CN1091193C - 水中结构物的防冲刷构件和防冲刷施工法 - Google Patents

Abstract

一种水中结构物的防冲刷构件和使用这种防冲刷构件的防冲刷施工法，该构件由以下部分构成：用编织物做成的网线线径M与网眼的长边N满足公式3≤N/M≤20关系的袋体、穿过该袋体开口部附近的网眼的环形吊索、穿过穿有吊索的网眼附近的网眼且将袋体的开口部封闭的扎紧绳。本发明具有水流阻力小、对于放置部位的形状适应性强、作业时不会发生袋体开口的效果。

Description

水中结构物的防冲刷构件和防冲刷施工法

本发明涉及水中结构物的防冲刷构件。尤其涉及在急流下放置的水中结构物、或是在河流和海岸设置的桥梁、堤坝等结构物、特别是河流或海中的桥墩附近水面下的河床或海底防止被流水、波浪等冲刷的防冲刷构件。

众所周知，一旦在海底中放置水中结构物，结构物就成为潮流的阻挡物，会产生涡流，该结构物的周围海底地基会被掏空，使结构物倒塌，即发生所谓冲刷现象。

甚至连河流或海中桥梁的桥墩也会发生冲刷现象，海岸、河流的堤坝等水中结构物的地基被侵蚀时也会发生同样的现象。

即使在要被冲刷的场所预先投入碎石或是在已被冲刷的部分填入碎石，这些碎石也会被水流冲走消失而毫无效果。

过去为了防止这种冲刷，是在水中结构物附近的底部放置装有小石子或碎石的笼子，或是注入大量的混凝土，或是加深结构物的埋设深度。在堤坝上也是注入混凝土或采用四角混凝土预制块之类的防波块。

采用上述传统的防冲刷方法时，不能彻底地防止冲刷。尤其是在使用被广泛使用的铁笼子时，由于海水或河水的腐蚀，短时期内即发生变形，使其中的石子流出。而且由于是铁制的，不能发生柔软变形，不能与作为防护对象的结构物紧密贴合，而在与结构物之间产生巨大间隙，使该部位的导水系数增高，从而在这一部分发生冲刷现象。

而且难以在急水流下进行海底或河流的水中作业，同时必须大范围地强化结构物周围的地基。在进行这类工事时，为了使四角混凝土预制块和铁笼子等埋设良好，要在海底面等撒放砂砾，而在急水流下使用四角混凝土预制块一类预制件时，就不能根据现场情况进行细致的施工作业，费时，费力，成本高。

本发明的技术方案如下。

技术方案1是一种水中结构物的防冲刷构件，由以下部分构成：用编织物做成的网线线径M与网眼的长边N满足3≤N/M≤20公式的袋体、穿过该袋体开口部附近的网眼的环形吊索、穿过穿有吊索的网眼附近的网眼且将袋体的开口部封闭的扎紧绳。

技术方案2是在方案1的水中结构物的防冲刷构件中，袋体由用拉舍尔经编、有结网编织或无结节编织法编织的编织物做成。

技术方案3是在方案1或2的水中结构物的防冲刷构件中，袋体用空隙率45％～90％、伸长度30％～80％、一边的长度L与块状物的长径D满足L≤π/(4×1.8)·D关系的编织物做成。

技术方案4是在方案1到3中任一项的水中结构物的防冲刷构件中，吊索穿过开口部的网眼。

技术方案5是在方案1到3中任一项的水中结构物的防冲刷构件中，吊索穿过开口部网眼下方的网眼。

技术方案6是在方案1到5中任一项的水中结构物的防冲刷构件中，扎紧绳穿过穿有吊索的网眼下方的网眼。

技术方案7是在方案1到5中任一项的水中结构物的防冲刷构件中，扎紧绳穿过穿有吊索的网眼。

技术方案8是一种水中结构物的防冲刷施工法，其特征在于，把用编织物做成的袋体放入框架内，将开口部扩开以装入规定量的块状物，接着把穿过开口部附近的网眼的吊索以大致均匀的间隔从网眼拉出，形成规定数量的吊环，把吊具与该吊环连接后临时向上吊起，在这一状态下用扎紧绳把收拢的开口部附近卷绕扎紧，再用吊具向上吊起后移动并放置在水中结构物的设置部位。

技术方案9是在方案8的水中结构物的防冲刷施工法中，袋中所装的块状物的量为：用吊环向上吊起袋体时没有块状物存在的锥体状空间部占锥体状防冲刷构件高度的25％～80％。

