CN106049361A - 一种河床与海床防冲刷被及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种河床与海床防冲刷被及其施工方法，包括若干个正方形水囊、若干个长条形砂囊、若干个正方形砂囊，正方形水囊、长条形砂囊、正方形砂囊四周均设置有缝合带，缝合带中心线上均匀布置有间隔分布的缝合孔、固定桩插孔；正方形水囊、长条形砂囊、正方形砂囊四周缝合带对应重叠缝合，通过缝合线穿过缝合孔连接固定，根据所需尺寸进行缝合组装成带状。本发明施工过程中正方形水囊、长条形砂囊、正方形砂囊相互组装方式灵活多样，正方形水囊内充灌泥浆水，使其在水体中能够自沉，施工方便、经济；所需用砂量较少，重量较小，安装无需大型起吊设备；水囊与砂囊构型简单，携带与使用方便，可实现标准化、规模化生产。

Description

一种河床与海床防冲刷被及其施工方法

技术领域：

本发明涉及水利工程技术领域，尤其涉及一种河床与海床防冲刷被及其施工方法。

背景技术：

冲刷是指水流对河床、海床的冲蚀淘刷过程。凡水流的挟沙能力大于上游的来沙量时，河床都发生冲刷。冲刷又分为在河床上较普遍发生的一般冲刷和受工程影响而发生的局部冲刷。河床泥沙在水流作用下，向下游搬移而引起河床降低或岸线后退，造成河岸崩塌和决堤、桥梁倒塌、海岸侵蚀、水工建筑物报废等等。

岸坡破坏是水流淘刷河岸、岸坡崩塌交替作用反复循环的一个过程。岸坡坡脚土体被冲掉后，其余部分塌入河中，水流继续破坏暂存的岸坡使岸坡节节后退，进而引起河岸崩塌。我国长江中下游的江西九江和湖口河段、安徽官洲河段、江苏扬州六圩河段和江都嘶马河段，黄河下游郑州至东坝头河段、沁河口河段、济南河段等，均出现过十分严重的崩岸险情。河口区人类活动比较复杂，港口、桥梁、堤防和过江(海)隧道等水上或水下结构物众多，这些建筑物一旦被毁坏，对社会、经济影响极大，而河口冲刷则是导致建筑物毁坏的最重要因子之一。

另外，近年来随着河流入海泥沙的减少和海岸区域的开发建设，海床经历着各种变化，原有的平衡受到破坏，侵蚀作用加强。在海洋工程中，由于波浪、水流的作用而造成海洋结构物及其附近海床的泥沙运动，即海底冲刷现象。冲刷是因为当地的水流强度太大，水流带来的泥沙量小于水流当地的冲刷外移量。一般地，海洋结构物的出现改变了水流的运动方向，使之产生绕流和局部大比尺旋涡，加速了海底的冲刷作用。

一般可采用护岸工程来阻止、减缓水流的冲刷作用。护岸工程在历年抗洪和维护河势稳定中发挥了重要作用。已有水下护坡工程诸如丁坝、抛石、抛矿渣、沉排、沉笼等；水上护坡采用削坡砌石、铺垫混凝土预制块、浇筑混凝土等，都在一定程度上具有保护岸坡、维持河道稳定的作用。

这些护岸工程能增强岸坡表层的抗冲能力、提高岸坡的稳定性，但工程量大、造价较高、施工周期长。有待研究施工安装简便、防冲刷能力强、经济可靠的新型河岸与海岸防冲刷装置及施工方法。

发明内容：

为了弥补现有技术问题的不足，本发明的目的是提供一种河床与海床防冲刷被及其施工方法，其结构简单，施工方便，经济效益好，适用于对河岸与海岸的防冲刷保护。

本发明的技术方案如下：

河床与海床防冲刷被，其特征在于，包括若干个正方形水囊、若干个长条形砂囊、若干个正方形砂囊，

所述的正方形水囊包括纵横交错的隔挡，隔挡分割成多个互不相通的方格区域，方格区域内放置有小正方形水囊，小正方形水囊由正方形囊体及囊体内腔中充灌泥浆水构成；

所述的长条形砂囊由长方形囊体及囊体内腔中填充砂体构成；

所述的正方形砂囊由正方形囊体及囊体内腔中填充有砂体构成；

所述的正方形水囊、长条形砂囊、正方形砂囊四周均设置有缝合带，缝合带中心线上均匀布置有间隔分布的缝合孔、固定桩插孔；

所述的正方形水囊、长条形砂囊、正方形砂囊四周缝合带对应重叠缝合，通过缝合线穿过缝合孔连接固定，根据所需尺寸选择合适数量的正方形水囊、长条形砂囊、正方形砂囊进行缝合组装成带状。

