CN105507205A - 一种利用土工充灌袋及门型钢架建造的临时性防洪壁垒 - Google Patents

一种利用土工充灌袋及门型钢架建造的临时性防洪壁垒 Download PDF

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Abstract

一种利用土工充灌袋及门型钢架建造的临时性防洪壁垒，包括有由若干条结构相同的待充水的土工充灌袋由下至上依次叠放搭成的待用挡水堤坝，还设置有用于固定所述叠放着的若干条土工充灌袋的门形固定框架，所述的门形固定框架根据土工充灌袋的长度等间隔设置有若干个，所述的门形固定框架等间隔地卡套在由若干条土工充灌袋搭成的挡水堤坝的外周，每一个门形固定框架的柱脚都插入到地面或河床内部。本发明的一种利用土工充灌袋及门型钢架建造的临时性防洪壁垒，采用不透水的土工充灌袋和用于维持整体结构的门型钢架的支撑结构，来建造稳定的多层充灌袋结构，可用于快速搭建临时性堤坝、防洪壁垒以及围堰等挡水设施中。

Description

一种利用土工充灌袋及门型钢架建造的临时性防洪壁垒
技术领域
本发明涉及一种挡水堤坝装置。特别是涉及一种利用土工充灌袋及门型钢架建造的临时性防洪壁垒。
背景技术
近年来，由于全球变暖导致的海平面上升、自然及人为的其他原因，导致海啸、洪涝等灾害时有发生，决堤溃坝事故屡见报端。城市地下设施，比如地铁、地下商场等时有因城市洪涝灾害造成的涌水、淹没事故。因此，在上述灾害多发区域如内陆河流流域及沿海的海岸、码头、港口区域、城市地下空间，选择合理可行的挡水结构势在必行。
另外，对于一些特殊情况，比如：在工程施工中遇暴雨、洪水等恶劣天气条件时，需要对工程作业区域采取紧急防水措施；对河岸、农田需要进行防水保护；在潮间带作业如建造风电场等需要快速修建挡水结构；往往对挡水结构物有着一些特殊要求，比如施工方便快捷、挡水效果好、稳定性好、可反复利用等。
相比于传统的挡水结构物建造方法，使用土工充灌袋建造挡水结构往往能够体现上述优点：经济、省时、可重复利用等。因此近年来，利用土工合成材料建造挡水结构的技术在海岸防护、堤坝及挡水围堰等实际工程中的应用越来越广泛。不过现有的土工充灌袋的充灌材料选用的是土或砂，如表1所列举的一些已发表专利，以土或者砂作为充灌材料，造成了挡水设施的安装和拆卸都比较费时费力，且不利于材料的重复利用；表2列举一些以水作为充灌材料的发明专利，但仅适用于水位较浅的情况，对于只有一侧挡水且水位较高的情况存在稳定性不足的危险；还有的挡水结构如橡胶坝，通过将充灌袋底部与基础表面进行锚固的方式提升整体结构的挡水能力，锚固形式有单侧锚固和双侧锚固两种，这种方法虽然在稳定性上有一定的提升，但需要提前进行基础的施工，要求一定的施工时间和条件，并且对土工袋局部区域的抗拉性能有较高要求，不适于临时性堤坝的施工。
表1土工充灌袋建造建造堤坝的相关专利
表2与充水式防洪壁垒相关的专利
综合上述介绍，寻求一种具有足够侧向稳定性、安装和拆卸时间短、施工限制条件少、能重复利用的挡水结构建造方法势在必行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够有效挡水、施工方便省时、限制条件少的利用土工充灌袋及门型钢架建造的临时性防洪壁垒。
本发明所采用的技术方案是：一种利用土工充灌袋及门型钢架建造的临时性防洪壁垒，包括有由若干条结构相同的待充水的土工充灌袋由下至上依次叠放搭成的待用挡水堤坝，还设置有用于固定所述叠放着的若干条土工充灌袋的门形固定框架，所述的门形固定框架根据土工充灌袋的长度等间隔设置有若干个，所述的门形固定框架等间隔地卡套在由若干条土工充灌袋搭成的挡水堤坝的外周，每一个门形固定框架的柱脚都插入到地面或河床内部。
