一種半透水防波堤及其成型方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及防波堤、護岸等水工工程領域，尤其涉及一種半透水防波堤。
【背景技術】
[0002]防波堤為阻斷波浪的沖擊力、圍護港池、維持水面平穩以保護港口免受惡劣氣象影響，以便船舶安全停泊和作業而修建的建筑物，其傳統結構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用的水工防波堤結構形式。其特點主要是堤心由開山石構成，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，整體穩定性高且易于維修。由于斜坡堤結構簡單，施工方便，不需要大型起重設備，因此被廣泛構建。傳統的斜坡式防波堤結構，其材料用量隨深水的增加而大大增加，因此傳統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構，該結構由自身重量維持結構穩定，常用的結構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。方塊式直立堤堅固耐用，施工方便，能抵御較大波浪，但是其自重較大，地基應力大，混凝土用量多，水下安裝和潛水工作量大，施工進度慢，堤身整體穩定性差。沉箱式直立堤整體穩定性好，水上安裝工作量小，施工進度快，箱體中回填砂礫可以降低造價，但是沉箱水上運輸需要足夠水深的航道，沉箱壁薄，在水位變動區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構簡單，材料用量省，可用于軟土地基，但其結構機理復雜，使用時候受到一定限制。
[0005]海洋大型混凝土建筑本身存在一定的環境影響，隨著時間的發展，混凝土中的離子滲析到海水中會對海洋環境造成一定影響，在環保要求很高的地區，深水大型混凝土結構防波堤存在環境隱患。
[0006]目前海洋建筑物逐漸走向深水化、大型化，場地條件越來越復雜，施工難度也在增加，傳統結構型式在深水防波堤的石材使用量、地基適用性以及結構環保性等問題上存在諸多限制，已不能滿足工程要求。因此能適應復雜地質條件，節約石材或混凝土，環境友好型的深水防波堤開發研究變得十分緊迫。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于提出一種結構穩固、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、護面結構和防浪墻，其中，所述堤身為防波堤的主體，倒濾層鋪設于堤身上，在倒濾層上方鋪設護面結構形成抗浪結構，所述防浪墻安裝鋪設于堤身的頂部。所述堤身內部填充若干個沙袋，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，以防護回填料流失并加固堤身的側邊。[0009 ]優選地，所述沙袋呈管狀，若干個沙袋沿堤身邊緣相互層疊堆砌。
[0010]優選地，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土工織物封閉成袋并吹砂形成。
[0011]優選地，所述堤身內部填充有回填料，所述回填料為海砂、砂土、卵石、碎石。
[0012]優選地，所述防浪墻安裝于堤身的頂部，并與堤身外側的護面結構相抵并緊密結合，使得防浪墻穩固地安裝堤身上，提高整體的防浪穩固性。
[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，圍堰內部回填料出水；
[0017]4)在出水后的沙袋頂部兩側鋪設土工管帶，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合的方式向陸上分級圍堰中回填回填料至設計標尚;
[0019]6)依次成型倒濾層、護面結構和防浪墻，即可成型所述半透水防波堤。
[0020]優選地，在沙袋外側或內側鋪設土工布或倒濾層，組成倒濾結構。
[0021 ]優選地，在防波堤的堤頂安裝防浪墻；防波堤的外側鋪設護面結構形成防波堤抗浪結構。
[0022]與現有技術相比，本發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，提高堤身的抗滑穩定性，起到加強筋的作用，提升防波堤的整體穩定性。另外，通過沙袋或土工管帶填充砂土等硬質填料進行層層堆疊，既不會使得砂土流失，具有良好的環境友好性，不會因砂土流失而造成潰堤；同時，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，自動化操作，無需水下作業，提高了堤身成型的效率，提升了施工的安全性和穩定性。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，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，適用于軟基地質海岸或石料來源缺乏的地區。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明一種半透水防波堤的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面將結合附圖和具體的實施例，對本發明的技術方案進行詳細說明。
[0025]參照圖1所示，本發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、護面結構3和防浪墻4，其中，所述堤身I為防波堤的主體，倒濾層2鋪設于堤身上，在倒濾層2上方鋪設護面結構3形成抗浪結構，所述防浪墻4安裝鋪設于堤身的頂部。
[0026]所述防波堤呈梯形，其由多種填料堆砌而成，包括多層堆疊防護結構，在堤身的內部堤心填充砂質回填料或小礫石，堤心內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，堤身滲透系數小透水性弱。
[0027]在堤身I內部填充若干個沙袋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的側邊。所述沙袋10呈管狀，若干個沙袋10沿堤身I邊緣相互層疊堆砌。所述堤身I內部填充有回填料，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行密封，密封后將沙袋鋪平，并將其投入水中，多個沙袋堆疊在堤身的邊緣，對堤心內部結構進行加固和密封，防止堤心回填料的流失，起到防護和阻擋作用，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，節約成本和工期；同時，沙袋和土工管帶的裝填可在裝沙船上完成，受到風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，也無需受水內環境和深度的影響，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險和維護，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構，區別在于:兩者的結構不同，沙袋是高強土工布裝砂折疊之后縫合邊界形成沙袋結構，土工管帶是成品。結構尺寸不一樣，沙袋的尺寸取決于開體駁船的尺寸，一般可以達到20-30m，斷面高度可以達到1.5-2m左右，土工管帶的尺寸取決于現場條件，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構，土工管帶采用的一般是陸上施工方式，或者結合海上施工方式，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)以及使用該產品陸上向其內部吹砂形成圍堰結構，施工迅速，抗風浪能力強，施工期無需防護。
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