所述的河床与海床防冲刷被，其特征在于，所述的正方形水囊中心位置处设置进/出水孔。

所述的河床与海床防冲刷被，其特征在于，所述的长条形砂囊长度与正方形水囊边长相等，其中心位置处设置充砂袖口。

所述的河床与海床防冲刷被，其特征在于，所述的正方形砂囊其边长与长条形砂囊的宽度相等，其中心位置处设置充砂袖口。

所述的河床与海床防冲刷被，其特征在于，所述的正方形水囊、长条形砂囊与正方形砂囊的厚度相同，泥浆水、砂体填充后三者的上下表面在同一平面上。

一种河床与海床防冲刷被的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)、设计防冲刷被所需正方形水囊、长条形砂囊与正方形砂囊的具体数量及连接方式，在岸上或船上对所有长条形砂囊与正方形砂囊充填砂体，充满后捆扎牢固充砂袖口，运至施工现场；

2)、按照设计图案，基于缝合线对相邻正方形水囊、长条形砂囊与正方形砂囊缝合带上相对应位置上的缝合孔进行缝合，形成所需设计构型；

3)、在施工现场制备所需泥浆水，对所有水囊内充灌泥浆水，注满后关闭进/出水孔；

4)、将已填充满泥浆水与砂体的防冲刷被，平铺于拟防冲刷区域；

5)、利用固定桩通过各固定桩插孔插入河床或海床土体中，固定组装后的防冲刷被。

本发明的优点是：

1)、本发明一定数量的正方形水囊、长条形砂囊、正方形砂囊相互排列组装而成，组装方式灵活，组装外形变化多样，能适应不同环境条件下的河床与海床的防冲刷需要；

2)、本发明正方形水囊内充灌泥浆水，使其在水体中能够自沉。泥浆水就在施工现场制备，施工方便、经济；

3)、本发明长条形砂囊、正方形砂囊充填砂体，起固定、拉住防冲刷被的作用，组装后的防冲刷被中砂囊所占面积比例较小，故所需用砂量较少，重量较小，安装无需大型起吊设备，运输成本低；

4)、本发明正方形水囊、长条形砂囊、正方形砂囊构型简单，产品可卷缩成捆，体积小，携带与使用方便，可实现标准化、规模化生产。

附图说明：

图1为本发明的正方形水囊结构示意图。

图2为本发明的长条形砂囊结构示意图。

图3为本发明的正方形砂囊结构示意图。

图4为本发明的水囊与砂囊缝合示意图。

图5为本发明的组合实施例一结构示意图。

图6为图5的A-A剖视图。

图7为本发明的组合实施例二结构示意图。

图8为图7的B-B剖视图。

图9为本发明运用于水下坡体泥面的示意图。

附图标记说明：1、水囊；2、进/出水孔；3、隔挡；4、缝合带；5、缝合孔；6、固定桩插孔；7、长条形砂囊；8、充砂袖口；9、正方形砂囊；10、固定桩；11、缝合线。

具体实施方式：

参见附图：

河床与海床防冲刷被，由若干个正方形水囊、若干个长条形砂囊7、若干个正方形砂囊9相互组装而成。水囊与砂囊的主体外壳可以由涤纶土工布拼接而成；涤纶土工布是非织造及工业用布的一种，采用涤纶卷曲短纤维为原材料，通过无纺生产设备的开松、梳理、杂乱(短纤维相互交织在一起)、铺网(规格化缠结固着)、针刺等生产工艺的流程制成布状，具有隔离、过滤、排水、加筋、防护等功能。

正方形水囊的囊体是由高分子弹性材料制成，具有密闭、不渗水、弹性变形大等特征；囊体被横向与纵向的隔挡3分隔成若干个互不相通的小正方形水囊1，小正方形水囊1内充灌施工现场制备的泥浆水，泥浆水的密度比水体密度大，充灌泥浆水的正方形水囊在自重作用下能够自沉铺于拟防冲刷的河床或海床上，对防冲刷被的整体稳定有利。