由若干条结构相同的土工充灌袋由下至上依次叠放搭成单排挡水堤坝或由两条以上的单排挡水堤坝并排搭成的组合挡水堤坝。
当由所述的土工充灌袋搭成一条单排挡水堤坝时，所述的门形固定框架为单门形结构，当由所述的土工充灌袋搭成组合挡水堤坝时，所述的门形固定框架为并排设置的多门形结构。
所述门形结构的门形固定框架包括有位于单排挡水堤坝两侧的两个结构相同的第一竖直钢柱，位于单排挡水堤坝顶端并连接在所述两个第一竖直钢柱上端之间的第一横梁。
所述第一竖直钢柱的上端形成有能够卡住所述第一横梁端部的第一卡槽，所述第一卡槽内侧的上、下两个端面均为能够定位第一横梁的第一锯尺形结构，在所述第一横梁的卡入第一卡槽内的部分形成有与所述的第一锯尺形结构相配合的第一外锯尺形结构。
所述第一横梁两端的端头上一体形成有用于防脱落的第一端帽。
所述多门形结构的门形固定框架包括有分别位于组合挡水堤坝两侧和构成组合挡水堤坝的相邻两个单排挡水堤坝之间的结构相同的3个以上的第二竖直钢柱，位于组合挡水堤坝顶端并连接在各第二竖直钢柱上端的第二横梁。
所述第二竖直钢柱的上端形成有能够卡住所述第二横梁端部的第二卡槽，所述第二卡槽内侧的上、下两个端面均为能够定位第二横梁的第二锯尺形结构，在所述第二横梁的分别对应卡入各第二竖直钢柱上的第二卡槽内的部分形成有与所述的第二锯尺形结构相配合的第二外锯尺形结构。
所述第二横梁两端的端头上一体形成有用于防脱落的第二端帽，所述第二横梁中部位于各第二竖直钢柱的两侧分别一体形成有定位挡。
在地面上与所述的门形固定框架中的第一竖直钢柱或第二竖直钢柱的柱脚相对应处设置有向地面内凹进的柱脚安装托，所述柱脚安装托包括有用于安装柱脚的柱脚安装凹槽，一体形成在柱脚安装凹槽上周边的盖板凹槽，以及用于在没有安装第一竖直钢柱或第二竖直钢柱时嵌入在盖板凹槽内封闭柱脚安装凹槽的盖板，所述盖板凹槽是沿柱脚安装凹槽上周边向四周水平延伸一体形成在柱脚安装凹槽的上周边，其中，柱脚安装凹槽的底面上形成有用于固定第一竖直钢柱或第二竖直钢柱的柱脚的螺孔并插入有螺纹位于柱脚安装凹槽底面上面的固定螺栓，当盖板嵌入在盖板凹槽内时是通过螺栓进行固定；构成单门形结构的门形固定框架的第一竖直钢柱和构成多门形结构的门形固定框架的第二竖直钢柱的柱脚端部一体形成有向四周水平延伸的与所述的柱脚安装凹槽相对应的固定底盘，所述固定底盘上形成有能够贯穿柱脚安装凹槽上的固定螺栓的螺孔。
本发明的一种利用土工充灌袋及门型钢架建造的临时性防洪壁垒，采用不透水的土工充灌袋和用于维持整体结构的门型钢架的支撑结构，来建造稳定的多层充灌袋结构，可用于快速搭建临时性堤坝、防洪壁垒以及围堰等挡水设施，具有以下优点和特征：
1、根据侧向水压力大小，灵活采用单排或多排式的多层土工充灌袋挡水结构，适用于多种工况下的挡水要求，挡墙高度最高可达6米；
2、充灌袋的铺设、充灌、拆卸非常方便快捷；选择水为充灌材料，取材容易、节约资金；侧向支撑结构的制作简单、便于快速安装拆卸，且能够为挡水结构提供较大的侧向稳定性；
3、整个系统采用的材料重量较轻，便于装卸、储存和运输。
4、可重复利用。
5、施工限制条件少，施工难度低。
6、该挡水设施的施工过程安全环保，对周边环境影响小。
附图说明
图1是本发明第一实施例的整体结构示意图；
图2是本发明第二实施例的整体结构示意图；
图3是本发明第一实施例中定位架的结构示意图；
图4本发明第一实施例中第一竖直钢柱的结构示意图；
图5是本发明第一实施例中第一横梁的结构示意图是；
