一级饮用水源保护区环保型土石围堰结构及施工工艺的制作方法

1.本发明涉及一级饮用水源保护区环保型土石围堰结构及施工工艺。


背景技术：

2.绿色环保施工越来越受到应有的重视，特别是在饮用水源保护区内的施工活动，极易发生水污染问题，威胁周边居民的身体健康，如何避免饮用水源保护区建设活动引发的水污染问题是个有深远意义的研究课题。中铁五局路桥公司在施工四川黑龙滩生态旅游度假区邱家堰道路改造工程中率先研究并实施的环保型土石围堰施工工法一举获得了突破性胜利，达到了项目施工建设对饮用水源保护区“零”污染的目标。
3.邱家堰道路改造工程中邱家堰桥横跨邱家堰堰塘，7个桥墩均位于塘区内，桥台和路基位于集雨区范围内，邱家堰堰塘属于黑龙滩水库一部分，为国家一级水源保护区，如何避免桥梁基础施工引发的水污染问题是工程建设的重中之重。项目施工前通过精心研究、重复试验，最终确定围堰采用“碎石 砂砾石 砂 反滤土工布”的多层次构造，成功达到对施工区域外渗水的高效过滤、净化的效果，施工期间通过对围堰外侧水进行多次检测，满足一级饮用水源水质标准，一举解决了饮用水源保护区施工建设活动带来的水污染问题。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：提供一级饮用水源保护区环保型土石围堰结构及施工工艺，解决了饮用水源保护区施工建设活动带来的水污染问题。
5.本发明的技术方案是：一级饮用水源保护区环保型土石围堰结构，所述的环保型土石围堰结构包含底层粘土层，由下往上依次铺设砂砾石层和碎石层，与水源相接处设置河岸堰坎，所述的河岸堰坎包含基层的钢筋石笼，沿河岸由内到外依次设置粘土层、碎石层、砂砾石层、砂层和反滤土工布层。
6.所述的砂、碎石和砂砾石采用土工布袋装袋堆码。
7.所述的粘土采用编织袋装袋堆码。还包括排水沟，所述的排水沟设置在靠近堰坎一侧，两端分别与六级沉淀池相连。
8.所述的一级饮用水源保护区环保型土石围堰结构的施工工艺，包含以下步骤：(1)围堰和水源隔离措施：河岸上围堰施工时，先施工隔离措施将施工范围与水源隔离之后，再进行围堰填筑施工，清除河泥，然后人工开挖堰坎基坑，基坑开挖完成之后，先行施工堰坎钢筋石笼基础，在基底铺设反滤土工布，然后在土工布上堆码装有透水性材料的土工袋，基坑堆码完成之后，根据实测标高，按照1:0.75的坡率反算出堆码宽度，然后在靠近施工范围侧堆码装有粘土的编织袋，之后再堆码碎石层、砂砾石层、砂层和反滤土工布层，堰坎堆码到设计标高后，进行围堰填筑施工；(2)围堰隔离措施施工完毕之后，对围堰内淤泥进行清理，在进行粘土填筑，施工范围填料自下而上选择粘土、砂砾石和级配碎石，粘土填筑采用分层填筑，分层压实工艺，在填筑过程中，控制压实度，保证填筑质量的同时也起到防水层作用；同时在填筑过程中设置2％的横坡并设置临时排水沟，将雨水引排至六级沉淀池；粘
土表层采用砂砾石和级配碎石进行填筑；在靠近堰坎一侧设置排水沟，排水沟采用24砖砌筑，排水沟顶部设置盖板，盖板采用雨水篦子。
9.本发明的有益效果：(1)取材简单，碎石、砂砾石、砂、反滤土工布均是日常施工生产常用材料；
10.(2)材料成本低，施工方便，简单分层摊铺即可，节约了工期和施工成本；
11.(3)环保效果明显，施工期间通过对围堰周边水质检测，满足一级饮用水源水质标准；
12.(4)材料均为环保型材料，围堰拆除时不会对饮用水源保护区造成二次污染。
附图说明
13.图1为河岸堰坎断面图；
14.图2为雨水收集系统平面图；
15.图3为围堰断面图；
