CN104908884B - 一种快速建造海面漂浮人工岛的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于海洋生态设施建设领域，具体是涉及一种快速海面漂浮人工岛的方法。步骤如下：第一，将永久模板盒子(1)由拖曳驳船(6)依次拖曳至建造区，并用抛锚驳船牵系作临时固定，组成一个临时施工平台，在平台上，每隔一定距离，留一个消力通道(5)；第二，将预先制好的加强筋笼子(4)运送到施工平台上，底部用木块垫起100‑200mm，并与永久模板作适当连接；……藉此，形成一个可在海面漂浮的人工岛，并可在岛上搭建轻质板房，安装生产与生活设施。本发明的技术优势体现在：1.可实现大面积、低成本、快速搭建。2.安全可靠。3.适用面广。
Description
技术领域
本发明属于海洋生态设施建设领域，具体是涉及一种快速建造海面漂浮人工岛的方法。
背景技术
人工岛是一种利用海洋拓展陆地空间的有效方式之一。目前的人工岛主要是通过填海造地而成。这种方式一则造价昂贵，二则不利于海洋生态保护，三则只能在浅海区实施，可资利用的海面有限。人工漂浮岛，或称人工漂浮平台，是最近发展以来一种新型海洋工程，但目前的主要问题是建造周期长、建造成本高，而且总面积也不够大，因此只适用于海洋石油、海洋风电等特殊用途。如果发明一种可快速建造、成本又很低，而且面积又可任意扩大的海面漂浮人工岛，便可用于一般的海洋农场、水产养殖、水产加工、海上休闲旅游等日常用途。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供海面漂浮人工岛的快速建造方法。
本发明的方案是：
一种快速建造海面漂浮人工岛的方法，其步骤如下：
第一，将永久模板盒子(1)由拖曳驳船(6)依次拖曳至建造区，并用驳船牵系作临时固定，组成一个临时施工平台，在平台上，每隔一定距离，留一个消力通道(5)；
第二，将预先制好的加强筋笼子(4)运送到施工平台上，底部用木块垫起100-200mm，并与永久模板盒子作适当连接；
第三，在绑扎加强筋笼子(4)的同时，将立柱(2)就位，立起后与加强筋笼子(4)作适当绑扎，并使其保持垂直，立柱(2)的根部，须安装边长不小于400mm，厚度不小于50mm的钢板垫脚，立柱(2)间距为2m-4m，且均匀分布；
第四，在永久模板盒子(1)的上沿，用下部横梁(9)与立柱(2)作“井”字形连接，在立柱(2)的顶端，用上部横梁(3)与立柱(2)作“川”字形连接；
第五，将泡沫发生船(7)靠近施工平台，开动发泡机将泡沫料浆通过浇筑管(8)注入由永久模板围成的空腔内；
第六，在上部横梁(3)上铺设甲板；
第七，在易受海浪冲刷的部位，敷贴一层厚度不小于4mm的橡胶卷材；
第八，当需要建造面积较大的漂浮岛时，可将一个个工作平台用弹簧或连接桥串联成整体。
第九，通过驳船6将系在漂浮岛四周的锚抛入海中，将漂浮岛加以锚固。具体做法是：先在漂浮岛边缘，按照一定的角度，均匀分布安装若干台卷扬机及锚泊系统，如图2。锚固安装时，先用多条小驳船同时拖曳锚链向着各自的射线方向前进，直至锚链绷直，然后在统一口令下将锚抛于海中，当锚抓底后，同时开动卷扬机，将锚链绷紧、锁定。
藉此，形成一个可在海面漂浮的人工岛，并可在岛上搭建轻质板房，安装生产与生活设施。
前面所述的方法，优选的方案是，第一步所述永久模板盒子(1)由竹筏、木板、木塑复合板或纤维水泥夹芯板预制，每个盒子的尺寸为长8m-12m(优选10m)；宽4m-6m(优选5m)，高3m-5m(优选4m)。
前面所述的方法，优选的方案是，第二步所述加强筋笼子(4)的制作材料依泡沫充填体而定：当泡沫充填体为泡沫水泥时，选用钢筋或钢丝，间距以200mm-400mm为宜；当泡沫充填体为发泡聚氨酯时，使用竹条，间距以200mm-300mm为宜。