图6是本发明第一实施例中第一竖直钢柱与第一横梁连接的局部放大示意图；
图7是本发明第二实施例中定位架的结构示意图；
图8是本发明第二实施例中第二竖直钢柱的结构示意图；
图9是本发明第二实施例中第二横梁的结构示意图；
图10是本发明第二实施例中第二竖直钢柱与第二横梁连接的局部放大示意图；
图11是图1的俯视图；
图12是本发明柱脚安装托和盖板的结构示意图；
图13是本发明柱脚安装托的结构示意图；
图14是图12的俯视图；
图15是图13的俯视图；
图16是本发明柱脚安装托与竖直钢柱结合的结构示意图；
图17是本发明实施例中竖直钢柱柱脚的结构示意图；
图18是图17的俯视图。
图中
1：土工充灌袋2：门形固定框架
3：单排挡水堤坝4：组合挡水堤坝
5：第一竖直钢柱6：第一横梁
7：第一卡槽8：第一锯尺形结构
9：第一外锯尺形结构10：第一端帽
11：第二竖直钢柱12：第二横梁
13：第二卡槽14：第二锯尺形结构
15：第二外锯尺形结构16：第二端帽
17：定位挡18：柱脚安装托
181：柱脚安装凹槽182：盖板凹槽
183：盖板184：固定螺栓
185：螺栓51/111：固定底盘
52/112：螺孔A：地面
B：洪水或河水
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的一种利用土工充灌袋及门型钢架建造的临时性防洪壁垒做出详细说明。
如图1、图2所示，本发明的一种利用土工充灌袋及门型钢架建造的临时性防洪壁垒，包括有由若干条结构相同的待充水的土工充灌袋1由下至上依次叠放搭成的待用挡水堤坝，还设置有用于固定所述叠放着的若干条土工充灌袋1的门形固定框架2，所述的门形固定框架2根据土工充灌袋1的长度等间隔设置有若干个，所述的门形固定框架2等间隔地卡套在由若干条土工充灌袋1搭成的挡水堤坝的外周，每一个门形固定框架2的柱脚都插入到地面或河床内部。由若干条结构相同的土工充灌袋1由下至上依次叠放搭成单排挡水堤坝3或由两条以上的单排挡水堤坝3并排搭成的组合挡水堤坝4。可根据现场挡水要求选择单排挡水堤坝3或组合挡水堤坝4。土工充灌袋1可选用丁基橡胶、三元乙丙橡胶、PVC、聚丙烯、聚氨酯或其他共聚物的不透水材料，充灌材料选择水。
如图3、图7所示，当由所述的土工充灌袋1搭成一条单排挡水堤坝3时，所述的门形固定框架2为单门形结构，当由所述的土工充灌袋1搭成组合挡水堤坝4时，所述的门形固定框架2为并排设置的多门形结构。
如图1、图3所示，所述单门形结构的门形固定框架2包括有位于单排挡水堤坝3两侧的两个结构相同的第一竖直钢柱5，位于单排挡水堤坝3顶端并连接在所述两个第一竖直钢柱5上端之间的第一横梁6。
如图4、图5、图6所示，所述第一竖直钢柱5的上端形成有能够卡住所述第一横梁6端部的第一卡槽7，所述第一卡槽7内侧的上、下两个端面均为能够定位第一横梁6的第一锯尺形结构8，在所述第一横梁6的卡入第一卡槽7内的部分形成有与所述的第一锯尺形结构8相配合的第一外锯尺形结构9。
如图5、图7所示，所述第一横梁6两端的端头上一体形成有用于防脱落的第一端帽10。
如图2、图7所示，所述多门形结构的门形固定框架2包括有分别位于组合挡水堤坝4两侧和构成组合挡水堤坝4的相邻两个单排挡水堤坝之间的结构相同的3个以上的第二竖直钢柱11，位于组合挡水堤坝4顶端并连接在各第二竖直钢柱11上端的第二横梁12。
如图7、图8、图9所示，所述第二竖直钢柱11的上端形成有能够卡住所述第二横梁12端部的第二卡槽13，所述第二卡槽13内侧的上、下两个端面均为能够定位第二横梁12的第二锯尺形结构14，在所述第二横梁12的分别对应卡入各第二竖直钢柱11上的第二卡槽13内的部分形成有与所述的第二锯尺形结构14相配合的第二外锯尺形结构15。
