【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水下抛石，特别是涉及一种跨粒径级配抛石防冲刷结构及施工方法。
技术介绍
1、桩基础、桥墩等构筑物在河床、海床上的安装会改变周围的水流流场分布，导致构筑物周围的土体发生局部冲刷，形成冲刷坑。这可能会影响这些构筑物的长期稳定性以及构筑物上部结构的运行安全。
2、抛石是水利工程、海洋工程和港口工程中最常用且最经济的防冲刷措施。然而，自然堆积形成的碎石堆积体在抗冲刷能力上相对较弱，在水流的作用下，抛石材料易被冲散，从而影响其防护性能。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供一种跨粒径级配抛石防冲刷结构及施工方法，以解决自然堆积形成的碎石堆积体在抗冲刷能力上相对较弱，在水流的作用下，抛石材料易被冲散，从而影响其防护性能的问题。
2、本专利技术实施例公开了一种跨粒径级配抛石防冲刷结构，所述跨粒径级配抛石防冲刷结构包括至少一层防冲刷结构；所述跨粒径级配抛石防冲刷结构设置于预设海底的土层上；所述防冲刷结构是基于预设的大量碎石和预设的少量胶凝浆体构建得到的；所述大量碎石通过预设的抛石导管被抛填至所述土层和/或任一层所述防冲刷结构的表面，在所述土层和/或所述任一层所述防冲刷结构的表面形成窄粒径级配碎石堆积体；
3、所述胶凝浆体用于通过预设的浇筑导管被浇筑在所述碎石堆积体的表面的多个局部区域；所述胶凝浆体用于在所述碎石堆积体的表面扩散，并沿着所述碎石堆积体空隙向下流动，使得浆体流动范围内的碎石相互粘结，形成超大粒径的胶结碎石簇，从而将窄粒径级配的碎石堆积
4、可选地，所述胶凝浆体被放置于浆袋中；所述浆袋用于通过所述浇筑导管和/或吊车被投放至所述碎石堆积体表面的多个局部区域。
5、可选地，放置于所述碎石堆积体的表面的多个局部区域的所述浆袋在水中发生溶解，使得所述浆袋中的所述胶凝浆体流出，在所述碎石堆积体表面的局部区域内扩展及沿着碎石堆积体空隙向下流动。
6、可选地，所述浇筑导管的出口处设置有倒钩式破袋器；所述倒钩式破袋器用于在所述浆袋通过所述浇筑导管下出口时，破坏所述浆袋，使得所述浆袋中的所述胶凝浆体流出，被投放至所述碎石堆积体表面的局部区域。
7、可选地，所述土层的表面存在反滤层；所述大量碎石被抛填至所述土层上方的所述反滤层的表面；
8、所述反滤层由土工布、砂袋、砂被以及预设粒径的砂砾石中的至少一种构成；所述预设粒径小于所述碎石堆积体的碎石颗粒的最小粒径。
9、可选地，所述碎石堆积体的厚度为所述碎石堆积体中的碎石的中值粒径的第一预设倍数。
10、可选地，所述跨粒径级配抛石防冲刷结构包括上层结构、中层结构以及底层结构；在构建所述上层结构、所述中层结构以及所述底层结构的过程中，分别用于构建所述上层结构、所述中层结构以及所述底层结构的所述大量碎石的粒径范围不同。
11、可选地，在构建所述上层结构、所述中层结构以及所述底层结构的过程中，所述浆袋在所述上层结构、所述中层结构以及所述底层结构对应的所述碎石堆积体的表面的投放位置交错分布。
12、可选地，所述跨粒径级配抛石防冲刷结构中的所述胶结碎石簇在所述跨粒径级配抛石防冲刷结构的空间结构上交错分布。
13、可选地，所述胶凝浆体包括水泥基材料、早强高流动水泥砂浆、早强高流动混凝土以及早强高流动性固化土中的至少一种。
14、可选地，所述胶结碎石簇的等效直径是形成所述胶结碎石簇的碎石粒径的第二预设倍数。
15、可选地，所述胶结碎石簇的空隙率不低于预设空隙率阈值，所述胶结碎石簇的单轴压缩强度不大于第一预设强度阈值，所述胶结碎石簇中的相互粘结的碎石之间的胶结强度不小于第二预设强度阈值。
16、可选地，所述胶结碎石簇的单轴压缩强度的计算公式为：
17、
18、其中，σpeak为所述单轴压缩强度，k为第一系数，σpm为所述胶结碎石簇中的胶凝浆体与碎石表面之间的胶结强度，ρm为所述胶结碎石簇中的所述胶凝浆体的体积分数，n为所述碎石堆积体的碎石的平均配位数，ρb为所述胶结碎石簇中的所述碎石的体积分数，a为第二系数。
