CN108797515B - 一种可移动的浮力式膜结构挡水坝及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可移动的浮力式膜结构挡水坝及其应用方法，包括支架、挡水坝布、浮力体、缆绳和锚桩，所述挡水坝布是个开敞的整体膜结构体，分上部挡水坝布和底部基础坝布，所述支架是一个金属结构，由基础支架、支撑杆组成，支架等间隔的布设在挡水坝的背水侧，其中，支撑杆通过顶端的吊扣挂住上部挡水坝布上端的吊孔，把上部挡水坝布撑住，在底部，基础支架的前端压在基础坝布下面，并与基础坝布相连，后端用锚桩锚固在基础上。有益效果在于：可快速的构筑形成防洪墙，将洪水挡在外面，阻止洪水的肆虐，不但构筑速度快，挡水效果好，而且无需过多的人力和物力的投入，无需动用土方，生态环保。

Description

一种可移动的浮力式膜结构挡水坝及其应用方法

技术领域

本发明涉及防洪墙、挡水坝施工领域，具体涉及一种可快速构筑的浮力式膜结构挡水坝。

背景技术

我公司于2012年申请并公开了一项名为“浮力坝式应急挡水子堤及其构筑方法”的专利申请，其基本内容是：

1、设计理念：浮力坝式应急挡水子堤的结构如图7所示，包括挡水坝体AB、基础坝布BD、锚桩E、锚绳NA、AE和DE、坝体浮力体G，防浪坎MN。

浮力坝式应急挡水子堤是一种柔性膜结构的挡水体，从结构上讲，就是一种特殊形式的橡胶坝，其特殊性在于，它不是通过向坝袋内充水(气)，使坝体充胀隆起挡水，而是利用坝体自身所具有的浮力，使坝体自动浮起挡水。

1>、作用机理：浮力坝式应急挡水子堤采用PVC涂层高强防水帆布作坝身，坝身顶部附加聚苯乙烯塑料泡沫(EPS)或气囊做浮力体提供浮力，借助自身浮力可随水位的涨落而实现自主升落。整个坝体重量较轻，单节子堤(长6m)重量小于60kg，搬运方便，大大降低了子堤构筑施工的劳动强度。

2>、子堤单元间联接：浮力坝式应急挡水子堤的单元子堤之间的联接采用尼龙扎带将子堤坝布左右两端的端绳绑扎在一起的方法，不仅保障了联结的安全牢固，而且便于操作，联结速度快，效率高，尤其可以保障联结端头近乎滴水不漏。

3>、底部防渗设计：子堤底部铺在基础之上的基础坝布部分即图7的BD部分，即为子堤提供稳定，同时它又是子堤的“护坦”，起到截渗防漏的作用。而且针对土质堤顶，浮力坝式应急挡水子堤首次采用了“闭气帘”的处理方法，确保了子堤和堤顶之间的防渗要求。所谓“闭气帘”就是将子堤基础坝布的边缘包边布延长并反向向外折出坝布边缘，形成封盖在基础坝布边缘前面的始终保持松弛的布帘，如图8、图9所示。

2、浮力坝式应急挡水子堤的构筑方法：

浮力坝式应急挡水子堤采用锚桩和缆绳锚系的方法进行固定，固定方法简单、方便，极大地加快了子堤构筑的施工速度，提高了施工效率。

第一步、固定锚桩

沿子堤构筑轴线固定锚桩，锚桩间隔1.5米，每节子堤(长6米)需要4个锚桩。锚桩固定要求因场地、锚桩材质不同而不同，条件允许时应做锚桩固定力试验。注意：①使用木桩或钢钎作为锚桩时最好向坝体迎水方向倾斜15度，以防止锚绳脱落。②施工中应注意控制间隔长度误差，以免由于误差累积造成锚绳与锚桩错位较大。

不同场地锚桩选择及固定要求

第二步、子堤联接

将子堤沿构筑轴线在锚桩后面摆好展开，将相邻子堤单元的端头对其，然后用尼龙扎带穿过子堤两端相对应的眼圈捆扎起来即可。绑扎完成后将子堤两端的搭接布相互搭接，用尼龙粘扣贴合在联接头的面上，起到止水的作用。

