專利名稱：樁群透水框架壩及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航道整治技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種用于航道整治工程的筑壩、汊道促淤及生態(tài)工程的樁群透水框架壩及其施工方法。
背景技術(shù)：
自上世紀(jì)九十年代中期以來，隨著長(zhǎng)江干線(特別是中下游)航道整治工程大幕的拉開，長(zhǎng)江航道進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期，航道條件及貨運(yùn)量大大增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)，自2005年以來，連續(xù)七年居世界內(nèi)河之首。目前，長(zhǎng)江中下游河道整治工程多采用實(shí)體丁壩來束水攻沙，從而達(dá)到整治淺灘的目的。雖然實(shí)體丁壩取得了較好的工程效果，但存在以下不足①耗用石材、木材等建筑 材料較多，工程量較大；②水流遇實(shí)體丁壩受阻，能量大部分集中在壩體上，流態(tài)轉(zhuǎn)變成環(huán)流、回流等，對(duì)河槽水流形成較大的約束，引起壩頭水流流速異常增大，壩基生根困難，需要多年的搶護(hù)才會(huì)穩(wěn)定；③實(shí)體丁壩占據(jù)了河流的自然空間，限制了河道過洪能力，破壞了灘槽的水沙平衡，使河槽的負(fù)擔(dān)加重；④實(shí)體非淹沒丁壩遇大洪水，一旦漫頂會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p失，因此受防洪標(biāo)準(zhǔn)的限制較大；⑤護(hù)根、護(hù)底和護(hù)坡有時(shí)要用大量的沉排，對(duì)河底生態(tài)破壞嚴(yán)重。在全國(guó)各大流域河道治理以及主要航道和河口治理工程中均應(yīng)用有透水丁壩，尤其是鋼筋混凝土樁壩應(yīng)用最為廣泛。透水樁壩是用鉆孔、振動(dòng)、水力沖孔等工藝將預(yù)制或澆注混凝土樁插入河床深處，并按一定間隔排列形成透水丁壩。它除具有一定的挑流控導(dǎo)河勢(shì)的作用外，還能起到減緩過壩水流流速，使泥沙在壩后沉降，能夠充分利用洪水淤灘刷槽的特點(diǎn)，有目的地落淤造灘。同時(shí)，它還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工機(jī)械化程度高、運(yùn)用安全可靠、可適應(yīng)各種洪水標(biāo)準(zhǔn)、保護(hù)生態(tài)、賠償費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，但作為我國(guó)內(nèi)河貨運(yùn)量之首的長(zhǎng)江由于水流條件較為復(fù)雜，水量較大，透水樁壩不適合在長(zhǎng)江干線的航道整治工程中應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要解決上述背景技術(shù)的不足，提供一種樁群透水框架壩及其施工方法，使其能夠應(yīng)用在水量大、水流條件復(fù)雜、并且防洪要求高的河道的治理工程。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種樁群透水框架壩，它包括透水框架，其特征在于在施工河流中打設(shè)多個(gè)豎向壩樁，相鄰的豎向壩樁之間設(shè)有網(wǎng)格，所述豎向壩樁和網(wǎng)格構(gòu)成封閉區(qū)間，所述透水框架放置于網(wǎng)格內(nèi)。所述的豎向壩樁之間設(shè)有橫向梁，橫向梁可用以保證豎向壩樁之間的穩(wěn)固性。所述的豎向壩樁外壁設(shè)有限位裝置，所述限位裝置設(shè)置在施工河流的下游，所述限位裝置為透水框架，限位裝置的作用在于當(dāng)河水水流較大時(shí)，對(duì)整個(gè)樁群透水框架壩起到支撐作用。一種基于上述所述的樁群透水框架壩的施工方法，其特征在于包含以下步驟
I)、在預(yù)施工河流內(nèi)打設(shè)豎向壩樁；2)、相鄰的豎向壩樁之間設(shè)有網(wǎng)格，豎向壩樁和網(wǎng)格構(gòu)成封閉區(qū)間；3)、選擇合適的透水框架，將透水框架拋投到網(wǎng)格內(nèi)，形成單元透水框架；4)、重復(fù)施工步驟3，拋投其他的透水框架至網(wǎng)格內(nèi)，使單元透水框架形成樁群透水框架壩。根據(jù)河流水流的大小，在河流的逆向方向，沿豎向壩樁外壁拋投透水框架。本發(fā)明作為一種新型的航道整治技術(shù)，其減速落淤作用十分明顯，通過在透水框架外圍設(shè)置的網(wǎng)格和由豎向壩樁胃腸道餓框架外殼，使其不易下沉、上浮或移動(dòng)，其結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，工程壽命更長(zhǎng)，并具有生態(tài)環(huán)保的特點(diǎn)；本發(fā)明中的構(gòu)造簡(jiǎn)單，其各個(gè)零件可以在工廠內(nèi)批量性生產(chǎn)，且施工簡(jiǎn)單、成本低，是一種值得大力推廣的新型航道整治技術(shù)。·