19、可选地，所述跨粒径级配抛石防冲刷结构周围存在构筑物；所述构筑物包括桩基础、桥墩、河堤、海堤、防浪堤、岛堤中的至少一个。
20、可选地，所述碎石的粒径范围为5-20厘米；所述碎石堆积体中的碎石在所述土层和/或所述防冲刷结构的表面是均匀平整的。
21、本专利技术实施例还公开了一种跨粒径级配抛石防冲刷结构的施工方法，包括：
22、利用预设的抛石导管在预设海底的土层上抛填大量碎石；所述大量碎石用于在所述土层上形成窄粒径级配碎石堆积体；
23、利用预设的浇筑导管在所述碎石堆积体表面浇筑预设的少量胶凝浆体；所述胶凝浆体用于在所述碎石堆积体的表面扩散，并沿着所述碎石堆积体空隙向下流动，使得浆体流动范围内的碎石相互粘结，形成超大粒径的胶结碎石簇，从而将窄粒径级配的碎石堆积体转变为防冲刷结构；
24、利用所述抛石导管在所述防冲刷结构的表面抛填大量碎石；所述防冲刷结构的表面的大量碎石用于形成所述防冲刷结构表面的窄粒径级配碎石堆积体；
25、利用所述浇筑导管在所述防冲刷结构表面的碎石堆积体的表面浇筑所述胶凝浆体，得到所述防冲刷结构表面的防冲刷结构；
26、重复利用所述抛石导管在所述防冲刷结构的表面抛填大量碎石，利用所述浇筑导管在所述防冲刷结构表面的碎石堆积体的表面浇筑所述胶凝浆体，得到所述防冲刷结构表面的防冲刷结构的步骤，直至至少一层防冲刷结构的高度达到预设设计高度；所述至少一层防冲刷结构形成跨粒径级配抛石防冲刷结构。
27、可选地，所述利用预设的抛石导管在预设海底的土层上抛填大量碎石的步骤包括：
28、针对任一碎石，获取所述碎石的目标落点位置；
29、移动所述抛石导管的位置，使得所述碎石被抛填至所述目标落点位置。
30、可选地，所述利用预设的浇筑导管在所述碎石堆积体表面浇筑预设的少量胶凝浆体的步骤包括：
31、获取所述胶凝浆体的至少一个目标浇筑位置；
32、移动所述浇筑导管的位置，使得所述胶凝浆体被浇筑在所述目标浇筑位置。
33、本专利技术实施例包括以下优点：
34、在本专利技术实施例中，跨粒径级配抛石防冲刷结构包括至少一层防冲刷结构；跨粒径级配抛石防冲刷结构设置于预设海底的土层上；防冲刷结构是基于预设的大量碎石和预设的少量胶凝浆体构建得到的；大量碎石通过预设的抛石导管被抛填至土层和/或任一层防冲刷结构的表面，在土层和/或任一层防冲刷结构的表面形成窄粒径级配碎石堆积体；胶凝浆体用于通过预设的浇筑导管被浇筑在碎石堆积体的表面的多个局部区域；胶凝浆体用于在碎石堆积体的表面扩散，并沿着碎石堆积体空隙向下流动，使得浆体流动范围内的碎石相互粘结，形成超大粒径的胶结碎石簇，从而将窄粒径级配的碎石堆积体转变为防冲刷结本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种跨粒径级配抛石防冲刷结构，其特征在于，所述跨粒径级配抛石防冲刷结构包括至少一层防冲刷结构；所述跨粒径级配抛石防冲刷结构设置于预设海底的土层上；所述防冲刷结构是基于预设的大量碎石和预设的少量胶凝浆体构建得到的；所述大量碎石通过预设的抛石导管被抛填至所述土层和/或任一层所述防冲刷结构的表面，在所述土层和/或所述任一层所述防冲刷结构的表面形成窄粒径级配碎石堆积体；
2.根据权利要求1所述的跨粒径级配抛石防冲刷结构，其特征在于，所述胶凝浆体被放置于浆袋中；所述浆袋用于通过所述浇筑导管和/或吊车被投放至所述碎石堆积体表面的多个局部区域。
3.根据权利要求2所述的跨粒径级配抛石防冲刷结构，其特征在于，放置于所述碎石堆积体的表面的多个局部区域的所述浆袋在水中发生溶解，使得所述浆袋中的所述胶凝浆体流出，在所述碎石堆积体表面的局部区域内扩展及沿着碎石堆积体空隙向下流动。
4.根据权利要求2所述的跨粒径级配抛石防冲刷结构，其特征在于，所述浇筑导管的出口处设置有倒钩式破袋器；所述倒钩式破袋器用于在所述浆袋通过所述浇筑导管下出口时，破坏所述浆袋，使得所述浆袋中
5.根据权利要求1所述的跨粒径级配抛石防冲刷结构，其特征在于，所述土层的表面存在反滤层；所述大量碎石被抛填至所述土层上方的所述反滤层的表面；
6.根据权利要求1所述的跨粒径级配抛石防冲刷结构，其特征在于，所述碎石堆积体的厚度为所述碎石堆积体中的碎石中值粒径的第一预设倍数。
