CN109083173A - 直立配重式轻质移动围堰 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水利工程渠道边坡修护设备技术领域，具体涉及一种直立配重式轻质移动围堰,包括主框架和挡水面板,在横梁和边梁之间固定有支撑板，在支撑板上垂直安装有螺柱，各螺柱分别向外伸出，在相邻螺柱上安装有配重卡槽，各配重卡槽内挂接多个独立的配重块，配重块的两侧设置有定位柱，配重卡槽的两侧设置有滑动竖槽，滑动竖槽内靠近挡水面板的侧壁上开有限位槽，定位柱能够沿滑动竖槽向下滑动并卡装于限位槽中，配重卡槽的前侧开设螺栓孔，固定螺栓的内端穿过螺栓孔抵住配重块；主框架的后立面、边框架的外侧面为涉水壁，涉水壁上安装有轻质挡水面板，挡水面板内侧围成防水作业空腔，挡水面板的下沿安装有裙摆式止水橡胶垫,本发明可快速安装和拆卸，配重体重量可调，能适应各种工况。

Description

直立配重式轻质移动围堰

技术领域

本发明涉及水利工程渠道边坡修护设备技术领域，具体涉及一种直立配重式轻质移动围堰。

背景技术

近年来，随着城市规模的逐步扩大，城市景观用水、生活用水也日益增多。为满足城市所需求的用水量，城市内部、城市与城市之间修建了许多人工渠道，大到南水北调小到各种景观渠道等。随着时间推移，所修渠道边坡难免会有局部冲刷、开裂等损毁现象。这些隐患不仅影响着渠道的过水能力，长时间的水流作用还会使得裂缝缺口处不断扩大，甚至威胁整个渠道的安全与渠道两岸居民的生活安全，给广大人民群众带来经济财产损失。渠道的局部破损修补刻不容缓，但人工渠道大多很长，水量较为稳定，长时间保持在正常运行水位，且控制闸门跨度很大。基于以上因素，既不用关闭闸门切断供水，又能及时有效的对渠道破损处进行维修，围堰势必是最好的选择，传统围堰施工量大，不易运输和搬运，拆卸困难，需要较多工人参与装配工作、抽水工作和移动工作，并且使用完之后还要重新抽水，工作量大，给河道造成污染，拥堵渠道，造成重大损失。

发明内容

针对目前的围堰存在的缺陷和问题，本发明提供一种直立配重式轻质移动围堰。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种直立配重式轻质移动围堰，包括主框架和挡水面板，主框架包括涉水立柱、横梁和边梁，以及与横梁平行的辅梁，在主框架的横梁上端固定有牵引端，牵引端通过钢索与马道上的固定桩连接固定，构成牵引关系；在所述横梁和边梁之间固定有支撑板，在支撑板上垂直安装有螺柱，各螺柱分别向外伸出，在相邻螺柱上安装有配重卡槽，各配重卡槽内挂接多个独立的配重块，各配重体对主框架向下的压力与钢索向上的牵引力维持主框架平稳，所述配重块的两侧设置有定位柱，所述配重卡槽的两侧设置有滑动竖槽，滑动竖槽内靠近挡水面板的侧壁上开有限位槽，所述定位柱能够沿滑动竖槽向下滑动并卡装于限位槽中，所述配重卡槽的前侧开设螺栓孔，螺栓孔内设置有固定螺栓，所述固定螺栓的内端穿过螺栓孔抵住配重块；所述主框架的后立面、边框架的外侧面为涉水壁，涉水壁上安装有轻质挡水面板，挡水面板内侧围成防水作业空腔，挡水面板的下沿安装有裙摆式止水橡胶垫。