圖I是本發(fā)明中單元透水框架壩結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明中網(wǎng)格平面示意圖；圖3是本發(fā)明中四邊透水框架結(jié)構(gòu)示意圖一；圖4是本發(fā)明中四邊透水框架結(jié)構(gòu)示意圖二。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，便于清楚地了解本發(fā)明，但它們不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成限定。如圖I所示的一種樁群透水框架壩，它包括豎向壩樁I、網(wǎng)格2、透水框架3，豎向壩樁I預(yù)先打設(shè)在在施工河流中，在豎向壩樁I之間設(shè)有用于保證豎向壩樁I之間的穩(wěn)定性的橫向梁(圖中未標(biāo)出)，相鄰的豎向壩樁之間設(shè)有網(wǎng)格2 (網(wǎng)格2的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示)，豎向壩樁I和網(wǎng)格2構(gòu)成封閉區(qū)間，透水框架3放置于網(wǎng)格2內(nèi)，豎向壩樁I的外壁設(shè)有由透水框架構(gòu)成的限位裝置4，限位裝置4設(shè)置在施工河流的下游當(dāng)在水流流速較大的洪水期施工時(shí)，限位裝置4可對(duì)整個(gè)樁群透水框架壩起到支撐作用；當(dāng)在水流流速較小的枯水期施工時(shí)，限位裝置4可以不用設(shè)置，這是因?yàn)樵诳菟緯r(shí)，水流流速較小，不需要限位裝置4對(duì)樁群透水框架壩進(jìn)行支撐，在枯水期到洪水期這段時(shí)間內(nèi)，透水框架3將會(huì)發(fā)揮防沖促淤的效果，在后方產(chǎn)生淤積，當(dāng)洪水期來臨時(shí)，透水框架3周圍產(chǎn)生的淤泥已經(jīng)起到對(duì)樁群透水框架壩的支撐限位作用，因此在水流較小的枯水期施工時(shí)，可以不用設(shè)置限位裝置4 ;另外，當(dāng)壩高本身比較低的時(shí)候，也不需要設(shè)置限位裝置4。本發(fā)明包含豎向壩樁I、網(wǎng)格2、透水框架3三個(gè)單體，其中透水框架3是樁群透水框架壩的實(shí)質(zhì)和主體，壩樁I和網(wǎng)格3都是用來固定透水框架3的，使其形成一個(gè)整體壩體形狀，具體為其中的每幾個(gè)豎向壩樁I可圍成一個(gè)區(qū)域，所示區(qū)域的其內(nèi)部空間需保證能套入透水框架3，透水框架3設(shè)置在區(qū)域內(nèi)，在豎向壩樁I圍成的區(qū)域和透水框架3之間設(shè)有網(wǎng)格2，豎向壩樁I主要是用來固定透水框架3的位置，網(wǎng)格2主要是根據(jù)透水框架3的尺寸來確定其尺寸，用來防止透水框架3在水流的沖擊下漏出網(wǎng)格2的內(nèi)部區(qū)域。豎向壩樁I的結(jié)構(gòu)形式可選為PHC樁或鉆孔灌注樁，本實(shí)施例中豎向壩樁I的結(jié)構(gòu)形式為PHC樁，PHC樁的樁身強(qiáng)度高，承壓力高，能抵抗較大的抗裂彎矩，具有較強(qiáng)的工作性能，樁身能在嚴(yán)劣的施工環(huán)境下保持完好，大大減少裂樁，斷樁事故的發(fā)生，且可由專業(yè)廠家大批量自動(dòng)化生產(chǎn)，樁身質(zhì)量穩(wěn)定可靠；在靜壓施工時(shí)，施工現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)潔，無污染、無噪音，能保障文明施工；由于PHC樁的單樁承載力相對(duì)較高，其環(huán)形截面所耗混凝土量較少，因而單位承載力造價(jià)最省。本實(shí)施例中，所述的網(wǎng)格2為透水鋼格柵。透水框架3的結(jié)構(gòu)型式為四邊透水框架、四面六邊透水框架或其它非封閉式透水框架，本實(shí)施例中透水框架3選擇為四邊透水框架，如圖3、圖4所示，四邊透水框架是中部具有單層四方框結(jié)構(gòu)的開放式的透水構(gòu)件。四根平行的桿件3. I不在同一平面內(nèi)；四根平行的桿件3. I構(gòu)成方框的頂端桿；相鄰的頂端桿的中部之間由連接桿3. 2連接，四根連接桿3. 2在同一平面內(nèi)，四根連接桿3. 2可設(shè)置多層，四根連接桿3. 2及四根頂端桿之間 構(gòu)成四邊透水框架。經(jīng)研究，透水框架消能減速、防沖促淤的作用主要是因?yàn)槠渚哂羞m當(dāng)?shù)耐杆?，這與透水框架的空隙率有關(guān)。四邊形透水框架為非封閉式框架，其空間較大，在堆積時(shí)，相互之間勾連作用強(qiáng)，堆積效果及穩(wěn)定性更好，還可拓寬框架的適用范圍，由于框架間勾連性較好，可更好地適應(yīng)于較陡、地形復(fù)雜的河床或岸坡，可用于筑透水壩，可用于養(yǎng)灘工程等。