性高且易于維修。由于斜坡堤結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，不需要大型起重設(shè)備，因此被廣泛構(gòu)建。傳統(tǒng)的斜坡式防波堤結(jié)構(gòu)，其材料用量隨深水的增加而大大增加，因此傳統(tǒng)斜坡堤不適用水深較深且石料來源較少的海域。
[0004]直立式防波堤通常為重力式防波堤結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由自身重量維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，常用的結(jié)構(gòu)形式包括普通混凝土方塊式、巨型混凝土方塊式、鋼筋混凝土沉箱式和大直徑圓筒式等。方塊式直立堤堅(jiān)固耐用，施工方便，能抵御較大波浪，但是其自重較大，地基應(yīng)力大，混凝土用量多，水下安裝和潛水工作量大，施工進(jìn)度慢，堤身整體穩(wěn)定性差。沉箱式直立堤整體穩(wěn)定性好，水上安裝工作量小，施工進(jìn)度快，箱體中回填砂礫可以降低造價(jià)，但是沉箱水上運(yùn)輸需要足夠水深的航道，沉箱壁薄，在水位變動(dòng)區(qū)易受海水侵蝕而損壞，對地基承載力要求高，堤頂越浪大。大直徑圓筒式直立堤結(jié)構(gòu)簡單，材料用量省，可用于軟土地基，但其結(jié)構(gòu)機(jī)理復(fù)雜，使用時(shí)候受到一定限制。
[0005]海洋大型混凝土建筑本身存在一定的環(huán)境影響，隨著時(shí)間的發(fā)展，混凝土中的離子滲析到海水中會(huì)對海洋環(huán)境造成一定影響，在環(huán)保要求很高的地區(qū)，深水大型混凝土結(jié)構(gòu)防波堤存在環(huán)境隱患。
[0006]目前海洋建筑物逐漸走向深水化、大型化，場地條件越來越復(fù)雜，施工難度也在增加，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式在深水防波堤的石材使用量、地基適用性以及結(jié)構(gòu)環(huán)保性等問題上存在諸多限制，已不能滿足工程要求。因此能適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)條件，節(jié)約石材或混凝土，環(huán)境友好型的深水防波堤開發(fā)研究變得十分緊迫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提出一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)固、建造簡易、可適用于深水水域的半透水防波堤及其成型方法。
[0008]本發(fā)明提供的一種半透水防波堤，其成型于水下，其包括堤身、倒濾層、護(hù)面結(jié)構(gòu)和防浪墻，其中，所述堤身為防波堤的主體，倒濾層鋪設(shè)于堤身上，在倒濾層上方鋪設(shè)護(hù)面結(jié)構(gòu)形成抗浪結(jié)構(gòu)，所述防浪墻安裝鋪設(shè)于堤身的頂部。所述堤身內(nèi)部填充若干個(gè)沙袋，所述沙袋中填充砂石，所述沙袋水上施工并堆砌在堤身的邊緣形成水下圍堰，以防護(hù)回填料流失并加固堤身的側(cè)邊。[0009 ]優(yōu)選地，所述沙袋呈管狀，若干個(gè)沙袋沿堤身邊緣相互層疊堆砌。
[0010]優(yōu)選地，所述沙袋上覆蓋土工管帶，所述土工管帶堆砌于沙袋上方，所述土工管帶通過砂栗吹砂成型，并堆砌形成陸上圍堰。所述土工管帶由透水透氣高強(qiáng)土工織物封閉成袋并吹砂形成。
[0011]優(yōu)選地，所述堤身內(nèi)部填充有回填料，所述回填料為海砂、砂土、卵石、碎石。
[0012]優(yōu)選地，所述防浪墻安裝于堤身的頂部，并與堤身外側(cè)的護(hù)面結(jié)構(gòu)相抵并緊密結(jié)合，使得防浪墻穩(wěn)固地安裝堤身上，提高整體的防浪穩(wěn)固性。
[0013]—種半透水防波堤的成型方法，其包括以下步驟:
[0014]I)在沙袋中填入砂石后密封；
[0015]2)將密封的沙袋投入水中堆砌排列在堤身邊緣，形成水下分級圍堰；
[0016]3)待水下分級圍堰形成，向圍堰中拋填回填料至分級圍堰頂部，圍堰內(nèi)部回填料出水；
[0017]4)在出水后的沙袋頂部兩側(cè)鋪設(shè)土工管帶，在土工管帶中投入一定比例混合的海水和砂料，縫合形成封閉透水的土工管帶，土工管帶自身將內(nèi)部海水排出后留下砂料，多層土工管帶相互堆疊形成陸上分級圍堰；
[0018]5)采用陸上施工或水上施工或兩者結(jié)合的方式向陸上分級圍堰中回填回填料至設(shè)計(jì)標(biāo)尚;
[0019]6)依次成型倒濾層、護(hù)面結(jié)構(gòu)和防浪墻，即可成型所述半透水防波堤。
[0020]優(yōu)選地，在沙袋外側(cè)或內(nèi)側(cè)鋪設(shè)土工布或倒濾層，組成倒濾結(jié)構(gòu)。