如图9、图10所示，所述第二横梁12两端的端头上一体形成有第二端帽16，所述第二横梁12中部位于各第二竖直钢柱11的两侧分别一体形成有定位挡17。
如图11、图12、图13、图14、图15、图16所示，在地面A上与所述的门形固定框架2中的第一竖直钢柱5或第二竖直钢柱11的柱脚相对应处设置有向地面A内凹进的柱脚安装托18，所述柱脚安装托18包括有用于安装柱脚的柱脚安装凹槽181，一体形成在柱脚安装凹槽181上周边的盖板凹槽182，以及用于在没有安装第一竖直钢柱5或第二竖直钢柱11时嵌入在盖板凹槽182内封闭柱脚安装凹槽181的盖板183，所述盖板凹槽182是沿柱脚安装凹槽181上周边向四周水平延伸一体形成在柱脚安装凹槽181的上周边，其中，柱脚安装凹槽181的底面上形成有用于固定第一竖直钢柱5或第二竖直钢柱11的柱脚的螺孔并插入有螺纹位于柱脚安装凹槽181底面上面的固定螺栓184，当盖板183嵌入在盖板凹槽182内时是通过螺栓185进行固定。
如图17、18所示，构成单门形结构的门形固定框架2的第一竖直钢柱5和构成多门形结构的门形固定框架2的第二竖直钢柱11的柱脚端部一体形成有向四周水平延伸的与所述的柱脚安装凹槽181相对应的固定底盘51/111，所述固定底盘51/111上形成有能够贯穿柱脚安装凹槽181上的固定螺栓184的螺孔52/112。
下面以单排挡水堤坝为例，说明本发明的一种利用土工充灌袋及门型钢架建造的临时性防洪壁垒安装顺序为，先根据实际工况搭建相应的单排挡水堤坝的门形固定框架。两根第一竖直钢柱的柱脚深插入到地基中，插入的深度由堤坝高度、预估的侧向水压力、地基土的性质等来决定。(若用于城市防洪，则采用图12～图18所示的带固定底盘51/111的柱脚，在保护区域预先埋设柱脚安装托18)再将第一横梁和两端分别嵌入两根第一竖直钢柱顶部的预设第一卡槽，第一横梁两端的第一端帽位于第一竖直钢柱的外侧。
完成支撑结构的搭建后，根据设计的挡水结构高度选择所需数量的充灌袋，在门形固定框架内开始堆放未充灌的土工充灌袋，并与门形固定框架绑定。然后从下往上逐层向土工充灌袋内充水，充水胀大后的多层土工充灌袋与支撑结构形成一个整体的堤坝防洪壁垒装置，从而起到挡水作用。在某些特殊工况下，如果采用单排挡水堤坝不能提供足够的侧向阻力，可以采用如图2所示的双排式挡水结构或多排式挡水结构的方法，只需要对水平支撑进行相应的调整即可。

Claims (10)

1.一种利用土工充灌袋及门型钢架建造的临时性防洪壁垒，包括有由若干条结构相同的待充水的土工充灌袋(1)由下至上依次叠放搭成的待用挡水堤坝，其特征在于，还设置有用于固定所述叠放着的若干条土工充灌袋(1)的门形固定框架(2)，所述的门形固定框架(2)根据土工充灌袋(1)的长度等间隔设置有若干个，所述的门形固定框架(2)等间隔地卡套在由若干条土工充灌袋(1)搭成的挡水堤坝的外周，每一个门形固定框架(2)的柱脚都插入到地面或河床内部。
2.根据权利要求1所述的一种利用土工充灌袋及门型钢架建造的临时性防洪壁垒，其特征在于，由若干条结构相同的土工充灌袋(1)由下至上依次叠放搭成单排挡水堤坝(3)或由两条以上的单排挡水堤坝(3)并排搭成的组合挡水堤坝(4)。
3.根据权利要求2所述的一种利用土工充灌袋及门型钢架建造的临时性防洪壁垒，其特征在于，当由所述的土工充灌袋(1)搭成一条单排挡水堤坝(3)时，所述的门形固定框架(2)为单门形结构，当由所述的土工充灌袋(1)搭成组合挡水堤坝(4)时，所述的门形固定框架(2)为并排设置的多门形结构。
