CN102499153A - 漂浮拖曳自沉降式钢筋混凝土船体礁及其制造方法 - Google Patents

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王磊
唐衍力
石建高
黄洪亮
张勋
马海有
陈晓蕾
刘永利
李灵智
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Abstract

本发明涉及一种漂浮拖曳自沉降式钢筋混凝土船体礁及其制造方法，包括钢筋混凝土外部船体、上缘加固板、船体内部剪力墙及进水阀门，所述的钢筋混凝土外部船体由底板、两块侧板和两块前后板组合而成，所述的钢筋混凝土外部船体上缘四周有上缘加固板，所述的船体内部与底板垂直间隔固定有若干剪力墙，底板中心开有开孔阀门。本发明采用钢筋混凝土材料建造大型礁体并突破了运输限制，节省了大量的人力物力。本发明的船体礁归于浅海鱼礁类别，船体礁的设计在体积方面充分发挥优势，为海底附着生物提供了足够的附着面积，礁体的容积宽阔，适合多种鱼类生息定居。本发明的船体礁的建造采用混凝土材料，内部配筋以增加强度，造价经济，性能稳定。

Description

漂浮拖曳自沉降式钢筋混凝土船体礁及其制造方法
技术领域
本发明属人工鱼礁工程技术领域，特别是涉及一种漂浮拖曳自沉降式钢筋混凝土船体礁及其制造方法。
背景技术
建造投放人工鱼礁是构建海洋牧场，修复海洋生态资源的重要手段之一。目前我国的造礁途径主要有三种类型：(1)利用废旧渔船建设人工鱼礁：废旧船体是较理想的人工鱼礁单体，它结构紧凑，空间大，便于藻类附着和鱼类聚集，运输和投放施工也比较方便，其缺点就是不能保证有较长的使用寿命，在海底腐烂后容易造成海底垃圾，难以清除；(2)利用石料建设人工鱼礁：投放石料鱼礁要求石块的体积尽量大一些，主要是用于底播增殖类品种，如海参、附着性藻类等，对于海底生态的恢复和保护起到一定的作用；(3)利用钢筋混凝土构件建造人工鱼礁：钢筋混凝土构件作为人工鱼礁单体，其结构牢固、强度大，可以制成各种各样形状和大小，易于组合。适宜于海域底质构造和海域自然环境等。其成本也较钢质等鱼礁便宜许多。
综合国内外的人工鱼礁工程，目前主要建造投放的礁体种类主要有：方型鱼礁、三角型鱼礁、梯型鱼礁、半球型鱼礁、组合型鱼礁等；礁体的应用材料主要有：混凝土、钢材、轮胎、废船等。人工鱼礁礁体设计建造的发展趋势为：礁体大型化、材料综合化、结构复杂化和类型多样化。礁体设计趋向大型化的优势在于防止底拖网渔船的破坏和海流冲击的移位，能产生较大的涡流与缓和区，减少沉积物埋没，为大量鱼类提供较大的活动空间，缺点是礁体太大，其运输和投放需要投入更多的物力财力。船体礁的设计是模仿船只的形状用钢筋混凝土材料建造大型鱼礁，优点是：可以提供内部较为复杂的结构和较大的表面积；钢筋混凝土结构较普通废船类礁体的耐久性更好，可以保证更长的使用寿命；船体礁的运输投放不需要大型驳船托运，将其浮于海面上拖曳至投放地点后，打开底部进水阀门进水自动沉降，从而解决大型礁体运输和投放的局限性，使建造较大型鱼礁的设想成为现实。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种漂浮拖曳自沉降式钢筋混凝土船体礁及其制造方法，该船体礁为节能型鱼礁，可以诱集鱼类，为海洋鱼类创造栖息地，供鱼类繁殖生长，提供避敌场所，更好的发挥人工鱼礁修复，起到保护海洋生态资源的作用，该船体礁的制造方法简单实用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种漂浮拖曳自沉降式钢筋混凝土船体礁，包括钢筋混凝土外部船体、上缘加固板、船体内部剪力墙及进水阀门，所述的钢筋混凝土外部船体由底板、两块侧板和两块前后板组合而成，所述的钢筋混凝土外部船体上缘四周有上缘加固板，所述的船体内部与底板垂直间隔固定有若干剪力墙，底板中心开有开孔阀门。