16.图4为围堰施工工艺流程图。
具体实施方式
17.一级饮用水源保护区环保型土石围堰结构，所述的环保型土石围堰结构包含底层粘土层1，由下往上依次铺设砂砾石层3和碎石层2，与水源相接处设置河岸堰坎，所述的河岸堰坎包含基层的钢筋石笼6，沿河岸由内到外依次设置粘土层1、碎石层2、砂砾石层3、砂层4 和反滤土工布层5。所述的砂、碎石和砂砾石采用土工布袋装袋堆码；所述的粘土采用编织袋装袋堆码；还包括排水沟7，所述的排水沟7 设置在靠近堰坎一侧，两端分别与六级沉淀池相连。
18.所述的一级饮用水源保护区环保型土石围堰结构的施工工艺，包含以下步骤：(1)围堰和水源隔离措施：河岸上围堰施工时，先施工隔离措施将施工范围与水源隔离之后，再进行围堰填筑施工，清除河泥，然后人工开挖堰坎基坑，基坑开挖完成之后，先行施工堰坎钢筋石笼基础，在基底铺设反滤土工布，然后在土工布上堆码装有透水性材料的土工袋，基坑堆码完成之后，根据实测标高，按照1:0.75的坡率反算出堆码宽度，然后在靠近施工范围侧堆码装有粘土的编织袋，之后再堆码碎石层2、砂砾石层3、砂层4和反滤土工布层5，堰坎堆码到设计标高后，进行围堰填筑施工；(2)围堰隔离措施施工完毕之后，对围堰内淤泥进行清理，在进行粘土填筑，施工范围填料自下而上选择粘土、砂砾石和级配碎石，粘土填筑采用分层填筑，分层压实工艺，在填筑过程中，控制压实度，保证填筑质量的同时也起到防水层作用；同时在填筑过程中设置2％的横坡并设置临时排水沟，将雨水引排至六级沉淀池；粘土表层采用砂砾石和级配碎石进行填筑；在靠近堰坎一侧设置排水沟，排水沟采用24砖砌筑，排水沟顶部设置盖板，盖板采用雨水篦子。
19.具体施工工艺如下：
20.(1)围堰和水源隔离措施
21.河岸上围堰施工时，先施工隔离措施将施工范围与水源隔离之后，再进行围堰填筑施工，以此保证围堰填筑过程中，粘土不会进入自然水系污染水源。
22.水中围堰施工时，等水位下降到477.00(吴淞高程系统)后，采用小型机具配合运
输车辆清除河泥，然后采用人工开挖堰坎基坑，开挖深度为100cm。基坑开挖完成之后，先行施工堰坎钢筋石笼基础。在基底铺设反滤土工布，然后在土工布上堆码装有透水性材料的土工袋，保证土工布将透水性材料全部包裹。基坑堆码完成之后，根据实测标高，按照1:0.75的坡率反算出堆码宽度，然后在靠近施工范围侧堆码装有粘土的编织袋，之后再堆码装有透水性材料(碎石、砂砾石、砂)的土工布袋，注意土工布袋一定要堆码在反滤土工布之内，土工布高度不够时，采用搭接的方式进行连接，搭接宽度不低于20cm。堰坎堆码到设计标高后，进行围堰填筑施工。
23.为避免围堰上地表水下渗后直接进入库区，围堰采用三级过滤隔离措施，使少量的下渗水通过隔离措施过滤净化。整个隔离措施采用反滤土工布进行包裹，并使隔离措施深入黏土层100cm,保证隔离措施稳定性，同时也一定程度防止泥水渗透不经过隔离措施，基坑采用小型机械配合人工开挖，避免开挖时对水源造成污染；泥水渗透先经过反滤土工布和碎石层沉降过滤，目的是过滤泥水中较大悬浮物质；然后经过砂砾石层过滤，目的是过滤泥水中残留的较大悬浮物质和较小悬浮物质；最后再经过细砂层过滤和反滤土工布，目的是过滤残留较小悬浮物质，以保证渗透的泥水不会对水源造成污染。为防止雨水冲刷导致砂袋破损，细砂、碎石和砂砾石采用土工布袋装袋堆码，粘土采用编织袋装袋堆码。
24.(2)雨水收集净化措施
