CN105155464B - 一种用于沉排促淤加固的浮板装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于沉排促淤加固的浮板装置。包括充气浮板、锚桩和挂绳。所述充气浮板由防水耐候的柔性材料制成，充气后呈板状，以板内加筋带控制充气后的浮板厚度，以双面设置的纵横板外加筋带提高浮板强度，以挂绳长度控制浮板下缘孔口高度，供底部高含沙水流通过，所述锚桩锚固于底床泥沙中，以挂绳与充气浮板相连，为充气浮板提供锚固力，该浮板装置采用模块化设计，可在易冲刷区域大面积安装，进行冲刷防护和泥沙促淤，当所安装的浮板达到了泥沙促淤的极限，可在浮板上缘再连接安装下一期浮板装置，继续发挥促淤的功能。与现有技术相比，本发明具有成本低廉，安装方便、模块化设计、能够自我保护、有助于改善水底生态环境等优点。

Description

一种用于沉排促淤加固的浮板装置

技术领域

本发明涉及一种水下浮板，尤其是涉及一种用于沉排促淤加固的浮板装置。

背景技术

河床、海床泥沙长期处于冲刷和淤积的动态平衡之中，当水流挟沙能力大于其含沙量，动态平衡被破坏，床面泥沙被冲刷下切；反之，水流挟沙能力小于其含沙量，则发生淤积抬高。河床的局部冲刷不仅会改变河势和主航道走向，影响船只航行安全，还会引起崩岸等灾害，严重威胁江河堤防的安全和人民群众的生命财产安全。提高河床的局部抗冲刷性能是增强水流河势稳定性的重要措施。海床冲刷，一直困扰着海底管线、跨海大桥、离岸工程、深海锚泊结构物等工程的安全防护。目前工程界主要采用的防护措施包括抛石、沉排、沉枕等，沉排技术是一种重要而广泛应用的冲刷防护、河道整治方法。沉排的排体作为一种柔性结构，相较于其他防冲刷措施，具有取材方便、施工简单、整体性好、防淘刷能力强等优点，尤其是近年来土工织物和新型沉排结构的兴起，以“复合土工布软排”、“铰链混凝土板沉排”等为代表的新型沉排取得了长足的发展。因此目前沉排在许多方面得到了广泛的应用。

沉排，将易于冲刷的底床泥沙与外界强劲的过往水流隔开，使得河床泥沙不被冲走。然而，应用多年的沉排会因为种种原因而失效，比如沉排局部薄弱位置发生断裂、磨穿后，将会伴随不断扩大的沉排下覆泥沙被冲刷带走，危及排体的稳定性。沉排防护失效后，由于其水下施工特点，致使其维护成本很高。因此，有必要对现有的沉排防护工程进行及时的加固，若能增加沉排上的覆淤积泥沙厚度，可明显改善沉排的稳定性、延长沉排的服役性能。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种调整近底水流结构、成本低廉，安装方便、模块化设计、促淤、能够自我保护的用于沉排促淤加固的浮板装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于沉排促淤加固的浮板装置，锚固在水域底床上，并且分布设置在水域中，包括至少一个浮板组件，所述的浮板组件包括浮板、挂绳和锚桩，所述的浮板、挂绳、锚桩和水域底床依次连接。

所述的浮板包括板外加筋带、板内加筋带、充气板、挂环和注气口，所述的板外加筋带呈网格状设置在充气板的外部，板内加筋带设置在充气板的内部，挂环设有多个，分别设置在充气板的上下两个端面上，并且与板外加筋带固定，注气口设有多个，分别设置在充气板的侧面。

所述的挂绳的长度为浮板高度的0.15～0.35倍。

所述的浮板装置设有多个，并且在水域中交错设置，所有浮板装置安装方向与水域主水流方向垂直，并且前后浮板装置之间的距离为7-20倍浮板高度。

当浮板组件为多个时，多个浮板组件通过挂绳和挂环在竖直方向上依次连接。

所述的充气板的材料采用防水耐候的柔性材料。

所述的注气口为单向注气口。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明能有效调整近底水流结构，在浮板上下游产生淤积并形成沙丘，使得较长区段的床面泥沙不被冲刷。

(2)本发明安装在已有排体防护的海床、河床区域，可实现排体之上覆盖较厚的淤积泥沙，为水底生物提供栖息地，再造新的水底生态环境，缓解因大面积覆盖排体而带来的环境影响。

(3)本发明结构简单，成本低廉，安装方便，不改变河道水流主方向，不影响河势，阻水作用小，不影响过流。

(4)本发明为模块化设计，在易冲刷河床、海床区域可大面积安装浮板装置进行防护，浮板装置安装的前后排距离为7～20倍浮板高度，且前后排错开排列，以减缓底部水流。

(5)当所安装的浮板达到了泥沙促淤的极限，可在其上缘再连接安装下一期浮板装置，继续发挥泥沙促淤的功能，依次类推，通过多期浮板的安装，达到设计的泥沙促淤厚度。

(6)本发明具有自我保护能力，当上游来流速度过大，浮板会向下游倾斜更大的角度，甚至接近水平卧倒，水流的拖拽力大幅降低，确保装置不被冲毁、带走。

附图说明

图1为本发明浮板组件的结构示意图。

图2为本发明浮板组件的结构主视图。

图3为本发明浮板组件的结构右视图。

图4为充气板内部板内加筋带的结构示意图。

图5为本发明的工作原理示意图。

图6为本发明的一期浮板实施效果图。

图7为本发明的二期浮板实施效果图。

其中，1、浮板，2、挂绳，3、锚桩，11、板外加筋带，12、板内加筋带，13、充气板，14、挂环，15、注气口，4、沉排。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，在不改变本发明构思的情况下，可以对本发明进行变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1：