前面所述的方法，优选的方案是，第三步所述立柱(2)材料一般为型钢、钢管或方木，其尺寸依漂浮岛的高度而定。
前面所述的方法，优选的方案是，当漂浮岛的高度不超过4m时，立柱(2)选用5#到8#槽钢、DN100-150×4mm钢管或100mm-200mm×100mm-200mm方木。
前面所述的方法，优选的方案是，第五步所述泡沫料浆使用泡沫水泥类材料时，其技术要求是体积密度350kg/m3450kg/m3，最好为400kg/m3左右，抗压强度大于1.5MPa，抗拉强度大于0.5MPa，弹性模量1.2MPa左右，泊松比0.2左右，大于吸水率小于3％，且在10m水柱压力下吸水率不大于5％；25次冻融循环后强度损失不大于10％，质量损失不大于2％。
前面所述的方法，优选的方案是，第五步所述泡沫料浆使用发泡聚氨酯类材料时，其基本要求是体积密度大于30kg/m3，变形10％压缩强度不小于120kPa，吸水率小于4％。
前面所述的方法，优选的方案是，第六步所述甲板使用木板、竹筏板或建筑用轻质夹心复合板。
本发明的技术优势体现在：
1.可实现大面积、低成本、快速搭建。目前所使用的海洋漂浮平台或大型船舶，要么面积有限，要么造价太高，而本发明所述的人工漂浮岛，采用了单体块柔性拼接方案，理论上讲，只要锚链强度能够满足要求，便可无限的扩大面积，且造价很低、建造方便。
2.安全可靠。由于主要采用消力结构设计，辅以承力结构设计，因此能够抵抗较大风浪而不破坏。由于浮力主要依靠泡沫漂浮材料，因此即使发生局部损坏也不用担心沉海事故发生。
3.适用面广。既可在浅海区建造，也可在深海区建造。可广泛用于建造各类载荷不大的工业、农业、水产养殖与加工业、休闲度假等设施。
附图说明
图1为人工漂浮岛建造流程示意图。图中：1-永久模板盒子；2-立柱；3-上部横梁(及甲板)；4-加强筋笼子；5-消力通道；6-拖曳驳船；7-泡沫发生船；8-浇筑管；9-下部横梁。
图2为实施例2漂浮岛形状及锚固方式示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。
实施例1一种快速建造海面漂浮人工岛的方法，步骤如下：
(1)先将可以在水上漂浮的永久模板盒子1，由驳船6依次拖曳至建造区，并用抛锚驳船牵系作临时固定，组成一个临时施工平台。永久模板可使用竹筏、木板、木塑复合板、纤维水泥夹芯板等预制，每个盒子的尺寸为长8m-12m；宽4m-6m；高3m-5m。无论永久模板使用何种材料，在入海前应满涂一道防腐沥青或专用的海洋防污涂料。在平台上，每隔一定距离，留一个消力通道5。当永久模板为渗透型的材料时，可在模板内侧敷设一层防水隔离布。
(2)将预先制好的加强筋笼子4运送到施工平台上，底部用木块垫起100-200mm，并与永久模板作适当连接。加强筋笼子的制作材料依泡沫充填体而定：当泡沫充填体为泡沫水泥时，一般选用钢筋或钢丝，间距以200mm-400mm为宜，；当泡沫充填体为发泡聚氨酯时，可使用竹条，间距以200mm-300mm为宜。
(3)在绑扎加强筋笼子4的同时，将立柱2就位，立起后与加强筋笼子作适当绑扎，并使其保持垂直。立柱材料一般为型钢、钢管或方木，其尺寸依漂浮岛的高度而定，当漂浮岛的高度不超过4m时，一般选用5#到8#槽钢、DN100-150×4mm钢管或100mm-200mm×100mm-200mm方木。立柱的根部，须安装边长不小于400mm，厚度不小于50mm的钢板垫脚。立柱间距一般为2m-4m，且均匀分布。
(4)在永久模板盒子1的上沿，用下横梁9与立柱2作“井”字形连接。在立柱2的顶端，用上横梁3与立柱2作“川”字形连接。