上述的直立配重式轻质移动围堰，所述主框架包括1-3个侧面相互连接的三棱柱。

上述的直立配重式轻质移动围堰，所述主框架为直角三棱柱状，且主框架上顶面与主框架后立面垂直。

上述的直立配重式轻质移动围堰，所述挡水面板的内、外两侧均设置有配重卡槽和配重块。

上述的直立配重式轻质移动围堰，所述挡水面板侧边均设置有防渗橡胶层。

上述的直立配重式轻质移动围堰，所述挡水面板为铝合金面板。

上述的直立配重式轻质移动围堰，所述配重块为配重钢块。

上述的直立配重式轻质移动围堰，所述配重块上端设置有手柄。

本发明的有益效果：本发明的直立配重式轻质移动围堰，在传统围堰的基础上，加以改进，简化了围堰本身的部件，大大减轻了整个围堰的重量，非常便于运输、移动和安装，同时通过设置独立的配重体，使其能够依靠自重和适量的配重来支撑整个围堰在水中的稳定，配重块安装结构稳固，可快速安装和拆卸，配重体重量可调，能适应各种工况，面板底部贴上裙摆式止水橡胶，充分利用静水压力达到理想的防渗效果；维修完成之后，只需要将配重体快速拆卸，由于围堰本身的重量轻，起吊机可轻易吊装起来，并且十分便于工人搬运和运输至下一个维修地点，既方便组装移动，又方便拆除，不会污染拥堵渠道，可以节省大量人力、财力，还可节约时间，提高工作效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图之一。

图2为图1中螺柱与挡水面板安装结构示意图。

图3为图2的装配状态示意图。

图4为本发明的整体结构示意图之二。

图5为本发明的后视图。

图6为本发明的侧视图。

图7为本发明的俯视图。

图8为本发明的使用安装状态示意图。

图9为配重块的结构示意图。

图10为配重体的结构示意图。

图11为图10中A处的放大结构示意图。

图中：1-主框架，101-主框架上顶面，102-主框架的后立面，103为涉水立柱，104为横梁，105为边梁，106为辅梁，107为角连接件，2-边框架，201-边框架上顶面，202-边框架下底面，203-边框架的外侧面，3-挡水面板，301为安装孔，4-防水作业空腔，5-裙摆式止水橡胶垫，6-配重卡槽，601为固定座，602为固定孔，7-配重块，8-定位柱，9-滑动竖槽，10-限位槽，11-螺栓孔，12-牵引端，13-马道，14-固定桩,15-岸坡，16-河道，17-马道，18为钢索，19为支撑板，20为螺柱，21为止水层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：一种直立配重式轻质移动围堰，如图1所示，主框架包括涉水立柱103、横梁104和边梁105，以及与横梁104平行的辅梁106等相互连接组成框架结构。两侧涉水立柱103的上端通过角连接件107固定横梁104和辅梁106，下端通过角连接件107固定底连杆，再固定挡水面板后形成涉水壁。横梁104、边梁105和边底杆组成三角形的边框架，再固定挡水面板后形成侧壁。由所属涉水壁和侧壁围成围堰主体结构，其内侧为工作区。另外，在各挡水面板的下沿安装有裙摆式止水橡胶垫。

在图1中可以看出，在主框架的横梁104上端固定有牵引端，牵引端通过钢索18与马道上的固定桩连接固定，构成牵引关系。防止围堰主体下落或漂浮移动，同时还需要设置配重体，来对围堰主体进行增重，以保持围堰主体能够稳定，配重体和牵引钢索18组成向下压迫和向上提拉的对峙关系，能够保持围堰主体稳定。上述围堰主体的主框架结构强度非常高且稳定，所以能够同时承受牵引和压力作用。

配重体部分的结构参见图2和图3，首先在横梁104和边梁105之间固定有支撑板，又在支撑板上垂直安装有螺柱，各螺柱分别向外伸出。在相邻螺柱上安装有配重卡槽，各配重卡槽内挂接多个独立的配重块。从图8中可以看出，各配重体对主框架向下的压力与钢索18向上的牵引力维持主框架平稳。

由图2和图3可见，配重块的两侧设置有定位柱，所述配重卡槽的两侧设置有滑动竖槽，滑动竖槽内靠近挡水面板的侧壁上开有限位槽，所述定位柱能够沿滑动竖槽向下滑动并卡装于限位槽中。配重卡槽的前侧开设螺栓孔，螺栓孔内设置有固定螺栓。固定螺栓的内端穿过螺栓孔抵住配重块。

