取湖底粘土筑快速固结的临水平台工艺方法.pdf

本发明涉及一种取湖底粘土筑快速固结的临水平台工艺方法。该方法不用常规冲填法施工，而是从湖底整块取土运至湖边堆筑，具体包括以下步骤：开挖航道、筑防浪堤、湖底取土、土料运输、卸土、推运平整土料和回填航道。所述临水平台为沿湖泊岸线的平台，可根据需要设计为各种形状，宽度为10-300米，临水平台处水深为1-3米，其顶高程高于正常水位不小于0.5米。本方法可采用内湖常规驳船经航道直接运送块石至填筑面，机械抛投，降低了劳动强度，缩短了施工期；可实现从湖底取粘土在湖泊岸线形成能够快速固结，填筑结束后即能满足湖岸稳定及承载要求的临水平台。本发明方法同从陆地取土填平台相比可减少投资30-50％，同从湖底吸泥再二次固结相比，可减少投资200-300％。

1、  取湖底粘土筑快速固结的临水平台工艺方法，其特征在于包括如下操作步骤：
(1)预设填筑区域
预设沿湖泊岸线的临水平台填筑区域；
(2)、开挖航道
沿临水平台填筑区域临水侧开挖航道，所述航道一端伸入湖中的取土区；利用航道开挖土方在航道内侧同期填筑临水平台内分隔围堰；
(3)筑防浪堤
在航道外侧、临水平台前缘，抛填块石填防浪堤；
(4)湖底取土
在离湖泊岸线不小于300米距离外，由设置在船上的透水格栅式液压抓斗成块挖取湖底粘土；
(5)土料运输
湖底粘土由泥驳经T形航道由取土区运至临水平台填筑区域；
(6)卸土
液压反铲挖掘机在临水平台分隔围堰上从航道内运土泥驳就近卸土至临水平台填筑区域；
(7)推运平整土料
分隔围堰将平台填筑区域分为两块以上的区域，排干分隔围堰范围内积水，由水下施工转变为旱地条件下运送平整土方；重复步骤(3)、(4)、(5)、(6)完成分隔围堰内侧平台填筑；
(8)回填航道
在航道内侧已填平台上预堆湖底所取湖底粘土，再用湖底粘土回填航道形成要求形状的临水平台；
临水平台为沿湖泊岸线的平台，宽度为10-300米，临水平台处水深为1-3米，其顶高程高于正常水位不小于0.5米。

2、  根据权利要求1所述的取湖底粘土筑快速固结的临水平台工艺方法，其特征在于：所述航道为T形航道，T形航道的横向航道与临水平台填筑区域临水侧平行，另一侧航道伸入湖泊入的取土区；所述航道上口距堤脚距离不小于2m，航道底宽为8-12m，上口宽12-18m满足1条驳船卸料，另一条能通行要求，航道水深不小于2.5m。

3、  根据权利要求1或2所述的取湖底粘土筑快速固结的临水平台工艺方法，其特征在于：所述平台宽度大于40米，航道布置在平台填筑区域内；对平台宽度小于40米或平台填土压实度要求高宜将航道布置在平台填筑区域外，排干分隔围堰内积水，旱地条件下筑平台，最后拆除分隔围堰土方回填航道。

4、  根据权利要求1所述的取湖底粘土筑快速固结的临水平台工艺方法，其特征在于：所述防浪堤顶高程高于常水位0.5m，顶宽0.5-2m，外坡坡度为1:1.5，内坡坡度为1:1.3-1.5，内坡侧宜加抛碎石及黄砂0.3-0.6m形成反滤层。

5、  根据权利要求1所述的取湖底粘土筑快速固结的临水平台工艺方法，其特征在于：所述挖取湖底粘土的深度为1-3米。

6、  根据权利要求1所述的取湖底粘土筑快速固结的临水平台工艺方法，其特征在于：所述平台内分隔围堰顶高程高于常水位不小于0.5m，坡脚距航道上口不小于1m，边坡为水中倒土自然形成坡度，顶宽6-10m。

