1.本发明涉及桥梁、市政、水利工程技术领域，更具体地说它是急流、大变幅水位环境下的承台筑岛围堰结构。本发明还涉及这种急流、大变幅水位环境下的承台筑岛围堰结构的施工方法。
背景技术：2.随着我国经济社会的快速发展，路桥建设需求日益增长；目前，跨越高山深谷、大江大河的桥梁越来越多；在涉河桥梁建设中，在水中获得类似于“陆地”的场地条件来满足桥墩的桩基和承台施工，需要采用桥梁承台筑岛围堰施工。
3.目前现有桥梁承台筑岛围堰施工的专利如下：
4.1)申请号为：cn200810126053.2的中国专利公开了“一种复合型围堰及其施工方法”，涉及建造水中建筑基础，包括设置在河床上的中空的环形岛体，环形岛体包括由大石块组成的基层和由普通土组成的顶层，基层顶部的宽度小于基层底部的宽度，环形岛体中部设有至少两排均匀分布的、贯通顶层和基层且深入至河床下的基岩或不透水层的固结体，固结体的中心设有通孔，环形岛体的内圈的侧壁从上至下设有若干个环形的钢筋砼衬圈，相邻的钢筋砼衬圈呈阶梯状排列，低于水面的钢筋砼衬圈均设有至少一个泄水管。该方法涉及的围堰不适合在高速水流冲刷、大水位变幅的河道中快速施工。
5.2)申请号为：201810301592.9的中国专利公开了“一种水中基础施工方法”，包括如下步骤：首先，在承台周围施工围堰；之后，在上述围堰内回填砂石料，形成人工筑岛；然后在上述围堰内的土筑岛上施工钢护筒至合适深度；在围堰内承台底以下合适深度压浆形成稳固封闭层；接着按陆地施工要求在人工筑岛上施工钻孔桩；开挖上述围堰内砂石料，直至开挖至承台底部；然后清理围堰底部，进行承台施工，完成基础施工。该方法需采用大型起重设备安装，水流速对钢平台的定位影响较大。
6.3)申请号为：201210229908.0的中国专利公开了“一种承台筑岛围堰施工结构”，它包括填筑在筑岛中心的砂土筑体，环绕所述的砂土筑体外壁依次填筑有粘土筑体、砂土筑体、山坯石筑体以及装有石头的钢丝笼护坡。该方法不适用于在大水深、大流速的河道中施工。
7.4)申请号为：202110982641.1的中国专利公开了“一种深水大流速河道戗堤进占筑岛平台及其施工方法”，包括：起始段，其通过石渣料填筑形成；龙口区段，其为钢筋石笼内装满石块后填筑而成，所述龙口区段位于河道中间龙口区；连接段，其在所述起始段和所述龙口区段的两端之间均设置，所述连接段为合金钢丝网兜内装满石块后填筑形成；施工段，其在河道下游的连接段和龙口区段之间设置，所述施工段为沙袋砾石填筑而成；中间区段，其由所述起始段、龙口区段和两侧的连接段、施工段围成的区域构成，所述中间段由砂砾石土填筑而成。该方法钢筋石笼摆放过程中受河床地形影响容易倾斜，且钢筋石笼空隙率较大，筑岛围堰防水性能不佳，尤其是深水大流速条件下围堰基坑容易渗水。
8.基于特殊的项目背景，本发明创造涉及的项目为急流、大变幅且水位变化频繁河
道，水流速2-5m/s，筑岛围堰束窄河床后非汛期流速可达4.85-5.40m/s，桥梁位于水电站下游约5.2km，该水电站是日调节电站，出库流量变化频繁，桥址处水位日变幅最高可达5m；河床横向坡降陡，河流行进流速大且不通航，无法采用大型驳船设备进行定位；非汛期施工时间有限，如何快速、经济形成筑岛围堰平台是施工的难点。
9.因此，为解决现有技术方案的局限性，需对现有的桥梁承台筑岛围堰结构进行优化设计，克服在急流、大水位变幅环境下，筑岛围堰束窄河道后河床流速增加，围堰戗堤进占困难，裹头防洪抗冲防护难度大，影响筑岛围堰结构安全稳定，筑岛围堰结构渗漏导致桥墩桩基施工成孔困难等技术难题。