第三步、锚绳固定

将子堤的顶部锚绳AE和底部锚绳DE对应的套在锚桩上，然后把闭气帘拉出整理好，即完成坝体构筑。

第四步、防浪坎整理

将防浪坎立起，用缆绳栓系在子堤顶部锚绳上，并适当调整，使其发挥最大防浪效果。

3、现有公开技术存在的问题：我公司基于该公开技术基础上的产品“浮力式应急挡水子堤”现已在实际抗洪抢险中得到应用，经过近几年的实际应用，我们发现现有公开技术存在一个重大隐患，那就是现有公开技术中，浮力坝式应急挡水子堤是采用上游锚桩和缆绳锚系的方法进行固定的，这种方法把整个挡水结构的安全全部寄托在了上游的锚桩上，在高挡水水头状态下，一旦有个别锚桩失稳，就会引发连锁反应，造成子堤结构的破坏，后果不堪设想。而在实际应用中，由于锚桩的取材不同、锚固基础的地质条件不同，以及基础在水中长时间浸泡后锚固力的衰减等因素，都会给锚桩的安全和稳定带来负面影响，而且，实际应用中上游锚桩淹没在水中，不便于观察，有问题不能及时发现。经权威专家评估，在高挡水水头的情况下，由于以上诸多因素的综合作用，发生锚桩失稳的可能性是存在的。因此，现有公开技术是不成熟的，存在很大的安全隐患，急需改进。

发明内容

本发明的目的是对现有的浮力坝式应急挡水子堤结构进行优化，形成一种更安全可靠、更有优势的可移动的浮力式膜结构挡水坝，并给出一种在膜结构挡水坝后用金属杆件结构对坝体进行支撑锚固的构筑方法。

本发明是通过以下技术方案实现上述目的的：

一种可移动的浮力式膜结构挡水坝，其结构包括：挡水坝布、支架、浮力体、缆绳、锚桩，所述膜结构挡水坝的挡水坝布是一个开敞的膜结构体，分为上部挡水坝布和底部基础坝布；所述膜结构挡水坝的浮力体是柱状气囊结构，沿坝体水平方向固定在上部挡水坝布的迎水面上；所述膜结构挡水坝的支架是一个金属结构，包括基础支架、支撑杆两部分，其中，基础支架是平放在基础面上的一个“工”字型金属结构，由中心杆件和两端的横杆构成，支撑杆是一根直杆，其下端通过一个铰支座铰接在中心杆件的后部，上端通过一个自锁吊扣与挡水坝布的上端相连；缆绳的一端与支撑杆的上端相连，另一端连接在基础支架的后横杆上；所述膜结构挡水坝支架的前端压在挡水墙基础坝布下面，并通过一个紧固结构与基础坝布相连，后端用锚桩固定在基础上。

在本实施例中，所述膜结构挡水坝是一个单元模块化结构，在水平方向上分节布置。

在本实施例中，所述支架应等距离布设在挡水坝体背水侧。

在本实施例中，所述支架所在的立面应垂直于挡水坝体的水平布置轴线。

在本实施例中，所述基础支架的中心杆件和前后两端的两根横杆固接。

在本实施例中，所述支撑杆可在与所述中心杆件共同构成的与基础面垂直的立面内转动。

在本实施例中，所述支撑杆与所述中心杆件铰接在所述中心杆件后的后半部。

在本实施例中，所述挡水坝的布幅宽度不应使所述支撑杆与所述中心杆件之间的前仰角大于150°。

上述膜结构挡水坝的应用方法(以堤防为例但不仅限于堤防)包括如下内容：

汛期，为防止堤防漫溢险情的发生，在堤防顶面沿堤防轴线方向将所述膜结构挡水坝逐节展开，依次连接好，将浮力体充满气，与此同时，在挡水坝的背水面，将支架等间隔(1.5米-2.0米)逐个布设在挡水坝后面，其中，支撑杆通过顶端的吊扣挂住上部挡水坝布上端的吊孔，把上部挡水坝布撑住，在底部，基础支架的前端压在基础坝布下面，并用紧固结构将底部基础坝布与基础支架前横杆相连，然后，用锚桩逐个将基础支架的后端横杆锚固在基础上，并用缆绳将支撑杆依次拉起，从而带动着将整个挡水坝立起，形成一堵膜结构挡水墙；最后，为防止挡水坝底部出现渗漏，可在底部基础坝布的末端压砂袋，或用压条和铆钉进行压固。

