人工沙滩形成施工工法的制作方法

本发明涉及人工沙滩施工领域，更具体地说涉及一种人工沙滩形成施工工法。
背景技术：
：人工工程是全国首个港口工业岸线退港还海，修复整治成生态旅游岸线的典型案例。按照石臼港区总体规划，日照港将石臼港区煤码头全部改移至远离城区的南作业区，对腾出的煤炭堆场港口岸线实施整治修复，打造美丽金沙滩的“海龙湾”，使金沙滩从灯塔景区往南延伸自然串联，还城市一条“金腰带”，而人造沙滩形成是重难点部分。技术实现要素：本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种人工沙滩形成施工工法。本发明的目的通过下述技术方案予以实现。人工沙滩形成施工工法，包括如下步骤：步骤一，确定泥驳内抛施工区域；步骤二，在所述泥驳内抛施工区域上进行耙吸船艏吹，形成前滨滩肩、中滨滩肩和后滨滩肩；步骤三，耙吸船对所述步骤二中形成前滨滩肩、中滨滩肩和后滨滩肩进行的二次补吹。进一步，在所述步骤一泥驳内抛施工开始之前，沿人工沙滩形成区污染物扩散方向布设防污屏，防止近海岸吹填施工中的污染物随潮汐水流向外海扩散，污染周边海域。进一步，所述步骤一中的泥驳内抛施工方法为：第一步，投入抓斗船进行取土区航道0+000-2+500段上层淤泥质中粗砂和粉质黏土开挖施工；第二步，由泥驳船将淤泥质中粗砂和粉质黏土运至沙滩形成区域。进一步，所述第二步中，对每艘泥驳船的内抛区进行网格划分、编号，根据编号进行依次抛填，使得整体区域最终实现内抛水深达到-1.0m。进一步，所述步骤一中的泥驳内抛施工区的范围为后滨滩肩-1.0m以下及前滨滩肩顶标高4m厚度范围外二者所夹区域。进一步，所述步骤二中自西向东依次形成前滨滩肩、中滨滩肩和后滨滩肩。进一步，所述步骤三中最终形成坡比为1:40的前滨滩肩、坡比为1:30的中滨滩肩及坡比为1:60的后滨滩肩。进一步，所述前滨滩肩至所述后滨滩肩之间的总长度为120m，所述人工沙滩的总长度为1800m。进一步，所述后滨滩肩的高程为+6.0m-+5.0m，长为60m。进一步，所述中滨滩肩的高程为+5.0m，长为350m。本发明的有益效果为：泥驳内抛施工区的建立，防止了后期耙吸船艏吹、二次补吹过程中，海水对人工沙滩的冲刷，减少沙的损失；本工法采用两次吹填成型，分两步进行人工沙滩的铺设，由于初始剖面坡度较陡，潮间带范围较小，大量波能在较窄区间内集中释放和反射，潮间带出现明显离岸侵蚀，且随强浪持续作用，冲流带及顶端滩肩会逐渐出现侵蚀，呈现向岸侵蚀过程，该过程逐渐使前滩坡度变平缓，有利于稳定剖面的形成，耙吸船艏吹后进行二次补吹，使坡比符合设计要求，从而保证稳定的沙滩形态，完工后人工沙滩受长期波浪作用。附图说明图1是沙滩设计断面图；图2是施工砂源级配曲线；图3是内抛区域立面图；图4是耙吸船艏吹后的断面高度与水平之间的数据图；图5是滩肩补砂断面图；图中：1、沙滩上层；2、沙滩下层；3、后滨滩肩；4、前滨滩肩；5、中滨滩肩；6、泥驳施工区域。具体实施方式下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。本发明中，将自海水至陆地的方向定义为自西向东，沿海岸线方向为南、北方向；人工沙滩形成施工工法，包括如下步骤：步骤一，确定泥驳内抛施工区域6；步骤二，在所述泥驳内抛施工区域6上进行耙吸船艏吹，形成前滨滩肩4、中滨滩肩5和后滨滩肩；步骤三，耙吸船对所述步骤二中形成前滨滩肩4、中滨滩肩5和后滨滩肩3进行的二次补吹。