小正方形水囊1之间互不相通，是为了保持各个水囊的独立性，当个别小正方形水囊1在极端条件被刺破而漏水时，其不影响其他相邻的小正方形水囊1，从而把影响降低到最小；囊体材料需具备弹性变形大的特征，是为了使水囊在受到较大水流冲击作用下，其能发生相应弹性变形而不至于产生破坏，在受力较小时能基本恢复原样。

小正方形水囊1长度与宽度相等，其中心位置处设置进/出水孔2，使用时在施工现场向进/出水孔2充灌泥浆水，注满后关闭进/出水孔2，使内部泥浆水无法外渗即可。

长条形砂囊7其长度与正方形水囊的边长相等，其内填充砂体；正方形砂囊9其边长与长条形砂囊7的宽度相等，其内填充砂体；这些尺寸关系的优势在于：长条形砂囊7的长边能与正方形水囊的任意一边相连，正方形砂囊9能与长条形砂囊7的短边相连，从而可达到正方形水囊、长条形砂囊7、正方形砂囊9的相互组装，如图5与图7所示。

长条形砂囊7与正方形砂囊9，中心位置处设置充砂袖口8，使用时可在岸上或船上向充砂袖口8灌入砂体，砂囊充满砂体后捆扎牢固充砂袖口8即可。

正方形水囊、长条形砂囊7、正方形砂囊9四周均设置缝合带4，缝合带4中心线上均匀布置缝合孔5与固定桩插孔6。利用缝合线11对正方形水囊、长条形砂囊7、正方形砂囊9四周缝合带4上的缝合孔5进行对应重叠缝合，如图4所示。

缝合带4可由高强钢丝外包裹高分子材料复合而成的带状丙纶加筋材料制成。高强钢丝为主要受拉元件，高分子材料与钢丝协调工作并保护钢丝免遭锈蚀，丙纶具有强度高、耐磨等特点。

缝合带4其中心线上设有数量较多的缝合孔5。缝合孔5的直径较小，能够让缝合线11方便穿过即可，故水流难以通过缝合孔5的小孔洞向海床产生冲刷作用。缝合带缝合后的强度，应足以满足施工吊装需要及抵抗罕遇水流的冲击作用。缝合线11应采用强度较高、弹性较大、不易腐蚀的材料制成。

正方形水囊、长条形砂囊7与正方形砂囊9的厚度相同，填充物质(泥浆水、砂体)后三者的上下表面在同一平面上。

缝合带4其中心线上还设置一定数量的固定桩插孔6，固定桩插孔6供固定桩10穿越，固定桩插孔6周围材料性能应满足应力集中需要。

河床与海床防冲刷被，利用固定桩10通过各固定桩插孔6插入河床、海床土体中，达到固定防冲刷被的目的；固定桩10可以是木桩、钢桩或钢筋混凝土桩，应根据不同的水流环境选择其材料及尺寸，确保防冲刷被在罕遇水流作用下固定桩10不被拔出失效即可。

优选的，小正方形水囊1的边长在0.5m～1.0m之间。

优选的，小正方形水囊1所充灌泥浆水的密度在1.10g/cm³～1.20g/cm³之间。

优选的，正方形水囊的边长在1.5m～4.0m之间。

优选的，长条形砂囊7的短边长度是其长边长度的1/3～1/5。

优选的，小正方形水囊1、长条形砂囊7与正方形砂囊9的充填后的厚度在200mm～400mm之间。

优选的，若拟防冲刷区水流速度较大、冲刷较严重，每个正方形水囊四周均与长条形砂囊7相连，如图5所示；这样组装形成的防冲刷被总重量相对较大、稳定性相对较好；若拟防冲刷区水流速度一般、冲刷不严重，每个正方形水囊四周不一定均与长条形砂囊7相连，如图7所示；这样组装形成的防冲刷被用砂量较少。

河床与海床防冲刷被，不管正方形水囊、长条形砂囊7与正方形砂囊9之间如何相互组装，防冲刷被最外围四边均需布置砂囊，如图5与图7所示，其固定、压边的作用。

河床与海床防冲刷被，其周围四边砂囊外侧缝合带4上的所有固定桩插孔6，均需用固定桩10穿越固定，防止在较大水流作用下防冲刷被整体被掀起、扭曲、外翻等。而防冲刷被内部的固定桩插孔6，可按需用固定桩10穿越固定；即可对称的选择部分固定桩插孔6用固定桩10穿越固定，节省固定桩10的用量。