取湖底粘土筑快速固结的临水平台工艺方法
技术领域
本发明属于生态环境建设与保护技术领域，涉及土木工程，具体涉及一种从湖底取粘土筑快速固结的临水平台进行湖泊岸线综合整治的工艺方法。
背景技术
随着社会发展，加强对水环境整治的要求尤为迫切，结合防洪及景观需要，湖泊岸线整治经常要求在湖近岸填筑满足湖岸稳定和承载要求的岸脚平台、防浪林平台以及景观休闲平台等，但按照环境保护相关规定不得从陆地取土填湖，只能结合湖泊疏浚取湖底土填筑平台。
对小型湖泊或水塘一般将湖(塘)水排干后机械或人工取湖底土填筑。大中型河湖不可能将水排干，临水平台填筑一般采用冲填法施工，先在平台前缘采用抛石等方法形成围堰，在湖底取土区采用水力切割土体，将土块变成微小的土粒，以水为载体，用管道方式将小土粒输送至抛石围堰内达到设计高程。砂土组成颗粒较大，在自然状态下为单粒结构，在堆场能较快沉淀固结。粘土组成颗粒很小，一般为多个颗粒构成块状结构，粘土微小的土粒在堆场基本饱和的状态下，长时间不能凝聚固结形成大的持力土块。
砂土容易排水固结，但大多数湖底为粘土，常规方法从湖底吸粘土冲填堆筑临水平台存在以下几个问题：
(1)近岸处湖水较浅，平台前缘抛石围堰抛投困难；
(2)冲填粘土大量渗漏、严重回流，对湖水造成大面积污染；
(3)考虑亲水性要求，临水平台顶面仅略高于一般湖水位，汛期短时全部淹没于水下，排水条件差，土体长时间不能固结，不能满足湖岸稳定要求及人群上平台休闲观光承载要求；
(4)从湖底冲填的粘土工程性能很差，冲填后需要花费大量经费进行固结处理，如表面铺设砂层，打插排水板再加上堆载或真空排水固结等措施，如此，一般仍需几年才能固结。
针对常规冲填法从湖底取粘土筑临水平台存在的问题，提出取土时不破坏粘土块现有构架、运送土料尽量保持原土块结构、改善堆场土体固结条件的理念。在摸清湖底土料性能的前提下，通过改变取土、运土、卸土和平整方式，尽量减少破坏土粒构架，结合运土航道布置，改善堆场固结条件及防护措施，合理选择工艺参数及各种机械匹配，在合理造价的基础上，从湖底取粘土填筑能快速固结，满足湖岸稳定及景观平台承重要求的临水平台。
发明内容
为了解决从湖底取粘土填筑快速固结的临水平台，并满足湖岸稳定及景观平台承重要求的问题，本发明提供一种取湖底粘土筑快速固结的临水平台工艺方法。
本发明取湖底粘土筑快速固结的临水平台工艺方法的工艺流程为：开挖航道——筑防浪堤——湖底取土——土料运输——卸土——推运平整土料——回填航道。
具体操作步骤如下：
(1)预设填筑区域
预设沿湖泊岸线的临水平台填筑区域；
(2)、开挖航道
沿临水平台填筑区域临水侧开挖航道，所述航道一端伸入湖中的取土区；利用航道开挖土方在航道内侧同期填筑临水平台内分隔围堰；
(3)筑防浪堤
在航道外侧、临水平台前缘，抛填块石填防浪堤；
(4)湖底取土
在离湖泊岸线不小于300米距离外，由设置在船上的透水格栅式液压抓斗成块挖取湖底粘土；
(5)土料运输
湖底粘土由泥驳经T形航道由取土区运至临水平台填筑区域；
(6)卸土
液压反铲挖掘机在临水平台分隔围堰上从航道内运土泥驳就近卸土至临水平台填筑区域；
(7)推运平整土料
分隔围堰将平台填筑区域分为两块以上的区域，排干分隔围堰范围内积水，由水下施工转变为旱地条件下运送平整土方；重复步骤(3)、(4)、(5)、(6)完成分隔围堰内侧平台填筑；