(5)将泡沫发生船7靠近施工平台，开动发泡机，将泡沫料浆，通过浇筑管8注入上述由永久模板围成的空腔内。待泡沫材料凝固后，便包裹立柱下部及整个加强筋笼子，形成一个永不渗透的漂浮体。当泡沫材料使用泡沫水泥类材料时，其技术要求是体积密度350kg/m3-450kg/m3，最好为400kg/m3左右，抗压强度大于1.5MPa，抗拉强度大于0.5MPa，弹性模量1.2MPa左右，泊松比0.2左右，大于吸水率小于3％，且在10m水柱压力下吸水率不大于5％；25次冻融循环后强度损失不大于10％，质量损失不大于2％(为满足上述条件，宜采用特殊加工的防水型轻质混凝土，其参考配方是：①塑料泡沫粒混凝土：闭孔泡沫塑料颗粒1.1-1.5m3(松散体积)，水泥300-400kg，减水剂0.6-3.5kg，防水剂0.6-3.5kg，水150-200kg。②物理泡沫混凝土：水泥300-350kg，矿物掺合料50-100kg，水料比0.4-0.5。泡沫剂约0.2-0.5kg。稳泡剂、促硬剂、防水剂分别为干物料的0.05％-0.15％、1.5％-2.5％、1.5％-2.0％。③塑料泡沫粒增强泡沫混凝土：将上述两种工艺相结合，在塑料泡沫粒混凝土配方中减少闭孔塑料泡沫颗粒用量30％-50％的体积用量，不足部分的体积用物理泡沫弥补)。当使用发泡聚氨酯类材料时，其基本要求是体积密度大于30kg/m3，变形10％压缩强度不小于120kPa，吸水率小于4％。
(6)在“川”字形上横梁上铺设甲板3。甲板材料可使用木板、竹筏板、建筑用轻质夹心复合板等。
(7)在漂浮岛的外围、消力通道侧壁、暴露的立柱等易受海浪冲刷的部位，敷贴一层厚度不小于4mm的橡胶卷材。
经过上述步骤，便可以形成一个可在海面上漂浮的工作平台。在海面较为平静时，下部的漂浮体一部分露出水面，一部分沉于水下，当上部施加荷载后，绝大多数的漂浮体将沉于水下。当海上风浪较大时，纵向上的波浪能将通过消力通道5及漂浮体与甲板之间的架空区加以消除，横向上的波浪能主要依靠横梁及加强筋组成的承力系统抵抗。
(8)当需要建造面积较大的漂浮岛时，可以将一个个工作平台用弹簧或连接桥串联成整体。
(9)通过驳船6将系在漂浮岛四周的锚抛入海中，将漂浮岛加以锚固。具体做法是：先在漂浮岛边缘，按照一定的角度，均匀分布安装若干台卷扬机及锚泊系统。锚固安装时，先用多条小驳船同时拖曳锚链向着各自的射线方向前进，直至锚链绷直，然后在统一口令下将锚抛于海中，当锚抓底后，同时开动卷扬机，将锚链绷紧、锁定。
(10)在漂浮岛上可以搭建轻质板房，安装生产与生活设施。
实施例2一种快速建造海面漂浮工作平台的方法，与实施例1不同的是，永久模板盒子1的尺寸为长10m；宽5m；高4m。
实施例3一种快速建造海面漂浮工作平台的方法，建设地为一海湾，距最近陆地36海里，高潮位时最大水深20米，年平均风速5.2m/s，最大风速10.6m/s，平均浪高1m，最大浪高3m。建造方法如下：
(1)将一个个由纤维增强水泥板拼成的，长约10m，宽约10m，高4m的漂浮盒子1，由驳船6依次拖曳至建造区，组成一个临时施工平台。每个漂浮盒子中，留有4个2m×2m的消力通道5。
(2)将预先焊好的5#槽钢井字形钢梁9运送到施工平台上，底部用木桩垫起。
(3)将Φ6mm×400mm的钢筋笼4运送到施工平台上，并与水泥板和钢梁捆扎在一起。在绑扎钢筋笼的同时，将高度为5m的6.3#槽钢立柱2与钢梁焊接牢固，并使其保持垂直。
(4)在立柱22顶部焊接上钢梁2，使其与底部的井字形钢梁9及立柱2组成承力框架。
(5)将载有水泥及发泡剂的搅拌浇筑船7靠近施工平台，开动搅拌机制备泡沫水泥料浆，随后将制备好的泡沫料浆，通过浇筑管8注入上述由竹筏板板围成的空腔内。泡沫水泥的体积密度为400±20kg/m3。