河床与海床防冲刷被，可对一定坡度的水下坡体泥面进行防护，如图9所示；应用于坡面时，固定桩10的数量与强度应足以维持防冲刷被在恶劣工况下的自身稳定，防止防冲刷被在自重及水流作用下沿坡面向下滑动而产生破坏、失效。

河床与海床防冲刷被的施工方法，包括如下步骤：

1)、根据拟防冲刷区域的水流条件、防护面积，确定防冲刷被所需正方形水囊、长条形砂囊7与正方形砂囊9的具体数量及连接方式；在岸上或船上对所有长条形砂囊7与正方形砂囊9充填砂体，充满后捆扎牢固充砂袖口8，运至施工现场；

2)、按照设计图案，基于缝合线11对相邻正方形水囊、长条形砂囊7与正方形砂囊9缝合带4上相同位置上的缝合孔5进行缝合，相互组装成所需设计构型；

3)、在施工现场制备所需泥浆水。可在船上或水中，对已组装形成的防冲刷被的所有水囊1内充灌泥浆水，注满后关闭进/出水孔2，使水囊1内部泥的浆水无法外漏；

4)、将已填充满泥浆水与砂体的防冲刷被，平铺于拟防冲刷区域，防冲刷被应平坦、无皱曲的平铺于泥面上；

5)、利用固定桩10通过各固定桩插孔6插入河床或海床土体中，达到固定组装后的防冲刷被的目的，均匀地固定、拉住防冲刷被的周边与中部，检查各施工环节质量符合设定要求后，施工完毕。

本发明在实施过程中，填充泥浆水的体积占60％～80％，填充砂体的体积占20％～40％，可见，该方法用砂量较少，减轻了整体的重量，施工难度降低，经济效益好。

本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种河床与海床防冲刷被，其特征在于，包括若干个正方形水囊、若干个长条形砂囊、若干个正方形砂囊，

所述的正方形水囊包括纵横交错的隔挡，隔挡分割成多个互不相通的方格区域，方格区域内放置有小正方形水囊，小正方形水囊由正方形囊体及囊体内腔中充灌泥浆水构成；

所述的长条形砂囊由长方形囊体及囊体内腔中填充砂体构成；

所述的正方形砂囊由正方形囊体及囊体内腔中填充有砂体构成；

所述的正方形水囊、长条形砂囊、正方形砂囊四周均设置有缝合带，缝合带中心线上均匀布置有间隔分布的缝合孔、固定桩插孔；

所述的正方形水囊、长条形砂囊、正方形砂囊四周缝合带对应重叠缝合，通过缝合线穿过缝合孔连接固定，根据所需尺寸选择合适数量的正方形水囊、长条形砂囊、正方形砂囊进行缝合组装成带状。

2.根据权利要求1所述的河床与海床防冲刷被，其特征在于，所述的正方形水囊中心位置处设置进/出水孔。

3.根据权利要求1所述的河床与海床防冲刷被，其特征在于，所述的长条形砂囊长度与正方形水囊边长相等，其中心位置处设置充砂袖口。

4.根据权利要求1所述的河床与海床防冲刷被，其特征在于，所述的正方形砂囊其边长与长条形砂囊的宽度相等，其中心位置处设置充砂袖口。

5.根据权利要求1所述的河床与海床防冲刷被，其特征在于，所述的正方形水囊、长条形砂囊与正方形砂囊的厚度相同，泥浆水、砂体填充后三者的上下表面在同一平面上。

6.一种河床与海床防冲刷被的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）、设计防冲刷被所需正方形水囊、长条形砂囊与正方形砂囊的具体数量及连接方式，在岸上或船上对所有长条形砂囊与正方形砂囊充填砂体，充满后捆扎牢固充砂袖口，运至施工现场；

2）、按照设计图案，基于缝合线对相邻正方形水囊、长条形砂囊与正方形砂囊缝合带上相对应位置上的缝合孔进行缝合，形成所需设计构型；

3）、在施工现场制备所需泥浆水，对所有水囊内充灌泥浆水，注满后关闭进/出水孔；

4）、将已填充满泥浆水与砂体的防冲刷被，平铺于拟防冲刷区域；

5）、利用固定桩通过各固定桩插孔插入河床或海床土体中，固定组装后的防冲刷被。