如下图1～4所示，一种用于沉排促淤加固的浮板装置，包括浮板1、挂绳2和锚桩3，浮板1充气后为矩形板状，板长3m、板高1m，两侧面纵横方向每隔0.25m设置一条板外加筋带11。在浮板1内部，均匀设有板内加筋带12，用以控制充气后的充气板13的厚度，板内加筋带12的设置位置均在板外加筋带11的交叉点上。充气板13的上下边缘都均匀设有多个挂环14，挂环14与板外加筋带11直接相连。在充气板13两侧面底部各设一个注气口15。

充气板13由防水耐候的柔性材料制成，充气后呈板状，以板内加筋带12长度控制充气后的充气板13厚度，以双面设置的板外加筋带11提高浮板强度。

挂绳2的长度为20cm，其两端设置挂钩，一端挂在浮板1下缘的挂环6上，另一端挂在锚桩3上。锚桩3贯穿沉排4，打入沉排4下方地基中，用以控制充气板13下缘孔口高度，使得上游来流中的高含沙水流得以通过。

图5是本发明的工作原理图。在上游来流作用下，浮板1将向下游方向倾斜，大部分水流被浮板1挑起，导向上部，只有底层的高含沙水流从浮板1下缘孔口通过。水流被挑起时，因浮板1的阻挡作用，在其上游侧形成低流速区。被挑起的水流越过浮板1顶端后，一部分水流向下回流至浮板1背水面，与底部高含沙水流发生对冲，从而在浮板1的背水面附近形成下游低流速区。位于浮板1的上游、下游低流速区域的水流挟沙力较低，泥沙自动落淤，形成沙丘或稳定的床面。

安装浮板1之前，未充气的充气板13需卷成筒状，其在水底安装时受到的水流作用力最小，易于水下安装。安装时，先打设锚桩3，再将筒状的充气板13逐渐展开，并以多根挂绳2将锚桩3和充气板13下缘的挂环14逐一连接。固定好未充气的充气板13后，通过注气口15对充气板13进行充气，使充气板13自动漂浮起来，此时即进入工作状态。

本发明采用模块化设计，在易冲刷河床、海床区域可大面积安装充气浮板组件进行防护，浮板组件安装的前后排距离为14倍浮板高度，且前后排错开排列，以减缓底部水流。

实施例2：由于浮板1的促淤功能，上游来沙将不断落淤在其上下游侧。但当淤积泥沙厚度达到浮板1的淤积极限时，床面冲淤呈现为动态平衡，泥沙淤积停止，具体如图6和图7所示。此时，若希望继续促淤，可以对现有浮板1进行加高。由于浮板1是模块化的标准构件，容易实现其加高的组装要求。二期浮板即为加高的组件，加高后则继续发挥泥沙促淤的功能，使得促淤的泥沙达到一个新的厚度，依次类推，通过多期浮板的安装，达到设计的泥沙促淤厚度。

Claims (5)

1.一种用于沉排促淤加固的浮板装置，锚固在水域底床上，并且分布设置在水域中，其特征在于，包括至少一个浮板组件，所述的浮板组件包括浮板（1）、挂绳（2）和锚桩（3），所述的浮板（1）、挂绳（2）、锚桩（3）和水域底床依次连接，所述的锚桩（3）穿过铺设在水域底床上的沉排固定在水域底床上，当浮板组件为多个时，多个浮板组件通过挂绳（2）和挂环（14）在竖直方向上依次连接，所述的浮板（1）包括板外加筋带（11）、板内加筋带（12）、充气板（13）、挂环（14）和注气口（15），所述的板外加筋带（11）呈网格状设置在充气板（13）的外部，板内加筋带（12）设置在充气板（13）的内部，挂环（14）设有多个，分别设置在充气板（13）的上下两个端面上，并且与板外加筋带（11）固定，注气口（15）设有多个，分别设置在充气板（13）的侧面；

由于浮板的促淤功能，上游来沙不断落淤在浮板上下游侧，当淤积泥沙厚度达到第一期浮板的淤积极限时，床面冲淤呈现为动态平衡，泥沙淤积停止，当需要继续促淤时，采用对现有第一期浮板进行加高。

2.根据权利要求1所述的一种用于沉排促淤加固的浮板装置，其特征在于，所述的挂绳（2）的长度为浮板（1）高度的0.15~0.35倍。

3.根据权利要求1所述的一种用于沉排促淤加固的浮板装置，其特征在于，所述的浮板装置设有多个，并且在水域中交错设置，所有浮板装置安装方向与水域主水流方向垂直，并且前后浮板装置之间的距离为7-20倍浮板（1）高度。

4.根据权利要求1所述的一种用于沉排促淤加固的浮板装置，其特征在于，所述的充气板（13）的材料采用防水耐候的柔性材料。

5.根据权利要求1所述的一种用于沉排促淤加固的浮板装置，其特征在于，所述的注气口（15）为单向注气口。