技术实现要素：10.本发明的第一目的是为了克服上述背景技术的不足之处，而提供急流、大变幅水位环境下的承台筑岛围堰结构。
11.本发明的第二目的是为了提供这种急流、大变幅水位环境下的承台筑岛围堰结构的施工方法。
12.为了实现上述第一目的，本发明的技术方案为：急流、大变幅水位环境下的承台筑岛围堰结构，其特征在于：包括戗堤结构、筑岛围堰中心结构和筑岛围堰防冲结构，所述戗堤结构由河岸到河床依次设置有第一碎石渣层、块石层、第一尼龙网兜石笼和第一钢筋石笼-尼龙网兜石笼组合；
13.所述筑岛围堰中心结构位于戗堤结构的下游侧，筑岛围堰中心结构由外到内依次设置有第二碎石渣层、粘土层和砂砾石土层；
14.所述筑岛围堰防冲结构包括第二尼龙网兜石笼和第二钢筋石笼-尼龙网兜石笼组合，所述第二碎石渣层靠近河岸一侧和背水侧均设置有第二尼龙网兜石笼；所述第二碎石渣层靠近河床一侧和背水侧均设置有第二钢筋石笼-尼龙网兜石笼组合。
15.在上述技术方案中，所述第二碎石渣层与粘土层之间、粘土层与砂砾石土层之间均设置有土工织物。
16.在上述技术方案中，所述土工织物底部设置有块石。
17.为了实现上述第二目的，本发明的技术方案为：急流、大变幅水位环境下的承台筑岛围堰结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
18.步骤1：从河道侧采用碎石渣料进占填筑，形成第一碎石渣层，第一碎石渣层填筑至指定位置后依次采用块石料、尼龙网兜石笼继续进占，形成块石层和第一尼龙网兜石笼，在临近筑岛围堰裹头部位采用第一钢筋石笼-尼龙网兜石笼组合进占，形成戗堤结构；
19.步骤2：顺序由上游至下游完成第二尼龙网兜石笼和第二钢筋石笼-尼龙网兜石笼组合的摆放工作，形成筑岛围堰防冲结构；
20.步骤3：在筑岛围堰防冲结构进占稳定后及时跟进内侧第二碎石渣层的填筑；
21.步骤4：在第二碎石渣层内侧依次铺设土工织物、粘土层、土工织物和砂砾石土层，形成筑岛围堰中心结构；
22.步骤5：在迎水面坡脚设置尼龙网兜石笼压脚，完成承台筑岛围堰结构的填筑。
23.在上述技术方案中，第一钢筋石笼-尼龙网兜石笼组合和第二钢筋石笼-尼龙网兜石笼组合区域，先用尼龙网兜石笼将河床垫底铺平后，再在其上部采用钢筋石笼继续进占
直至设计高程。
24.在上述技术方案中，钢筋石笼制作成长方体形状，钢筋石笼长边与水流方向平行，进占时先摆放上游侧钢筋石笼，再摆放靠近承台侧钢筋石笼，摆放时纠正其偏位情况；钢筋石笼出水面后，对相邻的钢筋石笼采用钢丝绳卡扣进行加固连接。
25.在上述技术方案中，在步骤4中，土工织物铺设前，在其下部包裹块石配重。
26.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
27.1)本发明能够适应深水、大流速、大水位变幅的河道建设条件。
28.2)本发明的筑岛围堰结构稳定可靠，筑岛围堰抗冲稳定性强，能够抵抗河床束窄后龙口位置的水流冲刷。
29.3)本发明的筑岛围堰岛体不易透水，有利于桥梁桩基及承台施工；施工方法简便、施工效率高，筑岛围堰取材广泛便捷，建造成本低。
30.4)本发明的在戗堤进占过程中采用尼龙网兜石笼垫底铺平，能够增强上部钢筋石笼的稳定性，不使其在水中发生倾斜，尤其适应河床地形变化较大的河段。
31.5)本发明在筑岛围堰外侧临水面采用尼龙网兜石笼+钢筋石笼结构，增加筑岛平台的抗冲稳定性，筑岛围堰内侧采用土工织物+粘土填充结构，增加筑岛围堰内部的防渗稳定性。
附图说明
32.附图1本发明戗堤结构的结构示意图。
