一种装配式纵向过水土石围堰结构及其施工方法

本发明涉及水利工程施工，特别涉及一种装配式纵向过水土石围堰结构及其施工方法。

背景技术：

1、围堰是指在水利工程建设中，为建造永久性水利设施，修建的临时性围护结构。其作用是防止水和土进入建筑物的修建位置，同时将围堰内的水排干，形成干地施工条件，以便开挖基坑，修筑建筑物。围堰除作为正式建筑物的一部分外，一般在用完后即拆除。围堰根据堰体主要材料可划分为土石围堰、混凝土围堰、钢板桩围堰等。

2、土石围堰是一种由土石填筑而成的围堰，土石围堰可与截流戗堤结合，可利用开挖弃渣，并可直接利用主体工程开挖装运设备进行机械化快速施工，是我国应用最广泛的围堰形式。但是土石围堰抗冲刷能力较低，且占地面积大，一般多用于横向围堰，但在宽阔河床中，如有可靠的防冲保护措施，也可用于纵向围堰；另外土石围堰一般不用作过水围堰。

3、混凝土围堰一般在河床无覆盖层的岩面，且水压较高处使用。它的主要特点是耐冲刷，安全性大，防透水性好，可以考虑作为永久性结构物的一部分；但施工较困难、造价高，且混凝土围堰作为临时性结构时，后期拆除工程量大，且废弃混凝土块,既带来环境污染，又造成资源浪费。

4、钢板桩围堰是由带有锁口型钢，支撑杆和连接件组成，通过拼装和固定形成一道坚固的挡水防护墙。钢板桩围堰具有耐用、灵活和适应性强的特点；用途广泛。但是钢板桩围堰需要在堰体内部设置纵横向支撑，必要时还需增加斜支撑，占用堰体内部空间，同时围堰的平面尺寸不宜过大，常用于桥梁基础等平面尺寸不大的水上构筑物施工。

5、因此，开发一种装配式纵向过水土石围堰结构及其施工方法具有重大意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种装配式纵向过水土石围堰结构及其施工方法，以解决现有技术中存在的问题。

2、为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种装配式纵向过水土石围堰结构，包括若干h型钢柱、横向连接钢板、纵向连接钢板和土石体。

3、所述若干h型钢柱以矩阵形式排列。所述h型钢柱的腹板与横向平行。横向相邻的两根h型钢柱之间通过横向连接钢板固定连接。纵向相邻的两根h型钢柱之间通过纵向连接钢板固定连接。所述若干h型钢柱、横向连接钢板和纵向连接钢板围设出格构式堰体结构。所述土石体分层填筑于格构式堰体结构中。

4、进一步，还包括等边角钢直角连接件。横向相邻的两根h型钢柱相对的翼缘上固定有等边角钢直角连接件。横向连接钢板的两端分别与对应的等边角钢直角连接件固定连接。所述等边角钢直角连接件的一侧翼缘与h型钢柱的翼缘通过螺栓固定连接，另一侧翼缘与横向连接钢板的板端通过螺栓固定连接。

5、进一步，纵向连接钢板的两端分别与对应h型钢柱的翼缘固定连接。所述纵向连接钢板与h型钢柱通过螺栓固定连接。

6、进一步，所述h型钢柱在高度方向上包括若干层叠的h型钢。上下层之间的h型钢经由连接钢板和螺栓连接。

7、进一步，所述土石体为陆上施工区域开挖形成的废弃土石料。

8、本发明还提供一种根据上述装配式纵向过水土石围堰结构的施工方法，包括以下步骤：

9、1)装配式型钢结构和土石体组合围堰结构设计。根据干地施工条件的要求与施工区水域条件，设计围堰的几何形状、平面尺寸、和高程。细化型钢结构的拆分设计，得出h型钢柱、等边角钢直角连接件、横向连接钢板和纵向连接钢板的尺寸规格及用量需求数据。

10、2)制作装配式型钢结构构件。

11、3)岸上组装围堰型钢结构。根据设计文件的要求，将钢构件在拟建围堰附近的岸坡上进行组装，通过机械连接的方式拼接成围堰骨架结构。

12、4)水下围堰区域底部清理。

13、5)围堰型钢结构拖移与下沉。

14、6)填筑堰体格构区域。排出格构区的水，采用土石体填筑堰体结构中的格构区域，并分层夯实。

15、7)加高围堰堰体结构。在已出露水面的堰体型钢结构上进一步向上加高型钢结构，并完成土石体的填筑，使围堰具有一定高度的安全挡水高度。

16、8)堰顶覆盖土工膜。

17、进一步，步骤4)中，通过水下作业的方式对待放置堰体结构的区域进行清理。将堰底下河床的树根、淤泥、石块及杂物清除干净。

18、进一步，步骤5)中，选用船舶将组装完成的围堰骨架型钢结构移动到水中指定区域，并完成位置校准。

19、本发明的技术效果是毋庸置疑的：

20、a.能够有效利用现场开挖土石料、节约成本；堰体内外无需放坡、节约占地；

21、b.围堰内无支撑、施工便利；

22、c.型钢结构可重复利用、生态环保，堰体结构防渗性能好、基坑内排水工程量小。

技术特征：

1.一种装配式纵向过水土石围堰结构，其特征在于：包括若干h型钢柱(1)、横向连接钢板(3)、纵向连接钢板(4)和土石体(5)；

2.根据权利要求1所述的一种装配式纵向过水土石围堰结构，其特征在于：还包括等边角钢直角连接件(2)；横向相邻的两根h型钢柱(1)相对的翼缘上固定有等边角钢直角连接件(2)；横向连接钢板(3)的两端分别与对应的等边角钢直角连接件(2)固定连接；所述等边角钢直角连接件(2)的一侧翼缘与h型钢柱(1)的翼缘通过螺栓固定连接，另一侧翼缘与横向连接钢板(3)的板端通过螺栓固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种装配式纵向过水土石围堰结构，其特征在于：纵向连接钢板(4)的两端分别与对应h型钢柱(1)的翼缘固定连接；所述纵向连接钢板(4)与h型钢柱(1)通过螺栓固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种装配式纵向过水土石围堰结构，其特征在于：所述h型钢柱(1)在高度方向上包括若干层叠的h型钢；上下层之间的h型钢经由连接钢板和螺栓连接。

5.根据权利要求1所述的一种装配式纵向过水土石围堰结构，其特征在于：所述土石体(5)为陆上施工区域开挖形成的废弃土石料。

6.一种根据权利要求1所述装配式纵向过水土石围堰结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述装配式纵向过水土石围堰结构的施工方法，其特征在于：步骤4)中，通过水下作业的方式对待放置堰体结构的区域进行清理；将堰底下河床的树根、淤泥、石块及杂物清除干净。

8.根据权利要求6所述装配式纵向过水土石围堰结构的施工方法，其特征在于：步骤5)中，选用船舶将组装完成的围堰骨架型钢结构移动到水中指定区域，并完成位置校准。

技术总结发明提供一种装配式纵向过水土石围堰结构及其施工方法。提供一种适于水利工程施工技术领域的服役周期跨年的型钢结构和土石体组合围堰结构及其建造施工方法。能够有效利用现场开挖土石料、节约成本；堰体内外无需放坡、节约占地；围堰内无支撑、施工便利；型钢结构可重复利用、生态环保，堰体结构防渗性能好、基坑内排水工程量小。技术研发人员：郭建军,胡江,武臻维,曹衡,张伟受保护的技术使用者：重庆交通大学技术研发日：技术公布日：2024/9/26