(8)回填航道
在航道内侧已填平台上预堆湖底所取湖底粘土，再用湖底粘土回填航道形成要求形状的临水平台；
临水平台为沿湖泊岸线的平台，宽度为10-300米，临水平台处水深为1-3米，其顶高程高于正常水位不小于0.5米。
所述航道为T形航道，T形航道的横向航道与临水平台填筑区域临水侧平行，另一侧航道伸入湖泊入的取土区；所述航道上口距堤脚距离不小于2m，航道底宽为8-12m，上口宽12-18m满足1条驳船卸料，另一条能通行要求，航道水深不小于2.5m。
所述平台宽度大于40米，航道布置在平台填筑区域内；对平台宽度小于40米或平台填土压实度要求高宜将航道布置在平台填筑区域外，排干分隔围堰内积水，旱地条件下筑平台，最后拆除分隔围堰土方回填航道。
防浪堤顶高程高于常水位0.5m，顶宽0.5-2m，外坡坡度为1：1.5，内坡坡度为1：1.3-1.5，内坡侧宜加抛碎石及黄砂0.3-0.6m形成反滤层。
挖取湖底粘土的深度为1-3米。
平台内分隔围堰顶高程高于常水位不小于0.5m，坡脚距航道上口不小于1m，边坡为水中倒土自然形成坡度，顶宽6-10m。
本发明的有益技术效果体现在下述几个方面：
(1)近岸平台范围湖水较浅，常规冲填方法抛石防浪堤需二次转运人工抛投形成。本方法可采用内湖常规驳船经航道直接运送块石至填筑面，机械抛投，降低了劳动强度，缩短了施工期；
(2)采用透水格栅式的液压抓斗或液压反铲取土，从湖底抓土过程中土体挤压自动排除铲斗内积水，抓斗或反铲提出水面表面湖水也自动排除，抓斗或铲斗内土体除表层外大部分在取土过程中不与湖水接触，湖底土体仍维持原土块结构直接卸入紧靠的泥驳上；即快速从湖底取出保持原土体结构的土料，从而避免冲填法施工水力切割土体结构产生大量微细土粒，以及由此产生对湖水的大面积污染；
(3)利用航道开挖土方形成围堰将平台填筑区域分为两块以上的区域，排干围堰范围内积水，将水下施工转变为旱地施工，可采用通用土方机械推运平整土方。在已填平台上预堆湖底所取土料，也由通用土方机械回填航道形成要求形状的平台；
(4)采用本发明的工艺方法施工，可实现从湖底取粘土在湖泊岸线形成能够快速固结，填筑结束后即能满足湖岸稳定及承载要求的临水平台。新填平台不需二次采用堆载或真空排水等固结措施，同从陆地取土填平台相比可减少投资30-50％，同从湖底吸泥再二次固结相比，可减少投资200-300％。
附图说明
图1为本发明施工平面布置示意图；
图2为本发明格栅式液压抓斗湖底取粘土工艺示意图；
图3为本发明抛石船筑防浪堤工艺示意图；
图4为本发明反铲挖掘机卸土筑平台工艺示意图；
图5为本发明推土机回填航道工艺示意图。
图6为本发明实例2施工平面布置示意图。
图中标号说明如下：
1 临水平台，2 航道，3 取土区，4 防浪堤，5 分隔围堰，6 透水格栅式液压抓斗，7 泥驳，8 抛石船，9 石驳，10 液压反铲挖掘机，11 推土机，12预堆土料。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地描述。
实施例1：
我国五大淡水湖之一的某湖泊沿湖岸线防洪标准不足、湖岸崩塌严重、水土流失加剧、沿湖生态环境恶化等问题十分突出，亟需进行沿湖岸线防洪及生态修复工程建设。结合滨湖城市防洪及景观要求，需要在沿湖岸线筑临水防浪林及景观平台。按环境保护有关规定，不能从陆地取土填筑湖内临水平台，只能从湖底取土填筑。