所述的剪力墙为2面。
所述的剪力墙的底部开有两个对称布置的平衡进水孔。
所述的侧板、前后板和剪力墙上均开有若干个孔洞。
所述的外部船体尺寸为12000mm×4000mm×3000mm。
所述的侧板、前后板、剪力墙和上缘加固板的厚度均为150mm，上缘加固板的宽为500mm。
所述的剪力墙的底部的平衡进水孔的直径为100mm。
所述的底板中心的开孔阀门的直径为200mm；与其相配的进水阀门塞设计材料选用长度30cm，直径19cm的圆柱形木棍，为保证封堵进水孔的密闭性，可在木棍外缠绕聚乙烯塑料纸。
一种漂浮拖曳自沉降式钢筋混凝土船体礁的制造方法，包括下列步骤：
(1)制备混凝土：混凝土搅拌采用自落式搅拌机，加料顺序为，先加1/2用水量，然后加石子、水泥、砂搅拌1min，再加剩余1/2用水量继续搅拌，搅拌时间不少于1.5min；
(2)根据礁体设计尺寸准备浇筑模具：首先搭建浇筑船体礁底部，核准预留进水孔位置及尺寸；检查角模处拼接是否严密，边角柱加固是否可靠，检查并清理模板内残留杂物，用水冲净；
(3)浇筑船体礁：先浇筑底部，底部厚度为15cm，一次性浇筑完成；然后搭建船体四周模具，按设计布局配筋，间隔时间不超过2h；检查支铁、垫块，以保证保护层厚度；核准预留孔洞位置、各种连接件是否牢固，每次浇筑高度控制在50cm左右，然后振捣；混凝土下料点分散布置；墙体连续进行浇筑，控制间隔时间在2h以内，浇筑时随时清理落地灰；
(4)常温时混凝土强度大于1MPa，一般可2d后拆模，先侧板后底板；冬期时掺防冻剂，使混凝土强度达到4MPa时拆模，一般4d后拆模，保证拆模时墙体不粘模、不掉角、不裂缝。
所述的混凝土强度等级为C35，抗渗设计采用等级S8；混凝土的沙砾径不超过30mm；船体礁结构为钢筋混凝土结构，配筋为普通钢筋，采用Q235钢筋HRB335级钢筋；在C35混凝土HPB235钢筋的最小配筋率为0.336％，在板厚150mm时的钢筋直径间距为10155(504.0mm2/m)；保护层厚度为20mm。
有益效果
本发明采用钢筋混凝土材料建造大型礁体并突破了运输限制，节省了大量的人力物力。本发明的船体礁归于浅海鱼礁类别，船体礁的设计在体积方面充分发挥优势，为海底附着生物提供了足够的附着面积，礁体的容积宽阔，适合多种鱼类生息定居。船体礁的设计也很好的解决了运输投放这个关键问题，在底部设计了一个可开闭的阀门，这样就可以利用浮力直接在海面拖曳，到达投放地点后打开阀门进水，沉入海底。船体礁的建造采用混凝土材料，内部配筋以增加强度，造价经济，性能稳定。
附图说明
图1礁体结构示意图。
图中：1.底板  2.平衡进水孔  3.剪力墙  4.上缘加固板  5.侧板开孔  6.侧板  7.前后板  8.前后板开孔  a.剪力墙与底板(侧板)连接处  b.侧板与上缘加固板连接处  c.侧板与底板连接处d.前后板与底板连接处  e.前后板与上缘加固板连接处。
图2a船体礁的正视面图；
图2b船体礁的正视面侧板配筋图；
图2c正视面剪力墙配筋图；
图2d侧板开孔处配筋图。
图3a船体礁的俯视面图；
图3b船体礁的俯视面上缘加固板配筋图；