进一步，在所述步骤一泥驳内抛施工开始之前，防止近海岸吹填施工中的污染物随潮汐水流向外海扩散，防止近海岸吹填施工中的污染物随潮汐水流向外海扩散，污染周边海域。进一步，所述步骤一中的泥驳内抛施工方法为：第一步，投入抓斗船进行取土区航道0+000-2+500段上层淤泥质中粗砂和粉质黏土开挖施工；第二步，由泥驳船将淤泥质中粗砂和粉质黏土运至沙滩形成区域。进一步，所述第二步中，对每艘泥驳船的内抛区进行网格划分、编号，根据编号进行依次抛填，使得整体区域最终实现内抛水深达到-1.0m。进一步，所述步骤一中的泥驳内抛施工区的范围为后滨滩肩3的-1.0m以下及前滨滩肩4顶标高4m厚度范围外二者所夹区域。进一步，所述步骤二中自西向东依次形成前滨滩肩4、中滨滩肩5和后滨滩肩3。进一步，所述步骤三中最终形成坡比为1:40的前滨滩肩4、坡比为1:30的中滨滩肩及坡比为1:60的后滨滩肩。进一步，所述前滨滩肩4至所述后滨滩肩3之间的总长度为120m，所述人工沙滩的总长度为1800m。进一步，所述后滨滩肩的高程为+6.0m-+5.0m，长为60m。进一步，所述中滨滩肩的高程为+5.0m，长为350m。实施例11、对取砂区土质分析取砂区距人工沙滩18km，海底地面地形变化较大，主要表现为西北高，东南逐渐降低，海底地面高程在-27.60m～-10.70m之间；地貌属浅海平原类型，以粘性土和砂为主。根据勘察结果场区底层稳定性分析可以得到：⑴-1层中粗砂，强度稍高，层位不稳定。⑴-2层粉砂，强度稍高低，层位较稳定。⑵-1层粉质粘土具中压缩性，强度较高，层位较稳定。⑵-2层中粗砂，强度稍高，层位不稳定。⑶-1层中粗砂具强度高，层位较稳定。⑶-2层粉砂具强度较高，层位较稳定。⑶-3层粉质粘土具中压缩性，强度较高，层位不稳定。⑷层强风化花岗岩具低压缩性，强度高，层位不稳定。根据《港口工程地基规范》(jts147-1-2010)规定，经分析得到各地基土层容许承载力见下表。表1土层容许承载力表层序地层名称容许承载力f(kpa)⑴-1中粗砂80⑴-2粉砂80⑵-1粉质粘土180⑵-2中粗砂180⑶-1粗砾砂200⑶-2粉砂180⑶-3粉质粘土200⑷强风化花岗岩500如图1所示在沙滩断面填筑部分主要有两个部分：一是沙滩下层2，主要起支撑作用，其主要的指标要求是承载力，取砂区的所有土质(承载力见上表)均能满足要求。二是沙滩上层1，主要起覆盖下层的土，形成良好的景观，取砂区三种土质(⑴-1中粗砂、⑵-2层中粗砂、⑶-1层粗砾砂)作为主要的砂土来源。目前人工日照港北区港口岸线退港还海修复整治工程项目吹沙沙源粒径，并结合前期吹沙设计指导粒径d50＝0.5mm，经天航局在人工日照港北区港口岸线退港还海修复整治工程勘测统计，吹沙粒径类别主要为粗砂，级配曲线如图2所示，d50约为0.6mm。2、沙滩分层吹填及补砂吹填施工投入抓斗船进行取土区航道0+000-2+500段上层淤泥质中粗砂和粉质黏土开挖施工，由泥驳船将淤泥质中粗砂和粉质黏土运至沙滩形成区域。通过设计图纸计算泥驳内抛范围，泥驳抛填至后滨滩肩-1.0m以下及前滨滩肩4顶标高4m厚度范围外。如图3中，将自左向右的方向定义为自西向东，泥驳施工区域6最西侧的起始点位于前滨滩肩4顶标高4m以外的位置，泥驳施工区域6最东侧的起始点位于后滨滩肩-1.0m以下的位置，泥驳施工区域由最西侧起点与最东侧起点之间所夹区域，即图3中的阴影部分。3、泥驳内抛施工图3中阴影部分即为泥驳内抛区域，泥驳内抛至-1m区域外沿距离隔沙堤轴线为120m。