经过大面积地质勘查，湖底为粘土，没有发现易于固结的砂土，采用常规冲填方法从湖底吸泥所筑平台，长时间不能固结，而采用真空排水等固结工艺缩短固结时间，造价非常昂贵，仍难以满足防洪及景观平台快速固结要求。针对常规冲填法土体难以固结的机理分析，采用本发明取湖底粘土填筑满足湖岸稳定及景观平台承重要求的临水平台新的工艺方法，为了验证工艺方法的可靠性，选取963m岸线作为试验段，进行现场试验研究。湖水位一般为8.2-9.2m，十年一遇洪水位为11.6m，结合亲水及湖岸坡稳定要求，试验段临水平台1前缘顶高程为9.5m，湖岸脚处为11.5m，填筑区水深1-2m，临水平台1宽度70-100m(宽度大于40米)，填筑土方量12.8万m³，见图1。
开挖航道
沿临水平台1填筑区域临水侧开挖航道2，航道2为T形航道，T形航道的横向航道与临水平台1填筑区域临水侧平行，另一侧航道伸入湖中的取土区3连通形成循环航线；航道上口距堤脚距离不小于2m，航道底宽为8-12m，上口宽12-18m满足1条驳船卸料，另一条能通行要求，航道水深不小于2.5m；利用航道开挖土方在航道内侧同期填筑临水平台内分隔围堰5；
筑防浪堤
由250t驳船9运输，在机动船8上设置8t起重抓斗，从驳船9抓取石料在航道外侧，临水平台前缘抛填形成防浪堤4，防浪堤4顶宽1m(可调整范围为0.5-2m)，防浪堤4顶高程高于常水位0.5m，内外边坡均为1：1.5(内坡坡度可调整范围为1：1.3-1.5)，内坡侧宜加抛碎石及黄砂0.3-0.6m形成反滤层，见图3。
湖底取土
在临水平台1前缘外800m处，由设置在500t机动船上透水格栅式液压抓斗6从取土区3取湖底粘土，抓斗为1.0m³，湖底取土深度控制在1-3m，见图2。
土料运输
湖底粘土由泥驳7经T形航道由取土区运至临水平台填筑区域；
卸土
利用航道开挖土方在内侧堆筑形成分隔围堰5，由1m³液压反铲挖掘机10在临水平台分隔围堰5上从航道2内运土泥驳7就近卸土至临水平台填筑区域；
推运平整土料
分隔围堰将平台填筑区域分为多块区域，排干分隔围堰范围内积水，由水下施工转变为旱地条件下运送平整土方；推土机11在旱地条件下推运平整完成内侧平台填筑，见图4；
回填航道
在已筑平台上预堆从湖底所取湖底粘土12，由推土机11推运回填平台填筑区域内运送石料和湖底粘土的航道2，见图5，形成满足设计要求的湖岸临水防浪林及临水平台。临水平台填筑完成后，大型机械即可自由行走，完全满足湖岸稳定及景观平台的承重要求。
实施例2：
位于实施例1同一湖泊岸线需修建伸入湖中约250m的渡江纪念广场，其基础平台6万m²，填筑量40万m³也采用该发明工艺方法取湖底粘土填筑。基础平台1对填筑土方压实度要求很高，分隔围堰5利用航道开挖土方就近水中倒土填筑无法分层压实，分隔围堰5同实施例1布置在平台填筑区域内难以满足工程要求。
具体施工平面布置图见图6，开挖航道2、湖底取土、土料运输、卸土、推运平整土料工序均同实施例1，将分隔围堰5布置在平台填筑区域外，并在分隔围堰5临水侧抛石防护，抽干分隔围堰5内积水，旱地条件下，凉晒湖底取土，按要求分层压实填筑平台1，边坡形成永久防护，最后拆除分隔围堰5土方，并利用回填平台填筑区域周边航道2，完成满足纪念广场建筑要求的临水平台。