(6)在上横梁3上铺设竹筏板条，构成甲板。从而构成一个漂浮单元。
(7)将若干个漂浮单元拼接成一个如图2所示的近圆形漂浮岛。拼接时，先在每两个平台之间的下横梁处悬挂2-4个废旧汽车轮胎，然后用锁链将平台彼此连接起来。
(8)在漂浮岛的四周及消力通道四壁上，用塑料膨头螺栓将2层SBS橡胶卷材加以固定。
(9)参考图2，在漂浮岛的边缘单元块上，分别在0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°方位安装卷扬机和锚索系统(A)。先用小驳船拖曳锚具在上述各方位的延长线上，按照与水深等距的地方抛锚，协同8台卷扬机一起张紧锚链，从而使漂浮岛固定在海床上。
(10)在甲板上，用彩色压型钢板-泡沫聚氨酯复合板，搭建单层板房，供生产生活之需。板房高度为2.5m。
实施效果：本漂浮岛总高5.36m，总面积2540m2，总重量约5000吨。运行时可随着潮位变化作一定幅度的上升与下降运动，空载时吃水深度为2m左右。由于甲板与漂浮体之间保持有1m高的架空空间，且在漂浮体中设置了若干消力通道，实施一年来，潮汐及涌浪，均可顺利通过消力通道及甲板之间的架空区自由流动，海水涌向甲板的事件很少发生，即使偶尔发生，也会通过竹筏板条甲板之间的缝隙迅速流走。
本漂浮岛目前主要用于水产品加工。由于清洗水产品用水直接取自海水，清洗后的废水可直接排入海中，因此节省了大量运输成本。
由于不用地基，也不用填海，因此较桩基人工岛造价要小得多。本漂浮岛建设成本为500元/m2左右。而且该岛可以移动，遇强风时可以进港避风，不用时还可拆除，不会破坏海洋生态环境。
实施例4一种快速建造海面漂浮人工岛的方法，建设地为一由礁盘围成的瀉湖，高潮位时最大水深6米，低潮位时水深平均2m，海底多为淤泥，平均淤泥厚度为10m。
漂浮岛的平面形状近似长方形，长100m，平均宽25m。
建造方法如下：
(1)将一个个涂覆有防腐沥青，长宽高分别为10m、5m、3m的竹筏板盒子1，由驳船6依次拖曳至建造区，拼接对齐后用镀锌铁丝捆扎牢固，满铺一层土工布，组成一个临时施工平台。平台的总长度为100m，平均宽度为25m。在平台平面上，每隔2m留有一个2m×2m的消力通道5。
(2)将预先编制好的竹条笼子4运送到施工平台上，底部用木块垫起100mm，并用细铁丝将其与竹筏板1捆扎牢固。
(3)在纵横两个方向上，每间隔4m竖立一根高4m，截面尺寸为120mm×120mm的方木立柱2，并与竹条笼子作适当捆扎。在立柱的根部，垫有一块长、宽、高分别为500mm、500mm、200mm的木板，并与底部的竹筏板铆接在一起。
(4)在立柱2顶部及泡沫盒子上沿，分别用角铁固定100mm×100mm的方木，构成上横梁3和下横梁9。
(5)在上横梁上铺设竹筏板条，构成甲板3。
(6)将载有聚醚树脂及外加剂(A组分)和多异氰酸酯(B组分)原料及高压发泡机的泡沫发生船7靠近施工平台，开动发泡机，通过浇筑管8注入上述由竹筏板板围成的空腔内。
(7)将共50个这样的平台用驳船拖曳，使之相互靠近。先在每两个平台之间的下横梁处悬挂2～4个废旧汽车轮胎，然后用锁链将平台彼此连接起来，构成一个漂浮岛。
(8)在漂浮岛的四周及消力通道四壁，用钉子当一层SBS橡胶卷材。
(9)通过驳船6将位于四角和长度方向50m处的六个锚抛入海中，同时开动六台位于平台上的六台卷扬机，将锚链绷直，将漂浮岛加以锚固。
(10)在甲板上建设板房，可供人居住和生产。
实施效果：本漂浮岛总高4.45m，总面积2540m2，总重量800吨，最大承载力可达5000吨。由于甲板与漂浮体之间保持有1m高的架空空间，且在漂浮体中设置了若干消力通道，潮汐及涌浪，均可顺利通过消力通道及甲板之间的架空区自由流动，海水涌向甲板的事件很少发生。