33.附图2本发明的横剖面结构示意图。
34.附图3本发明的分区平面布置图。
具体实施方式
35.下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。
36.参阅附图可知：急流、大变幅水位环境下的承台筑岛围堰结构，其特征在于：包括戗堤结构1、筑岛围堰中心结构2和筑岛围堰防冲结构3，所述戗堤结构1由河岸到河床依次设置有第一碎石渣层11、块石层12、第一尼龙网兜石笼13和第一钢筋石笼-尼龙网兜石笼组合14；
37.所述筑岛围堰中心结构2位于戗堤结构1的下游侧，筑岛围堰中心结构2由外到内依次设置有第二碎石渣层21、粘土层22和砂砾石土层23；
38.所述筑岛围堰防冲结构3包括第二尼龙网兜石笼31和第二钢筋石笼-尼龙网兜石笼组合32，所述第二碎石渣层21靠近河岸一侧和背水侧均设置有第二尼龙网兜石笼31；所述第二碎石渣层21靠近河床一侧和背水侧均设置有第二钢筋石笼-尼龙网兜石笼组合32。
39.所述第二碎石渣层21与粘土层22之间、粘土层22与砂砾石土层23之间均设置有土工织物24。
40.所述土工织物24底部设置有块石241。
41.急流、大变幅水位环境下的承台筑岛围堰结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
42.步骤1：从河道侧采用碎石渣料进占填筑，形成第一碎石渣层11，第一碎石渣层11填筑至指定位置后依次采用块石料、尼龙网兜石笼继续进占，形成块石层12和第一尼龙网兜石笼13，在临近筑岛围堰裹头部位采用第一钢筋石笼-尼龙网兜石笼组合14进占，形成戗堤结构1；
43.步骤2：顺序由上游至下游完成第二尼龙网兜石笼31和第二钢筋石笼-尼龙网兜石笼组合32的摆放工作，形成筑岛围堰防冲结构3；
44.步骤3：在筑岛围堰防冲结构3进占稳定后及时跟进内侧第二碎石渣层21的填筑；
45.步骤4：在第二碎石渣层21内侧依次铺设土工织物24、粘土层22、土工织物24和砂砾石土层23，形成筑岛围堰中心结构2；
46.步骤5：在迎水面坡脚设置尼龙网兜石笼压脚，进一步加固筑岛结构；完成承台筑岛围堰结构的填筑。
47.第一钢筋石笼-尼龙网兜石笼组合14和第二钢筋石笼-尼龙网兜石笼组合32区域，先用尼龙网兜石笼将河床垫底铺平后，再在其上部采用钢筋石笼继续进占直至设计高程。
48.钢筋石笼制作成长方体形状，钢筋石笼长边与水流方向平行，以减少水流对定位的影响，增强钢筋石笼水中稳定性；进占时先摆放上游侧钢筋石笼，再摆放靠近承台侧钢筋石笼，摆放时纠正其偏位情况，尽量做到水平、稳固，上游侧钢筋石笼摆置到位后，再摆放下游侧及内侧钢筋石笼；钢筋石笼出水面后，对相邻的钢筋石笼采用钢丝绳卡扣进行加固连接。
49.在步骤4中，土工织物24铺设前，在其下部包裹块石241配重，以保证其下放至指定位。
50.实际使用中，在筑岛戗堤进占施工中，应根据上游水情信息，结合戗堤进占后的河床宽度，及时复核河床的水流流速以及筑岛围堰的抗冲刷能力；在高水位大流量时进行钢筋石笼、尼龙网兜石笼备料，在低水位小流量时快速进占，适时调整戗堤进占进度。
51.其它未说明的部分均属于现有技术。
