[发明专利]工厂化制造堤坝构件及快速建筑堤坝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及堤坝建筑，尤其是软弱地基上快速筑堤的方法。属于堤坝建造技术。 

背景技术

堤坝是堤和坝的总称，也泛指防水拦水的建筑物和构筑物，地球上有漫长的海岸线，沿岸滩涂资源极为丰富，要抵御潮水和波浪的侵蚀。堤坝是其极为重要的工程设施。在天然软土地基上建造堤坝，必然受制于天然地基土的物理力学性质，由于沿海土质含水量高，地基承载力低，渗透系数小，固结缓慢，灵敏度高，必须控制加荷速度，待地基承载力缓慢提高了，才能往上加荷。这就限制了堤坝的填筑高度和施工速度，并影响着堤坝的稳定和安全。 

传统软弱地基上的堤坝在设计和施工中方法陈旧、材料单一，存在着易沉陷、滑移、渗漏、倒塌等诸多的问题。往往坡度缓、方量大、土方堆不高。而且石材紧缺、运距远、建造工期漫长、可靠性差。是海岸工程中长期以来亟需解决的难题。本发明是国家自然科学基金(40406019)、(11171306)、(10471069)和浙江省自然科学基金(599057)、(M503164)、(Y505041)项目基础上的成果。 

发明内容

针对上述问题，为了快速筑堤，提出工厂化制造堤坝构件，堤坝快速建筑的新方法。做到安全适用、经济合理、质量可靠。 

本发明的方案是：测量放样、堤基处理、仪器埋设、堤坝构件预制、堤坝骨架搭置、土方输入、排水固结、沉移观察、堤坝表面处理、护坡和植被，其特征是：A.在测量放样好的堤基上铺土工布，在土工布上抛砂垫层和插设竖向塑料排水带或砂井，形成水平和垂直的排水通道；B.埋设仪器，设置标志，铺设抽真空管道，覆盖至少两层封闭薄膜，做好周边的密封沟槽，安装真空泵，连接抽真空管道，在密封膜下抽真空，使膜内外形成压差，在负超静水压力下排水固结；C.在覆盖的薄膜上抛上二次砂垫层，在堤基沉降部位铺砂垫层并平整，使堤基下卧的土体压缩；D.搭置堤坝构件，并互相联接形成堤坝骨架，一边抽真空，一边把土方输入堤坝骨架内；E.在分层搭置堤坝构件和输入土方的过程中，观察堤坝的沉移情况，进行分层填筑，保持堤坝整体平衡；F.用轻质材料填充或掺于土方中填充堤坝，将基底压力控制在地基容许承载力的范围内，以保证其沉降一致，地基稳定不受破坏；G.在堤坝稳定后做好堤坝顶的表面铺设处理，在迎水面用混凝土形成护坡和砌筑防浪墙，H.在内坡堆足闭气土方，并做好植被。 

所述的测量放样定位采用GPS定位系统。水上测量放样以及进行水下土工布铺设、水下塑料排水带插设和砂垫层等水下施工定位，均采用GPS实时差分定位系统。 

所述的土工布，又称土工织物，它是由合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料。土工布具有优秀的过滤、排水、隔离、加筋、防渗、防护作用，具有重量轻、抗拉强度高、渗透性好、耐高温、抗冷冻、耐老化、耐腐蚀。土工布成品一般宽度为4-6米，长度为50-100米，施工前对土工布进行拼接，采用土工布铺设船进行水下土工布铺设。 

所述的塑料排水带和砂井是堤基的竖向排水通道。塑料排水带是由不同截面形状的连续塑料芯板外面包裹非织造土工织物(滤膜)而成。芯板的原材料为聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯。芯板截面有多种型式，常见的有城垛式、和乳头式等。芯板起骨架作用，截面形成的纵向沟槽供通水之用，而滤膜多为涤纶无纺织物，作用是滤土、透水。塑料排水带的宽度一般为100mm，厚度3.5～4mm，每卷长100～200m，每米重约0.125kg。陆上施工采用塑料排水带打设机，水下施工采用塑料排水带插设船进行。 

所述的轻质材料为取材容易、便于施工、容重小的各种材料。用轻质材料直接填充或掺于土方中，置于堤坝的易沉陷部位。采用沉移观察和有限元分析相结合的方法，将堤坝基底压力控制在地基容许承载力的范围内，以保证其沉降一致，地基稳定不受破坏，避免出现不均匀沉降。在工厂化制造堤坝构件时，选用泡沫塑料作为轻质材料，为提高强度，可添加强剂。如聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺等发泡，这些材料发泡倍数大(可达80倍左右)、价格低、重量轻(0.2-0.4kN／m3)、强度高(抗压力0.35Mpa,抗弯强度0.3-0.5Mpa)、抗渗透性好(吸水率0.0-0.2g／100cm2)、化学稳定性能好。在施工现场可选用轻质材料填入或掺入土方中，设于易沉移滑动的部位，以调整重量，使软弱地基受力平衡。