四邊透水框架可在工廠預(yù)制，進(jìn)行大批量生產(chǎn)，可提高施工效率。一種基于上述所述的樁群透水框架壩的施工方法，包含以下步驟I)、根據(jù)水流流速及泥沙級(jí)配確定透水壩的空隙率，確定透水框架3結(jié)構(gòu)型式及尺寸；勘測(cè)工程區(qū)域的地質(zhì)條件，確定豎向壩樁I的結(jié)構(gòu)型式、深度及管徑，然后進(jìn)行樁群透水框架壩進(jìn)一步的設(shè)計(jì)，選擇尺寸合適的網(wǎng)格；2)、相鄰的豎向壩樁I之間設(shè)有網(wǎng)格2，豎向壩樁I和網(wǎng)格2構(gòu)成封閉區(qū)間；3)、把透水框架3拋投到網(wǎng)格內(nèi)，形成單元透水框架； 4)、重復(fù)施工步驟3，拋投其他的透水框架3至網(wǎng)格2內(nèi)，使單元透水框架形成樁群透水框架壩。當(dāng)在洪水季，河流較大時(shí)，在河流的逆向方向，沿豎向壩樁外壁拋投透水框架3。本實(shí)施例中，豎向壩樁I可以根據(jù)工程需要選擇不同的結(jié)構(gòu)型式，調(diào)節(jié)管徑大小、間距及深度等；網(wǎng)格2可以根據(jù)工程需要選擇不同的結(jié)構(gòu)型式，調(diào)節(jié)孔徑及單個(gè)寬度；透水框架3也可以根據(jù)工程設(shè)計(jì)中透水孔隙率的需要，選用不同的結(jié)構(gòu)型式及尺寸。以上結(jié)合最佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不局限于以上揭示的實(shí)施例，而應(yīng)當(dāng)涵蓋各種根據(jù)本發(fā)明的本質(zhì)進(jìn)行的修改、等效組合。
權(quán)利要求
1.一種樁群透水框架壩，它包括透水框架，其特征在于在施工河流中打設(shè)多個(gè)豎向壩樁，相鄰的豎向壩樁之間設(shè)有網(wǎng)格，所述豎向壩樁和網(wǎng)格構(gòu)成封閉區(qū)間，所述透水框架放置于網(wǎng)格內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的樁群透水框架壩，其特征在于所述的豎向壩樁之間設(shè)有橫向梁。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的樁群透水框架壩，其特征在于所述的豎向壩樁外壁設(shè)有限位裝置，所述限位裝置設(shè)置在施工河流的下游，所述限位裝置為透水框架。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的樁群透水框架壩，其特征在于所述的豎向壩樁的結(jié)構(gòu)形式為PHC樁或鉆孔灌注樁。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的樁群透水框架壩，其特征在于所述的網(wǎng)格為透水鋼格柵。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的樁群透水框架壩，其特征在于所述透水框架的結(jié)構(gòu)型式為四邊透水框架、四面六邊透水框架或非封閉式透水框架。
7.一種基于上述所述的樁群透水框架壩的施工方法，其特征在于包含以下步驟 1)、在預(yù)施工河流內(nèi)打設(shè)豎向壩樁； 2)、相鄰的豎向壩樁之間設(shè)有網(wǎng)格，豎向壩樁和網(wǎng)格構(gòu)成封閉區(qū)間； 3)、選擇合適的透水框架，將透水框架拋投到網(wǎng)格內(nèi)，形成單元透水框架； 4)、重復(fù)施工步驟3，拋投其他的透水框架至網(wǎng)格內(nèi)，使單元透水框架形成樁群透水框架壩。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的樁群透水框架壩的施工方法，其特征在于在河流的逆向方向，沿豎向壩樁外壁拋投透水框架。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種樁群透水框架壩及其施工方法，它通過在預(yù)施工河流內(nèi)打設(shè)豎向壩樁，在相鄰的豎向壩樁之間設(shè)有網(wǎng)格，豎向壩樁和網(wǎng)格構(gòu)成封閉區(qū)間，再將透水框架拋投到網(wǎng)格內(nèi)，形成單元透水框架,然后再拋投其他的透水框架至網(wǎng)格內(nèi)，使單元透水框架形成樁群透水框架壩。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、工程壽命長(zhǎng)、生態(tài)環(huán)保、施工方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E02B3/02GK102912762SQ20121042393
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者劉懷漢, 譚倫武, 鄭驚濤, 雷國(guó)平, 余珍 申請(qǐng)人:長(zhǎng)江航道規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院