技术特征：1.急流、大变幅水位环境下的承台筑岛围堰结构，其特征在于：包括戗堤结构(1)、筑岛围堰中心结构(2)和筑岛围堰防冲结构(3)，所述戗堤结构(1)由河岸到河床依次设置有第一碎石渣层(11)、块石层(12)、第一尼龙网兜石笼(13)和第一钢筋石笼-尼龙网兜石笼组合(14)；所述筑岛围堰中心结构(2)位于戗堤结构(1)的下游侧，筑岛围堰中心结构(2)由外到内依次设置有第二碎石渣层(21)、粘土层(22)和砂砾石土层(23)；所述筑岛围堰防冲结构(3)包括第二尼龙网兜石笼(31)和第二钢筋石笼-尼龙网兜石笼组合(32)，所述第二碎石渣层(21)靠近河岸一侧和背水侧均设置有第二尼龙网兜石笼(31)；所述第二碎石渣层(21)靠近河床一侧和背水侧均设置有第二钢筋石笼-尼龙网兜石笼组合(32)。2.根据权利要求1所述的急流、大变幅水位环境下的承台筑岛围堰结构，其特征在于：所述第二碎石渣层(21)与粘土层(22)之间、粘土层(22)与砂砾石土层(23)之间均设置有土工织物(24)。3.根据权利要求2所述的急流、大变幅水位环境下的承台筑岛围堰结构，其特征在于：所述土工织物(24)底部设置有块石(241)。4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述急流、大变幅水位环境下的承台筑岛围堰结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：从河道侧采用碎石渣料进占填筑，形成第一碎石渣层(11)，第一碎石渣层(11)填筑至指定位置后依次采用块石料、尼龙网兜石笼继续进占，形成块石层(12)和第一尼龙网兜石笼(13)，在临近筑岛围堰裹头部位采用第一钢筋石笼-尼龙网兜石笼组合(14)进占，形成戗堤结构(1)；步骤2：顺序由上游至下游完成第二尼龙网兜石笼(31)和第二钢筋石笼-尼龙网兜石笼组合(32)的摆放工作，形成筑岛围堰防冲结构(3)；步骤3：在筑岛围堰防冲结构(3)进占稳定后及时跟进内侧第二碎石渣层(21)的填筑；步骤4：在第二碎石渣层(21)内侧依次铺设土工织物(24)、粘土层(22)、土工织物(24)和砂砾石土层(23)，形成筑岛围堰中心结构(2)；步骤5：在迎水面坡脚设置尼龙网兜石笼压脚，完成承台筑岛围堰结构的填筑。5.根据权利要求4所述急流、大变幅水位环境下的承台筑岛围堰结构的施工方法，其特征在于：第一钢筋石笼-尼龙网兜石笼组合(14)和第二钢筋石笼-尼龙网兜石笼组合(32)区域，先用尼龙网兜石笼将河床垫底铺平后，再在其上部采用钢筋石笼继续进占直至设计高程。6.根据权利要求5所述急流、大变幅水位环境下的承台筑岛围堰结构的施工方法，其特征在于：钢筋石笼制作成长方体形状，钢筋石笼长边与水流方向平行，进占时先摆放上游侧钢筋石笼，再摆放靠近承台侧钢筋石笼，摆放时纠正其偏位情况；钢筋石笼出水面后，对相邻的钢筋石笼采用钢丝绳卡扣进行加固连接。7.根据权利要求6所述急流、大变幅水位环境下的承台筑岛围堰结构的施工方法，其特征在于：在步骤4中，土工织物(24)铺设前，在其下部包裹块石(241)配重。
技术总结本发明公开了一种急流、大变幅水位环境下的承台筑岛围堰结构，涉及桥梁、市政、水利工程技术领域。它包括戗堤结构、筑岛围堰中心结构和筑岛围堰防冲结构，戗堤结构由河岸到河床依次设置有第一碎石渣层、块石层、第一尼龙网兜石笼和第一钢筋石笼-尼龙网兜石笼组合；筑岛围堰中心结构由外到内依次设置有第二碎石渣层、粘土层和砂砾石土层；筑岛围堰防冲结构包括第二尼龙网兜石笼和第二钢筋石笼-尼龙网兜石笼组合。本发明能够适应深水、大流速、大水位变幅的河道建设条件。本发明还涉及这种急流、大变幅水位环境下的承台筑岛围堰结构的施工方法。方法。方法。
技术研发人员：汪斌 马恒臻 谢波 郭庆康 邹玉君 葛韵
受保护的技术使用者：长江勘测规划设计研究有限责任公司
技术研发日：2022.09.26
技术公布日：2022/12/1