[0021 ]優(yōu)選地，在防波堤的堤頂安裝防浪墻；防波堤的外側(cè)鋪設(shè)護(hù)面結(jié)構(gòu)形成防波堤抗浪結(jié)構(gòu)。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種半透水防波堤，采用多級堆疊的方式，分層成型防波堤，包括堤心、沙袋、土工管帶層等，管狀沙袋和土工管帶分別堆砌于堤身的邊緣，防護(hù)堤心的回填料，避免其滲漏，加固堤身邊緣，提高堤身的抗滑穩(wěn)定性，起到加強(qiáng)筋的作用，提升防波堤的整體穩(wěn)定性。另外，通過沙袋或土工管帶填充砂土等硬質(zhì)填料進(jìn)行層層堆疊，既不會(huì)使得砂土流失，具有良好的環(huán)境友好性，不會(huì)因砂土流失而造成潰堤；同時(shí)，在防波堤的成型方法上，通過水上開體船裝填砂土入沙袋中，自動(dòng)化操作，無需水下作業(yè)，提高了堤身成型的效率，提升了施工的安全性和穩(wěn)定性。堤身具有半透水特性，尤其適合深海潮汐電站蓄水防浪防波堤的建筑。同時(shí)，減少了混凝土和堤心石的使用，降低了建筑成本，可因地制宜地利用沿岸的碎石料或砂石，取材方便，且地基適用性強(qiáng)，適用于軟基地質(zhì)海岸或石料來源缺乏的地區(qū)。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明一種半透水防波堤的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0025]參照圖1所示，本發(fā)明提供的一種半透水防波堤，其成型于水下，其包括堤身1、倒濾層2、護(hù)面結(jié)構(gòu)3和防浪墻4，其中，所述堤身I為防波堤的主體，倒濾層2鋪設(shè)于堤身上，在倒濾層2上方鋪設(shè)護(hù)面結(jié)構(gòu)3形成抗浪結(jié)構(gòu)，所述防浪墻4安裝鋪設(shè)于堤身的頂部。
[0026]所述防波堤呈梯形，其由多種填料堆砌而成，包括多層堆疊防護(hù)結(jié)構(gòu)，在堤身的內(nèi)部堤心填充砂質(zhì)回填料或小礫石，堤心內(nèi)部的回填料堆砌成梯形，將大致的防波堤的外形堆砌成型，回填料可就地取材，減小混凝土和堤心石的用量，因地制宜地采用基料作為堤心填充，海砂或卵石等回填料作為防波堤的主體，由于采用小顆粒填充物，堤身滲透系數(shù)小透水性弱。
[0027]在堤身I內(nèi)部填充若干個(gè)沙袋10，所述沙袋10中填充砂石，所述沙袋10堆砌在堤身I的邊緣形成水下圍堰，以加固堤身I的側(cè)邊。所述沙袋10呈管狀，若干個(gè)沙袋10沿堤身I邊緣相互層疊堆砌。所述堤身I內(nèi)部填充有回填料，所述回填料為海砂、砂土、卵石、碎石。所述沙袋10沿堤身I的邊緣層疊堆砌，管狀沙袋10便于穩(wěn)固堆疊，接觸面積大，裝袋方便，通過壓痕縫線將充滿砂石的沙袋進(jìn)行密封，密封后將沙袋鋪平，并將其投入水中，多個(gè)沙袋堆疊在堤身的邊緣，對堤心內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固和密封，防止堤心回填料的流失，起到防護(hù)和阻擋作用，既加固了堤身的邊緣，又防止堤心回填料流失。
[0028]在所述沙袋10上覆蓋土工管帶12，所述土工管帶12堆砌于沙袋10上方，形成陸上圍堰。所述土工管帶12由砂栗吹入砂石形成。沙袋10和土工管帶12具有多重作用，一是由沙袋形成水下圍堰，將回填料沉積而成的堤心圍閉，避免其卸漏而造成潰壩；另一方面，由于沙袋本身自重大，可在施工期抵抗較大的波浪，故建造這種防波堤，在施工期間不需要額外防護(hù)，節(jié)約成本和工期；同時(shí)，沙袋和土工管帶的裝填可在裝沙船上完成，受到風(fēng)浪天氣等外界因素影響小，采用密封沙袋堆疊在堤心的邊緣，也無需受水內(nèi)環(huán)境和深度的影響，工程操作難度大大降低，只需要裝袋定位投放入水即可，免去了水下建筑的風(fēng)險(xiǎn)和維護(hù)，管狀沙袋的直徑為2m-5m，長度為10m-30m。土工管帶直徑為為lm-3m，長度為20m-100m。
[0029]沙袋和土工管帶的作用相同，都是為了形成圍堰結(jié)構(gòu)，區(qū)別在于:兩者的結(jié)構(gòu)不同，沙袋是高強(qiáng)土工布裝砂折疊之后縫合邊界形成沙袋結(jié)構(gòu)，土工管帶是成品。結(jié)構(gòu)尺寸不一樣，沙袋的尺寸取決于開體駁船的尺寸，一般可以達(dá)到20-30m，斷面高度可以達(dá)到1.5-2m左右，土工管帶的尺寸取決于現(xiàn)場條件，吹砂能力等，一般長度可以到50m或者更長，斷面高度可以到2m-3m甚至更高。施工方法不同，沙袋主要是采用的海上開體駁船施工方式，可以形成深水中的圍堰結(jié)構(gòu)，土工管帶采用的一般是陸上施工方式，或者結(jié)合海上施工方式，要求水深淺，通過砂栗直接往里面灌砂水混合物，排出水后，剩下的砂和土工管帶形成圍堰。填料不同，沙袋中一般可以是干砂或小碎石等顆粒物，土工管帶中主要是砂水混合物，然后通過土工管帶本身將水濾出，剩下砂礫。土工管帶(Geo-tube)以及使用該產(chǎn)品陸上向其內(nèi)部吹砂形成圍堰結(jié)構(gòu)，施工迅速，抗風(fēng)浪能力強(qiáng)，施工期無需防護(hù)。
[