25.围堰隔离措施施工完毕之后，对围堰内淤泥进行清理，在进行粘土填筑，施工范围填料自下而上选择粘土、砂砾石和级配碎石，粘土填筑采用分层填筑，分层压实工艺，在填筑过程中，控制压实度，保证填筑质量的同时也起到防水层作用，避免雨水或者施工污水浸泡粘土层，引起翻浆；同时在填筑过程中设置2％的横坡并设置临时排水沟，将雨水引排至六级沉淀池，避免下雨造成大范围积水；粘土表层 0.8m范围内采用60cm砂砾石和20cm级配碎石进行填筑,确保围堰场地坚实，以防止施工车辆驶出场地时造成扬尘；在0#墩与1#墩之间，修筑一条3.5m宽，20cm厚c30混凝土施工便道；在靠近堰坎一侧设置50*60cm排水沟，排水沟采用24砖砌筑，排水沟顶部设置盖板，盖板采用400*600*30mm3的雨水篦子，使大量雨水及施工污水通过排水沟汇集到沉淀池进行沉淀循环利用；少量下渗雨水及施工污水通过砂砾石和隔离措施过滤净化。
26.雨水径流总量的计算公式：
27.式中：w——雨水设计径流总量(m3)；
28.——雨量径流系数，径流时取0.9；
29.hy——设计降雨厚度(mm)，常使用24小时降雨厚度；
30.f——汇水面积(hm2)(万平方米)。
31.经查阅资料，黑龙滩镇降雨量全年平均1033mm，七月平均249mm，一月平均9.3mm；降雨量每日超过100mm的为大暴雨，超过250mm的为特大暴雨。为保证排水沟尺寸能够全部引排降水量，hy取特大暴雨日降雨量250mm；汇水面积f包括既有道路面积1353.1m2、边坡面积 773.2m2，围堰面积3189.5m2,因此f＝0.532万平方米；雨水设计径流总量
32.排水沟过水能力计算：
33.最大过水量:q＝ac(ri)
1/2
；
34.水力半径:r＝a/l；
35.流速系数：c＝r
1/6
/n。
36.式中：a——过水面积(m2)；
37.l——湿周(m)；
38.n——粗糙系数，取0.012；
39.i——坡度，取2％。
[0040][0041]
由表可得，排水沟的过水能力为q＝ac(ri)
1/2
＝1.11(m3/s)，因此排水沟高峰小时排水量 q
天
＝60
×
60
×
q＝60
×
60
×
1.11＝3996m3》1197(雨水设计径流总量 w),因此，排水沟尺寸满足要求。
[0042]
在桥梁起终点处各设置一个六级沉淀池，雨水汇集到沉淀池后，经过沉淀可进行循环利用，如车辆冲洗、喷淋除尘和砼养护等，多余水及时采用水泵抽到水车中，用于项目区其他项目路面清洗、降尘和绿化养生等；沉淀池定期清理，沉渣运至弃土场弃置，保证沉淀池的沉淀效果。
[0043]
围堰设施布置
[0044]
(1)围堰、临设和桥头路基雨水，均设置集水沟，进入六级沉淀池，污水通过过滤后循环利用，沉淀后多余净化水排入桥梁永久性简易沉淀池再次净化后方准排入库区。
[0045]
(2)围堰施工前，先施工围堰与库区的隔离净化栏坎和雨水收集净化设施，确定不对水体造成污染后再行填筑土围堰。
[0046]
(3)围堰施工期间，必须严格控制对库区水体的影响，发现水体浑浊现象应立即停止施工，采取应对措施后方可继续施工。
[0047]
(4)在围堰上施工桩基，必须严格控制机械设备运行范围，钻渣及时清运至业主指定的就近弃土场弃置，孔桩施工严禁采用可能造成污染的泥浆护壁。
[0048]
(5)围堰使用完成后，利用低水位期间挖走围堰，挖取顺序为围堰内土方
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围堰栏坎
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雨水收集设施。