实施例2：另一种直立配重式轻质移动围堰，如图4-8所示，包括主框架1，主框架上安装有牵引端12，牵引端为钢管，牵引端12上端通过钢索18与马道13上的固定桩14连接固定，防止围堰因自重和上游水流的水平推力在岸坡15上发生滑动，提高围堰整体抗滑性能；主框架1为三棱柱框架，并且三棱柱横置，即三棱柱的侧棱水平设置，本实施例中，主框架1为直角三棱柱框架，三棱柱的左右侧面为相互平行的直角三角形，且主框架上顶面101与主框架后立面102相互垂直；主框架1包括1-3个侧面相互连接的三棱柱，根据实际工况，可选择不同数量的主框架相互连接，达到不同面积的作业空间，主框架1的左、右两侧对称设置有边框架2，边框架为三棱锥框架，本实施例中，边框架2为直角三棱锥框架，边框架2的一个侧面与主框架1的一个侧面完全相同并对接安装，边框架上顶面201与主框架上顶面101共面、均水平设置，边框架下底面202与主框架下底面102共面、均倾斜设置，并且在安装使用时，边框架下底面202与主框架下底面102贴紧设置于岸坡上，这样设计的好处使整体的主框架1和边框架2共同组成的框架的横断面为梯形，并且两侧由于边框架的外侧面203的缓冲作用，能够减缓水流对组合式围堰的水平推力，减缓水流的扰动作用；主框架后立面101、边框架外侧面203为涉水壁，在涉水壁上分别安装有挡水面板3，挡水面板3为铝合金面板，挡水面板3内侧与岸坡15共同围成防水作业空腔4，挡水面板3侧边均设置有防渗橡胶层，起到密封防水作用，防止渗水，挡水面板3的下沿安装有裙摆式止水橡胶垫5，裙摆式止水橡胶垫5在水压作用在贴紧岸坡起到防水密封作用；挡水面板3上对称挂接多个独立的配重体，各配重体对主框架向下的压力与钢索18向上的牵引力维持主框架平稳，配重体包括配重卡槽6和配重块7，本实施例中，挡水面板3的内、外两侧均设置有配重卡槽6和配重块7，配重块7的两侧设置有定位柱8，配重卡槽6的两侧开有矩形的滑动竖槽9，定位柱8可沿滑动竖槽9向下滑动将配重块7放置于滑动竖槽9中，滑动竖槽9内靠近挡水面板3的侧壁上开有限位槽10，当定位柱8沿滑动竖槽9向下滑动至滑动竖槽最下端、限位槽10的位置时，向防水面板3一侧推配重块7，定位柱8就能卡装于限位槽10中，在配重卡槽6的前侧开设螺栓孔11，螺栓孔11内设置有固定螺栓，旋进固定螺栓，使固定螺栓的内端穿过螺栓孔11抵住配重块7，进而将配重块7的定位柱8卡装在限位槽中，防止定位柱8在水流冲击作用下向上滑出。

产品稳定分析及具体尺寸的确定如下：

根据相关资料查得，重力加速度取ɡ＝9.8m/s²，水的密度ρ＝1000㎏/m³，渠道内最高水深取H＝3m，长度以12m计。适用渠道边坡坡度1：1.5、1：2.0：1：2.5、1：3.0、1：3.5等五种工况。计算渠道边坡取1:1.5。

(1)静水压力：

P₁＝γV＝9.8×0.5×(1.1502×4.0256)×20.8＝471.91KN

P₂＝γh＝9.8×1.1502＝211.27196KN

P₃＝γh＝9.8×3＝29.4KN

P₄＝γV＝9.8×0.5×(3+1.1502)×0.53×20.8＝224.1838KN

深入水下3m，竖直向下水压力:

P_下＝P₁-P₄＝247.7262KN

(2)配8mm钢板重：

1平方米厚8mm＝1m²*0.008m＝0.008m³，

重量0.008m³*7.8*103kg/m³＝62.4kg；

8mm的钢板1平方米有62.4公斤

上表面钢板重G_钢板＝10.9202*12*62.4＝82.368KN

(3)考虑最大深度3m时，最大浮力(临界)