当漫溢险情发生时，漫出堤岸的洪水进入膜结构挡水坝内，受到挡水坝的阻挡，随着水位的不断升高，作用在挡水坝上的水压力也会逐渐的增大，坝体所承受的水压力会通过坝布的张力作用转移到支架的支撑杆和基础支架以及缆绳上，这种作用会给整个支架一个向后滑移的趋势，而锚桩的锚固阻止了这种趋势，从而保障了整个挡水坝的稳定和安全。

在挡水坝的挡水过程中，浮力体对挡水坝体产生的浮托作用可以在一定程度上减轻整个坝体的受力强度，增强坝体的稳定性和可靠性。在基础条件比较好或者坝前挡水水位不太高的情况下，也可以不用给挡水坝的浮力体充气，仅用支架的支撑和缆绳的牵拉以及锚桩的锚固来给坝体挡水提供受力保障。

在上游水位未建立起来，而风力条件又较强的情况下，可不用缆绳将支撑杆拉起，而是让挡水坝向前铺盖在基础上，以减小风力对坝体的影响，待到漫出的洪水进入挡水坝内，在浮力体的浮托作用下，坝体会随着水位的上涨而逐渐抬起挡水。

在本实施例中，新的膜结构挡水坝与现有的浮力坝式应急挡水子堤的重大创新就在于：不再用缆绳将膜结构挡水坝体的上下两端栓系在上游锚桩上，而是改用锚桩将挡水坝体后侧的支架锚固在基础上，整个坝体的受力由之前维系在上游锚桩的锚固力上，转化为坝后锚桩对支架的抗滑动剪力作用，这样以来，锚桩的受力状态较坝前锚固形式改善很多，在相同的挡水高度下，坝后锚桩的锚固深度可以大为减小，同时，坝后锚桩始终在干燥的基础上，没有基础受水浸泡发生物理力学性能下降的担忧，而且，锚桩始终在我们的观察掌握之中，即使有问题也可以及时发现和补救，极大地改善了整个挡水坝体的安全性和可靠性。

有益效果在于：可快速构筑形成防洪墙，将洪水挡在外面，阻止洪水的肆虐，不但构筑速度快，挡水效果好，而且无需过多的人力和物力的投入，基本无需动用土方，生态环保。

附图说明

图1、图2是本发明所述一种可移动的浮力式膜结构挡水坝的断面示意图；

图3是本发明所述一种浮力式膜结构挡水坝的支架框架图；

图4是本发明所述一种浮力式膜结构挡水坝的支架侧示意图及细部大图；

图5、图6是本发明所示一种浮力式膜结构挡水坝的空间立体图；

图7是浮力坝式应急挡水子堤断面示意图；

图8、图9是浮力坝式应急挡水子堤底部闭气帘的结构示意图及局部放大图；

图10是浮力坝式应急挡水子堤节与节之间的端头连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1-图6所示，一种可移动的浮力式膜结构挡水坝，包括：挡水坝布1、支架2、浮力体3、缆绳4、锚桩5，所述膜结构挡水坝的挡水坝布1是一个开敞的整体的膜结构体，分为上部挡水坝布和底部基础坝布；所述膜结构挡水坝的浮力体3是柱状气囊结构，沿坝体水平方向固定在坝体上部挡水坝布的迎水面上；所述膜结构挡水坝的支架2是一个金属结构，包括支撑杆6、基础支架7两部分，其中，基础支架7是置于基础面上的一个“工”字型金属结构，由中心杆件和前后两端的横杆9构成；支撑杆6是一根直杆，其下端通过一个铰支座8铰接在中心杆件的后部，上端呈自由状态；缆绳4是两根等长的强力绳索，一端固定在支撑杆6的上端，另一端固定在基础支架7后端的横杆上；所述膜结构挡水坝的支架2的前端压在挡水墙基础坝布下面，并通过一个紧固结构与基础坝布相连，后端用锚桩5固定在基础上。