操作要点：为每艘泥驳船划定各自的内抛区域，要求泥驳根据整体施工安排自南向北进行抛填，为保证抛泥质量，特采取如下措施：①制定严格的硬件准入制度对进场泥驳船，除了要求操控灵活，泥门开闭正常外，还必须安装gps导航定位系统。因为本工程的特点，泥驳自带的用于航行使用的导航定位系统精度已无法满足，因此要求泥驳进场前必须加装gps导航定位系统。在开始施工前，需对每艘船的gps导航系统进行校核，确保导航信息准确。并对泥驳驾驶员进行培训，使其可以熟练掌握gps导航定位系统。②对泥驳内抛区域进行细致的分区划分为进一步提高内抛质量，确保内抛水深达到-1.0m，对每艘泥驳的内抛区进行网格划分，即将泥驳内抛区域划分为30m×30m的方格，进行编号后在gps导航系统上进行显示，要求泥驳驾驶员根据编号进行依次抛填，这样可以使得整个内抛区域水深均匀升高，不会出现漏抛及超高抛填的情况。同时还可以结合潮水情况，灵活抛填，即高潮时抛填靠拦沙堤内侧方格，低潮时则抛填靠海侧方格，从而使得整体区域最终达到-1.0m。4、耙吸船艏吹施工根据设计文件要求：形成沙滩自西向东依次布置60m后滨滩肩3(高程为+6.0m～+5.0m,1:60平均坡比)，前滨滩肩4(自高程+5.0m处往东350m按照1:30的坡度，剩余按1:40坡度铺至泥面)。因我公司常年在日照地区进行吹填施工，对粗砾砂吹填坡比实地测量可知，粗砾砂吹填自然坡比为1：30。经项目部观测，吹填后的沙滩，因颗粒级配、粒径不同，和海流冲刷的影响，临水线逐渐变化，较为曲折，不能满足120m宽的要求。本工法采用两次吹填成型。首先吹填北侧岸滩，排泥管线调整到距离沙滩边线30m的位置，使沙滩尽快达到1800m的设计长度，完工后受长期波浪作用，并且由于初始剖面坡度较陡，潮间带范围较小，大量波能在较窄区间内集中释放和反射，潮间带出现明显离岸侵蚀。且随强浪持续作用，冲流带及顶端滩肩会逐渐出现侵蚀，呈现向岸侵蚀过程，该过程逐渐使前滩(200m-400m)坡度变平缓，有利于稳定剖面的形成，耙吸船艏吹后断面高度与水平测量数据图如图4所示。(一)耙吸船艏吹施工的操作要点：(1)船舶定位本项目通途耙吸船在施工作业时采用差分全球定位(dgps)系统的方法进行定位。根据砂源探取结果，在划定的砂源区内进行定位下耙施工。(2)耙吸装舱耙吸船即将到达挖砂起始点时，驾驶员命令下耙，将耙头下放至砂面，耙头着地后，波浪补偿器自动顶起，待浓度提高后，开启装舱阀，关闭外排阀。海床表面砂料随耙齿拖动及水下泵的抽吸，不断由耙臂管道进入泥舱。(3)抽舱输砂装舱完成后，船满载至施工水域，通过艏吹接头——水上浮管——岸管相连，将舱内泥沙吹排到指定区域。(二)抽舱输砂操作的基本流程：(1)确定液压系统已经启动，泥泵封水，闸阀冲洗水已经开启。(2)调整到抽舱闸阀状态后启动泥泵，当运转正常以后，打开海底引水阀，再打开相应的抽舱阀。(3)调整高压冲水闸阀转到冲舱状态，打开要抽舱的高压冲水闸阀。开启高压冲水泵。(4)开启小泥门关闭吸入阀。(5)转换抽舱时先打开要进行抽舱的小泥门，再关闭已经抽舱完毕的小泥门。高压冲水闸阀做相应调整。(6)待抽舱完毕后，打开吸入阀，关闭海底引水阀和抽舱闸阀，关闭小泥门。然后在进行二次吹填及剩余工程剖面优化，将沙滩划分50m长为断面，观测沙滩的临水线变化、海浪冲刷的影响。以观测结果为基础，与设计断面进行对比，计算出剩余工程量，从而调整二次吹填进度，保证沙滩临水线流畅美观，断面统一。施工时，由南向北、由后滨滩肩3向前滨滩肩4吹填，管口首先布置在紧贴挡浪墙处，吹填标高控制在+6.0m处，当吹填出一定区域后，继续向外海侧接管，接管时采用一节胶管加一节钢管的形式。