P_f＝γV_排＝9.8×0.5×(4.1867+10.9202)×1.9238×20.8＝2962.066KN

(4)需配重

F＝P_f-P_下-G_钢板＝2952.066-247.7262-82.368＝2621.9718KN

本研究通过采用理论计算及水工模型试验的方法，对组合式移动围堰的稳定性进行分析，确定其在渠道边坡及其水中的稳定安全系数；采用围堰整体模型试验，确定结构受力关键部位和薄弱环节；结合模型试验结果，对组合式移动围堰的关键部件进行力学性能试验及止水防渗性能试验；根据组合式移动围堰力学性能、整体仿真影响因素，以钢板尺寸、配重块大小、钢管型号和尺寸、间距作为设计变量，考虑批量成产、仓储运输、快速安装等因素，为组合式移动围堰的推广应用提供理论基础。

安装具体操作：

1、将本发明的围堰运至施工场地，按照组装图纸进行现场安装。

2、现场组装完成后，用起重设备将围堰垂直于岸坡15放置在需要维护的岸坡处，使裙摆式止水橡胶垫5充分展开并贴紧岸坡，并用钢管12、钢索18将围堰与马道17固定，保证围堰在水中的稳定性。

3、放置完成后，用抽水设备将围堰内的防水作业空腔4中的积水抽出，随着围堰内积水的减少，外部水压会逐渐增大，压紧裙摆式止水橡胶垫5起到防渗效果。

4、内部积水抽干后，将配重块7安放在原来挡水面板3两侧的配重卡槽6中，即可在围堰内施工。

拆除具体操作：

1、施工完毕，先将挡水面板3上的配重块7拆除。

2、往围堰内部的防水作业空腔4中注水，随着内部水位的上升，内外压差减小，直至堰内防水作业空腔的水面与河道16内的水位相同。

3、拆除马道固定钢管12，并用起重设备将其吊至马道17。

4、拆解，运输至下一个施工地点。

Claims (8)

1.一种直立配重式轻质移动围堰，包括主框架和挡水面板，其特征在于：主框架包括涉水立柱、横梁和边梁，以及与横梁平行的辅梁，在主框架的横梁上端固定有牵引端，牵引端通过钢索与马道上的固定桩连接固定，构成牵引关系；在所述横梁和边梁之间固定有支撑板，在支撑板上垂直安装有螺柱，各螺柱分别向外伸出，在相邻螺柱上安装有配重卡槽，各配重卡槽内挂接多个独立的配重块，各配重体对主框架向下的压力与钢索向上的牵引力维持主框架平稳，所述配重块的两侧设置有定位柱，所述配重卡槽的两侧设置有滑动竖槽，滑动竖槽内靠近挡水面板的侧壁上开有限位槽，所述定位柱能够沿滑动竖槽向下滑动并卡装于限位槽中，所述配重卡槽的前侧开设螺栓孔，螺栓孔内设置有固定螺栓，所述固定螺栓的内端穿过螺栓孔抵住配重块；所述主框架的后立面、边框架的外侧面为涉水壁，涉水壁上安装有轻质挡水面板，挡水面板内侧围成防水作业空腔，挡水面板的下沿安装有裙摆式止水橡胶垫。

2.根据权利要求1所述的直立配重式轻质移动围堰，其特征在于：所述主框架包括1-3个侧面相互连接的三棱柱。

3.根据权利要求1所述的直立配重式轻质移动围堰，其特征在于：所述主框架为直角三棱柱状，且主框架上顶面与主框架后立面垂直。

4.根据权利要求1所述的直立配重式轻质移动围堰，其特征在于：所述挡水面板的内、外两侧均设置有配重卡槽和配重块。

5.根据权利要求1所述的直立配重式轻质移动围堰，其特征在于：所述挡水面板侧边均设置有防渗橡胶层。

6.根据权利要求1所述的直立配重式轻质移动围堰，其特征在于：所述挡水面板为铝合金面板。

7.根据权利要求1所述的直立配重式轻质移动围堰，其特征在于：所述配重块为配重钢块。

8.根据权利要求1所述的直立配重式轻质移动围堰，其特征在于：所述配重块上端设置有手柄。