在本实施例中，所述膜结构挡水坝是一个单元模块化结构，在水平方向上分节连续布置。

在本实施例中，所述膜结构挡水坝能够借助浮力体3的浮力随水位的涨落而自主升降。

在本实施例中，所述支架2应等距离布设在挡水坝体背水侧。

在本实施例中，所述支架2所在的立面应垂直于挡水坝体水平布置轴线。

在本实施例中，所述支架2前端应压在挡水墙体下面至少30公分。

在本实施例中，所述基础支架7的中心杆件和前后两端的两根横杆固接。

在本实施例中，所述支撑杆6可在与所述中心杆件共同构成的立面内转动。

在本实施例中，所述支撑杆6与所述中心杆件铰接在所述中心杆件后的后半部，距离所述基础支架7后横杆至少30公分。

在本实施例中，所述挡水坝布1的幅宽应保障所述支撑杆6能够竖直直立。

在本实施例中，所述挡水坝布1的幅宽不应使所述支撑杆6与所述中心杆件之间的前仰角大于150°。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是署名本发明的原理，在不脱离本发明和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附得的权利要求书及其效物界定。

Claims (7)

1.一种可移动的浮力式膜结构挡水坝，其结构包括：挡水坝布、支架、浮力体、缆绳、锚桩，所述膜结构挡水坝的挡水坝布是一个开敞的膜结构体，分为上部挡水坝布和底部基础坝布；所述膜结构挡水坝的浮力体是柱状气囊结构，沿坝体水平方向固定在上部挡水坝布的迎水面上；所述膜结构挡水坝的支架是一个金属结构，包括基础支架、支撑杆两部分，其中，基础支架是平放在基础面上的一个“工”字型金属结构，由中心杆件和两端的横杆构成，支撑杆是一根直杆，其下端通过一个铰支座铰接在中心杆件的后部，上端通过一个自锁吊扣与挡水坝布的上端相连；缆绳的一端与支撑杆的上端相连，另一端连接在基础支架的后横杆上；所述膜结构挡水坝的支架的前端压在挡水墙基础坝布下面，并通过一个紧固结构与基础坝布相连，后端用锚桩固定在基础上；所述支撑杆可在与所述基础支架中心杆件共同构成的与基础面垂直的立面内转动；所述挡水坝布的布幅宽度不应使所述支撑杆与所述基础支架的中心杆件之间的前仰角大于150°。

2.根据权利要求1所述的一种可移动的浮力式膜结构挡水坝，其特征是：所述膜结构挡水坝是一个单元模块化结构，在水平方向上分节布置。

3.根据权利要求1所述的一种可移动的浮力式膜结构挡水坝，其特征是：所述膜结构挡水坝支架应等距离布设在挡水坝体背水侧，每个支架所在的立面应垂直于挡水坝体的水平布置轴线，每个支架的前端应压在挡水坝体下面。

4.根据权利要求1所述的一种可移动的浮力式膜结构挡水坝，其特征是：所述基础支架的中心杆件和前后两端的两根横杆固接。

5.一种可移动的浮力式膜结构挡水坝的应用方法，应用了如权利要求1所述的一种可移动的浮力式膜结构挡水坝，其特征是：汛期，为防止堤防漫溢险情的发生，在堤防顶面沿堤防轴线方向将所述膜结构挡水坝逐节展开，依次连接好，将浮力体充满气；与此同时，在挡水坝的背水面，将支架等间隔逐个布设在挡水坝后面，其中，支撑杆通过顶端的吊扣挂住上部挡水坝布上端的吊孔，把上部挡水坝布撑住，在底部，基础支架的前端压在基础坝布下面，并用紧固结构将底部基础坝布与基础支架前横杆相连；然后，用锚桩将基础支架的后端横杆逐个锚固在基础上，并用缆绳将支撑杆依次拉起，从而带动着将整个挡水坝立起；最后，在挡水坝迎水面，用砂袋或铆钉压条将底部基础坝布的前端压实，防止底部渗水。

6.根据权利要求5所述的一种可移动的浮力式膜结构挡水坝的应用方法，其特征是：在上游水位未建立起来，而风力条件又较强的情况下，不用缆绳将支撑杆拉起，而是让挡水坝向前铺盖在基础上，以减小风力对坝体的影响，待到漫出的洪水进入挡水坝内，在浮力体的浮托作用下，坝体会随着水位的上涨而逐渐抬起挡水。

7.根据权利要求6所述的一种可移动的浮力式膜结构挡水坝的应用方法，其特征是：在仅用支架的支撑和缆绳的牵拉以及锚桩的锚固来给坝体挡水提供受力保障能保证挡水坝稳定的条件下，不用给挡水坝的浮力体充气。

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