图3c船体礁的俯视面底板配筋图；
图3d船体礁的进水口周围配筋图
图3e船体礁的俯视面剪力墙配筋图。
图4a船体礁前后板平面图；
图4b船体礁前后板配筋图；
图4c前后板开孔处配筋图。
图5a船体礁剪力墙侧视面图；
图5b船体礁剪力墙侧视面配筋图；
图5c船体礁剪力墙开孔处配筋图。
图6剪力墙与底板(侧板)连接处示意图。
图7侧板与上缘加固板连接处示意图。
图8侧板与底板连接处示意图。
图9前后板与底板连接处示意图。
图10前后板与上缘加固板连接处示意图。
图11拉结筋配置图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如图1所示，本发明由钢筋混凝土外部船体(包括底板1，侧板6和前后板7)、上缘加固板4、船体内部剪力墙3及进水阀门组成；船体礁主尺寸为12000mm×4000mm×3000mm；礁体的基本形状为船形；礁体壁的厚度设计为150mm；船体礁上缘加固板4宽500mm缘、厚度150mm；礁体内部设计有两面剪力墙3，其厚度设计为150mm；剪力墙底部开有两个直径100mm的平衡进水孔2，目的在于礁体内部进水之后保持整体水位一致，使礁体不致倾覆；礁体底部中心设计直径200mm的开孔阀门，用于进水沉礁；另外在礁体壁上适当的开有数个侧板开孔5及前后板开孔8，增加透水性和为鱼类提供洄游通道。混凝土强度等级为C35，抗渗设计采用等级S8；混凝土用沙砾径不超过30mm；为了提高礁体整体的承载力和抗弯性，需要在混凝土内部进行适当的配筋，船体礁结构为钢筋混凝土结构，其配筋为普通钢筋，采用Q235钢筋HRB335级钢筋在C35混凝土HPB235钢筋的最小配筋率为0.336％，在板厚150mm时的钢筋直径间距为10155(504.0mm2/m)。保护层厚度设计为20mm；礁体各部分详细配筋见图2-图11；根据礁体设计尺寸准备好浇筑模具，首先搭建浇筑船体礁底部，核准预留进水孔位置及尺寸；检查角模处拼接是否严密，边角柱加固是否可靠，检查并清理模板内残留杂物，用水冲净；由于采用木模，常温时应浇水湿润；混凝土搅拌采用自落式搅拌机，加料顺序宜为，先加1/2用水量，然后加石子、水泥、砂搅拌1min，再加剩余1/2用水量继续搅拌，搅拌时间不少于1.5min，掺外加剂时搅拌时间应适当延长；底部厚度为15cm，可一次性浇筑完成，然后搭建船体四周模具，按设计布局配筋，间隔时间不超过2h；注意检查支铁、垫块，以保证保护层厚度；核准预留孔洞位置；各种连接件是否牢固；每次浇筑高度控制在50cm左右，然后振捣；混凝土下料点应分散布置；墙体连续进行浇筑，控制间隔时间在2h以内，浇筑时随时清理落地灰；常温时混凝土强度大于1MPa，一般可2d后拆模，先侧板后底板；冬期时掺防冻剂，使混凝土强度达到4MPa时拆模，一般4d后拆模，保证拆模时墙体不粘模、不掉角、不裂缝。
船体礁建成后，需要经海上拖曳至礁区投放海域进行沉降投放。经计算，船体礁漂浮于海面时的吃水高度为1.277m。设计船体礁的横稳性合乎设计要求。拖曳阻力计算表明船体礁受阻力很小，即使20马力渔船也可进行拖曳投放，由此解除了投放大型人工鱼礁的运输限制。船礁着底底冲力及均布荷重计算表明礁体混泥土材料配比和配筋强度达到设计要求。本设计材料为混凝土C35(S8)沙砾径小于30mm；钢筋235(φ)、335(φ)。进水阀门塞的作用是保证船体礁漂浮于海面时阻止海水进入礁体内部，设计材料选用长度30cm，直径19cm的圆柱形木棍，为保证封堵进水孔的密闭性，可以于木棍外缠绕几层聚乙烯塑料纸，缠绕程度视与进水孔契合良好为宜；于木棍一头打孔穿绳，便于投放时可与船体礁外部拉出木塞，方便礁体进水下沉。