每节钢管长度12m，每节胶管长度2m，通过胶管的可调性，每次接管管口标高下降0.23m，从而满足1:60设计要求，若出现不满足设计要求的地方，及时调整管口高度。管线一直向外延伸至前、后滨滩肩搭接处，标高下降至+5.0m处，由此处向外吹填，参照粗砾砂1：30的自然坡比，形成前滨滩肩4，如图5所示。5、机械整平施工及沙滩验收待耙吸船吹填完成后，将陆地管线全部拆除，投入四台履带式推土机进行沙滩整平施工。在推土机进场前，根据业主提供水准点、控制点确定后滨滩肩3范围及高程，采用插杆的形式进行平面及高程标记。后滨滩肩3东西向60米宽，采用20m×20m间距布置插杆，用于范围标识及高程控制。推土机施工时，驾驶员可以参照标杆进行整平施工，在整平期间进行实时测量，确保沙滩质量满足设计要求。但沙滩总面积达46万m2，其中水上面积21万m2人工rtk测量，测量密度10m×10m，测量时间需要4天。因此人工沙滩工程中为监测沙滩形成进度、整平进度质量等信息，就采用了无人机测绘、建模技术。无人机测绘相比于传统的人工rtk测量，具有速度快、密度高和精度高等优点。无人机测量一般需要1天，测量密度2m×2m。测量误差控制在1cm-2cm以内，符合吹填工程精度要求。同时三维建模技术相比于二位平面图，给人以更直观的视觉感受，有利于指导沙滩管线布置，使沙滩岸线美观流畅，断面统一。采用这种方法的优点是用土埂挡住推土板两侧的土，减少漏损，增加运土量。但土埂不能太高，槽不能太深，高差一般不超过1m，土埂的宽度约0.4-0.5m，深槽宽度比推土板宽0.3-0.4m即可。6、耙吸船洗砂工艺6.1、耙吸船洗砂工艺原理耙吸船-吹填施工方式可以从装舱、吹填两个阶段降低含泥量。在装舱阶段，通过现场装舱流量、溢流筒高度在装舱过程的调整、取砂浓度、溢流筒出水的含泥量测试、冲刷吸砂的时间长等施工工艺，即可降低含泥量，海砂进舱后，自重较大的海砂快速沉积在舱底，而自重较轻的淤泥即漂浮在上层，通过溢流装置即可将淤泥排出船外。在吹填阶段，舱内海砂在高压冲水和泥泵和作用下，形成砂、水混合，流速较高的流体，流体在到达吹填位置后，仍具有5-6m/s的流速，自重较大的海砂沉积在排泥管口位置，自重较轻的淤泥则随水流运动到远处。6.2、耙吸船洗砂施工参数通途船长166m，船宽30m，型深15m，满载吃水11.3m，最大挖深90m，装机功率22110kw，轻载航行13.5kn，重载航行12.5kn。通途配有舱内双泵(型号：石家庄强大泵业tk-1200)，右舷水下泵(型号：美国giwlhd38*38-58mrfmc/3helht),左耙耙头为：中交博迈科tdc1200c双排齿耙头；右耙耙头为：中交博迈科tdc1200c单排齿耙头。各设备使用参数：主机转速600rpm，施工航速2节左右，左泥泵转速160rpm，水下泵转速350rpm。清水流速左泵7.2m/s水下泵8.2m/s，装舱流速左泵6.2m/s左右，水下泵5.8m/s左右，挖泥真空-0.56～-0.78bar装舱密度左泵1.1t/m3～1.3t/m3，水下泵1.43t/m3～1.58t/m3波补压力35bar，耙唇角度基本控制在大概-13度左右。施工周期在3-4小时左右。土方量每船在12500方-14000方之间，每船过泵量大约在30000方左右。以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。当前第1页1 2 3