该岛在满载情况下，由于重心位于水面以下，有风时只发生大约1m的上下颤动，但当空载时，由于重心在水面以上，单体摇动比较严重，因此建议不使用时，应拖回港口避风，或就地压仓。
Claims (7)
1.一种快速建造海面漂浮人工岛的方法，其特征是，步骤如下：
第一，将永久模板盒子(1)由拖曳驳船(6)依次拖曳至建造区，并用抛锚驳船牵系作临时固定，组成一个临时施工平台，在平台上，每隔一定距离，留一个消力通道(5)；
第二，将预先制好的加强筋笼子(4)运送到施工平台上，底部用木块垫起100-200mm，并与永久模板作适当连接；
第三，在绑扎加强筋笼子(4)的同时，将立柱(2)就位，立起后与加强筋笼子(4)作适当绑扎，并使其保持垂直，立柱(2)的根部，须安装边长不小于400mm，厚度不小于50mm的钢板垫脚，立柱(2)间距为2m-4m，且均匀分布；
第四，在永久模板盒子(1)的上沿，用下部横梁(9)与立柱(2)作“井”字形连接，在立柱(2)的顶端，用上部横梁(3)与立柱(2)作“川”字形连接；
第五，将泡沫发生船(7)靠近施工平台，开动发泡机将泡沫料浆通过浇筑管(8)注入由永久模板围成的空腔内；
第六，在上部横梁(3)上铺设甲板；
第七，在易受海浪冲刷的部位，敷贴一层厚度不小于4mm的橡胶卷材；
第八，当需要建造面积较大的漂浮岛时，将一个个施工平台用弹簧或连接桥串联成整体；
第九，通过驳船(6)将系在漂浮岛四周的锚抛入海中，将漂浮岛加以锚固；具体做法是：先在漂浮岛边缘，按照一定的角度，均匀分布安装若干台卷扬机及锚泊系统，锚固安装时，先用多条小驳船同时拖曳锚链向着各自的射线方向前进，直至锚链绷直，然后在统一口令下将锚抛于海中，当锚抓底后，同时开动卷扬机，将锚链绷紧、锁定；
藉此，形成一个可在海面漂浮的人工岛，并可在岛上搭建轻质板房，安装生产与生活设施。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，第一步所述永久模板盒子(1)由竹筏、木板、木塑复合板或纤维水泥夹芯板预制，每个盒子的尺寸为长8m-12m；宽4m-6m，高3m-5m。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，第二步所述加强筋笼子(4)的制作材料依泡沫充填体而定：当泡沫充填体为泡沫水泥时，选用钢筋或钢丝，间距以200mm-400mm为宜；当泡沫充填体为发泡聚氨酯时，使用竹条，间距以200mm-300mm为宜。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，第三步所述立柱(2)材料为型钢、钢管或方木，其尺寸依漂浮岛的高度而定。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征是，当漂浮岛的高度不超过4m时，立柱(2)选用5#到8#槽钢、DN100-150×4mm钢管或100mm-200mm×100mm-200mm方木。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是，第五步所述泡沫料浆使用发泡聚氨酯类材料时，其基本要求是体积密度大于30kg/m3，变形10％压缩强度不小于120kPa，吸水率小于4％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征是，第六步所述甲板使用木板、竹筏板或建筑用轻质夹心复合板。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170308 Termination date: 20190603 |