Claims (10)

1.一种漂浮拖曳自沉降式钢筋混凝土船体礁，包括钢筋混凝土外部船体、上缘加固板(4)、船体内部剪力墙(3)及进水阀门，其特征在于：所述的钢筋混凝土外部船体由底板(1)、两块侧板(6)和两块前后板(7)组合而成，所述的钢筋混凝土外部船体上缘四周有上缘加固板(4)，所述的船体内部与底板(1)垂直间隔固定有若干剪力墙(3)，底板(1)中心开有开孔阀门。
2.根据权利要求1所述的一种漂浮拖曳自沉降式钢筋混凝土船体礁，其特征在于：所述的剪力墙(3)为2面。
3.根据权利要求1或2所述的一种漂浮拖曳自沉降式钢筋混凝土船体礁，其特征在于：所述的剪力墙(3)的底部开有两个对称布置的平衡进水孔(2)。
4.根据权利要求1所述的一种漂浮拖曳自沉降式钢筋混凝土船体礁，其特征在于：所述的侧板(6)、前后板(7)和剪力墙(3)上均开有若干个孔洞。
5.根据权利要求1所述的一种漂浮拖曳自沉降式钢筋混凝土船体礁，其特征在于：所述的外部船体尺寸为12000mm×4000mm×3000mm。
6.根据权利要求1所述的一种漂浮拖曳自沉降式钢筋混凝土船体礁，其特征在于：所述的侧板(6)、前后板(7)、剪力墙(3)和上缘加固板(4)的厚度均为150mm，上缘加固板(4)的宽为500mm。
7.根据权利要求3所述的一种漂浮拖曳自沉降式钢筋混凝土船体礁，其特征在于：所述的剪力墙(3)的底部的平衡进水孔(2)的直径为100mm。
8.根据权利要求1所述的一种漂浮拖曳自沉降式钢筋混凝土船体礁，其特征在于：所述的底板(1)中心的开孔阀门的直径为200mm；与其相配的进水阀门塞设计材料选用长度30cm，直径19cm的圆柱形木棍，为保证封堵进水孔的密闭性，可在木棍外缠绕聚乙烯塑料纸。
9.一种漂浮拖曳自沉降式钢筋混凝土船体礁的制造方法，包括下列步骤：
(1)制备混凝土：混凝土搅拌采用自落式搅拌机，加料顺序为，先加1/2用水量，然后加石子、水泥、砂搅拌1min，再加剩余1/2用水量继续搅拌，搅拌时间不少于1.5min；
(2)根据礁体设计尺寸准备浇筑模具：首先搭建浇筑船体礁底部，核准预留进水孔位置及尺寸；检查角模处拼接是否严密，边角柱加固是否可靠，检查并清理模板内残留杂物，用水冲净；
(3)浇筑船体礁：先浇筑底部，底部厚度为15cm，一次性浇筑完成；然后搭建船体四周模具，按设计布局配筋，间隔时间不超过2h；检查支铁、垫块，以保证保护层厚度；核准预留孔洞位置、各种连接件是否牢固，每次浇筑高度控制在50cm左右，然后振捣；混凝土下料点分散布置；墙体连续进行浇筑，控制间隔时间在2h以内，浇筑时随时清理落地灰；
(4)常温时混凝土强度大于1MPa，一般可2d后拆模，先侧板后底板；冬期时掺防冻剂，使混凝土强度达到4MPa时拆模，一般4d后拆模，保证拆模时墙体不粘模、不掉角、不裂缝。
10.根据权利要求9所述的一种漂浮拖曳自沉降式钢筋混凝土船体礁的制造方法，其特征在于：所述的混凝土强度等级为C35，抗渗设计采用等级S8；混凝土的沙砾径不超过30mm；船体礁结构为钢筋混凝土结构，配筋为普通钢筋，采用Q235钢筋HRB335级钢筋；在C35混凝土HPB235钢筋的最小配筋率为0.336％，在板厚150mm时的钢筋直径间距为10155(504.0mm2/m)；保护层厚度为20mm。
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