7.根据权利要求2所述的跨粒径级配抛石防冲刷结构，其特征在于，所述跨粒径级配抛石防冲刷结构包括上层结构、中层结构以及底层结构；在构建所述上层结构、所述中层结构以及所述底层结构的过程中，分别用于构建所述上层结构、所述中层结构以及所述底层结构的所述大量碎石的粒径范围不同。
8.根据权利要求7所述的跨粒径级配抛石防冲刷结构，其特征在于，在构建所述上层结构、所述中层结构以及所述底层结构的过程中，所述浆袋在所述上层结构、所述中层结构以及所述底层结构对应的所述碎石堆积体的表面的投放位置交错分布。
9.根据权利要求8所述的跨粒径级配抛石防冲刷结构，其特征在于，所述跨粒径级配抛石防冲刷结构中的所述胶结碎石簇在所述跨粒径级配抛石防冲刷结构的空间结构上交错分布。
10.根据权利要求1所述的跨粒径级配抛石防冲刷结构，其特征在于，所述胶凝浆体包括水泥基材料、早强高流动水泥砂浆、早强高流动混凝土以及早强高流动性固化土中的至少一种。
11.根据权利要求1所述的跨粒径级配抛石防冲刷结构，其特征在于，所述胶结碎石簇的等效直径是形成所述胶结碎石簇的碎石粒径的第二预设倍数。
12.根据权利要求1所述的跨粒径级配抛石防冲刷结构，其特征在于，所述胶结碎石簇的空隙率不低于预设空隙率阈值，所述胶结碎石簇的单轴压缩强度不大于第一预设强度阈值，所述胶结碎石簇中的相互粘结的碎石之间的胶结强度不小于第二预设强度阈值。
13.根据权利要求12所述的跨粒径级配抛石防冲刷结构，其特征在于，所述胶结碎石簇的单轴压缩强度的计算公式为：
14.根据权利要求1所述的跨粒径级配抛石防冲刷结构，其特征在于，所述跨粒径级配抛石防冲刷结构周围存在构筑物；所述构筑物包括桩基础、桥墩、河堤、海堤、防浪堤、岛堤中的至少一个。
15.根据权利要求1所述的跨粒径级配抛石防冲刷结构，其特征在于，所述碎石的粒径范围为5-20厘米；所述碎石堆积体中的碎石在所述土层和/或所述防冲刷结构的表面是均匀平整的。
...【技术特征摘要】
1.一种跨粒径级配抛石防冲刷结构，其特征在于，所述跨粒径级配抛石防冲刷结构包括至少一层防冲刷结构；所述跨粒径级配抛石防冲刷结构设置于预设海底的土层上；所述防冲刷结构是基于预设的大量碎石和预设的少量胶凝浆体构建得到的；所述大量碎石通过预设的抛石导管被抛填至所述土层和/或任一层所述防冲刷结构的表面，在所述土层和/或所述任一层所述防冲刷结构的表面形成窄粒径级配碎石堆积体；
2.根据权利要求1所述的跨粒径级配抛石防冲刷结构，其特征在于，所述胶凝浆体被放置于浆袋中；所述浆袋用于通过所述浇筑导管和/或吊车被投放至所述碎石堆积体表面的多个局部区域。
3.根据权利要求2所述的跨粒径级配抛石防冲刷结构，其特征在于，放置于所述碎石堆积体的表面的多个局部区域的所述浆袋在水中发生溶解，使得所述浆袋中的所述胶凝浆体流出，在所述碎石堆积体表面的局部区域内扩展及沿着碎石堆积体空隙向下流动。
4.根据权利要求2所述的跨粒径级配抛石防冲刷结构，其特征在于，所述浇筑导管的出口处设置有倒钩式破袋器；所述倒钩式破袋器用于在所述浆袋通过所述浇筑导管下出口时，破坏所述浆袋，使得所述浆袋中的所述胶凝浆体流出，被投放至所述碎石堆积体表面的局部区域。
5.根据权利要求1所述的跨粒径级配抛石防冲刷结构，其特征在于，所述土层的表面存在反滤层；所述大量碎石被抛填至所述土层上方的所述反滤层的表面；
6.根据权利要求1所述的跨粒径级配抛石防冲刷结构，其特征在于，所述碎石堆积体的厚度为所述碎石堆积体中的碎石中值粒径的第一预设倍数。
7.根据权利要求2所述的跨粒径级配抛石防冲刷结构，其特征在于，所述跨粒径级配抛石防冲刷结构包括上层结构、中层结构以及底层结构；在构建所述上层结构、所述中层结构以及所述底层结构的过程中，分别...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘笑驰，练冲，王卫，杨定华，秦明，祝文龙，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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