4.根据权利要求3所述的一种利用土工充灌袋及门型钢架建造的临时性防洪壁垒，其特征在于，所述门形结构的门形固定框架(2)包括有位于单排挡水堤坝(3)两侧的两个结构相同的第一竖直钢柱(5)，位于单排挡水堤坝(3)顶端并连接在所述两个第一竖直钢柱(5)上端之间的第一横梁(6)。
5.根据权利要求4所述的一种利用土工充灌袋及门型钢架建造的临时性防洪壁垒，其特征在于，所述第一竖直钢柱(5)的上端形成有能够卡住所述第一横梁(6)端部的第一卡槽(7)，所述第一卡槽(7)内侧的上、下两个端面均为能够定位第一横梁(6)的第一锯尺形结构(8)，在所述第一横梁(6)的卡入第一卡槽(7)内的部分形成有与所述的第一锯尺形结构(8)相配合的第一外锯尺形结构(9)。
6.根据权利要求4所述的一种利用土工充灌袋及门型钢架建造的临时性防洪壁垒，其特征在于，所述第一横梁(6)两端的端头上一体形成有用于防脱落的第一端帽(10)。
7.根据权利要求3所述的一种利用土工充灌袋及门型钢架建造的临时性防洪壁垒，其特征在于，所述多门形结构的门形固定框架(2)包括有分别位于组合挡水堤坝(4)两侧和构成组合挡水堤坝(4)的相邻两个单排挡水堤坝之间的结构相同的3个以上的第二竖直钢柱(11)，位于组合挡水堤坝(4)顶端并连接在各第二竖直钢柱(11)上端的第二横梁(12)。
8.根据权利要求7所述的一种利用土工充灌袋及门型钢架建造的临时性防洪壁垒，其特征在于，所述第二竖直钢柱(11)的上端形成有能够卡住所述第二横梁(12)端部的第二卡槽(13)，所述第二卡槽(13)内侧的上、下两个端面均为能够定位第二横梁(12)的第二锯尺形结构(14)，在所述第二横梁(12)的分别对应卡入各第二竖直钢柱(11)上的第二卡槽(13)内的部分形成有与所述的第二锯尺形结构(14)相配合的第二外锯尺形结构(15)。
9.根据权利要求7所述的一种利用土工充灌袋及门型钢架建造的临时性防洪壁垒，其特征在于，所述第二横梁(12)两端的端头上一体形成有用于防脱落的第二端帽(16)，所述第二横梁(12)中部位于各第二竖直钢柱(11)的两侧分别一体形成有定位挡(17)。
10.根据权利要求1所述的一种利用土工充灌袋及门型钢架建造的临时性防洪壁垒，其特征在于，在地面(A)上与所述的门形固定框架(2)中的第一竖直钢柱(5)或第二竖直钢柱(11)的柱脚相对应处设置有向地面(A)内凹进的柱脚安装托(18)，所述柱脚安装托(18)包括有用于安装柱脚的柱脚安装凹槽(181)，一体形成在柱脚安装凹槽(181)上周边的盖板凹槽(182)，以及用于在没有安装第一竖直钢柱(5)或第二竖直钢柱(11)时嵌入在盖板凹槽(182)内封闭柱脚安装凹槽(181)的盖板(183)，所述盖板凹槽(182)是沿柱脚安装凹槽(181)上周边向四周水平延伸一体形成在柱脚安装凹槽(181)的上周边，其中，柱脚安装凹槽(181)的底面上形成有用于固定第一竖直钢柱(5)或第二竖直钢柱(11)的柱脚的螺孔并插入有螺纹位于柱脚安装凹槽(181)底面上面的固定螺栓(184)，当盖板(183)嵌入在盖板凹槽(182)内时是通过螺栓(185)进行固定；构成单门形结构的门形固定框架(2)的第一竖直钢柱(5)和构成多门形结构的门形固定框架(2)的第二竖直钢柱(11)的柱脚端部一体形成有向四周水平延伸的与所述的柱脚安装凹槽(181)相对应的固定底盘(51/111)，所述固定底盘(51/111)上形成有能够贯穿柱脚安装凹槽(181)上的固定螺栓(184)的螺孔(52/112)。
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