对附图的简单说明

图1是本发明所用的袋体的说明图。

图2是本发明所用的袋体开口部附近的吊索和扎紧绳设置状态的说明图。

图3是袋体放入框架后保持开口状态的说明图。

图4是装有块状物的袋体临时吊起状态的说明图。

图5是用扎紧绳扎紧临时吊起的袋体开口部的状态说明图。

图6是本发明防冲刷构件的吊起状态的说明图。

以下说明本发明的实施形态。

在把本发明的防冲刷构件沉入水中结构物的水面下已经发生冲刷或将要发生冲刷的水底表面时，由于袋体的空隙率为45％～90％，水可以通过，故水流过时不会对袋体施加流水压力，而且装入的块状物被袋体保护着而不会流失，故不会发生冲刷现象。空隙率与所装入的块状物的大小也有关系，不过当空隙率在45％以下时会有流水压力而在袋体的周围产生冲刷。而当空隙率为90％以上时又难以保持住块状物。

另外袋体是用具有伸长度的编织物做成的，织成的编织物的姿势保持性不如织布，故用其做成的袋体对于形状的适应性也较大，当装入块状物后放置于设置场所时，可根据设置场所的形状适当变形而稳定地放置。而且因其伸长度为30％～80％，可根据地形和水中结构物的形状而适当变形，可紧贴着水底和结构物放置。如果伸长度在30％以下，袋体的形状适应性就差，而如果在80％以上，则吊装作业较困难。

而且由于可以根据水的流速将该充填袋体的大小分割成最小单位后投入，故便于操作。另外，由于可根据不同情况铺设，故在要将结构物沉入流水中时，也可在施工现场制造其大小能承受结构物周围流水压力的所需数量的充填袋体，与结构物一起沉入水底。采用这种方法，可以在结构物到达水底时在其周围均匀紧密地放置该柔性结构的防冲刷构件，在放置结构物的同时进行防冲刷施工。当结构物为脚手架等临时放置物时，只要该防冲刷构件保持着安装在结构物上的状态，就可以与结构物同时撤去。

袋体最好是用拉舍尔经编法编织的网做成，当然也可以用有结编织法、无结节编织法编织。

本发明所用的袋体的网线粗细与网眼大小之间有特别的关系。

即，网线的线径M与网眼的长边N必须满足3≤N/M≤20的关系。M和N的单位都是mm。如果网眼是用相同长度的边形成的，则可取该相同长度的边，而当存在不同长度的边时则应取长边的长度。另外如果网眼是圆形的，则取其半径，如果是椭圆形的则取其长半径。

当M大于N/3，成为M＞N/3时，网的强度增大，但刚性也增大，使袋体的变形能力变差，而且网的空隙率减少，对水的阻力增大，故在放置防冲刷构件处的周围可能发生冲刷现象。

另一方面，如果M小于N/20，成为M＜N/20，则网的强度减弱，作业过程中容易破损，而且伸长度也过大，故网眼的大小会发生较大变化而使装入的块状物从中漏出。

从而，网线的线径M与网眼的长边N必须满足3≤N/M≤20的关系。

本发明的袋体最好使用网线的线径M与网眼的长边N满足3≤N/M≤20的关系、且空隙率为45％～90％、伸长度为30％～80％、一边的长度L与块状物的长径D满足L≤π/(4×1.8)·D关系的编织物，使用这样的编织物，无论是怎样的急流和任何形状的放置部位，装入的块状物都不会从网眼中流出。该关系式中的1.8是安全系数。一旦使用满足以上公式的编织网，即使水流湍急、下沉深度大、底部形状复杂，块状物也不会从网中漏出。而且如果在与水流接触的表层部使用较大直径的块状物作为该防冲刷构件中所含的块状物，越是内层使用直径越小的块状物，则巨大的流水能量能被依次分散，可以把流水能量降低到不发生冲刷的程度。

关于袋体尺寸的下限，只要装得下能克服流水压力的重量的块状物即可，而其上限则只要是袋体的强度足以保持所装的块状物即可，同时也要考虑到作业性而适当决定。袋体的材料可以是聚酯、聚酰胺、芳香族聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚偏二氟乙烯等合成纤维或/及棉·麻等天然纤维。

编成编织网的网线根据袋体的尺寸、即内部容积和充填物的重量而定，最好使用线径1mm～12mm的尼龙或聚酯的捻线，吊索则使用线径比网线粗的5mm～25mm的捻线。

将吊线穿过网眼而设置在袋体上。防冲刷构件必须是在袋体中装入0.1吨～20吨的充填物，故如果在向上吊起时只在局部负载，则会发生倾斜，极其危险。

为此，传统的袋体是围绕侧面和底部在侧面设置2～4根增强索，用该增强索吊下，但使用该增强吊索时，力作用于吊索上，故力集中于袋体上设有该增强索的2～4个部位，而没有力作用的那部分袋体就会因负载而变形，产生负载倾斜，而不能稳定地吊起。因此从作业安全出发，必须使吊起力均匀地分布于整个袋体。

然而，如果直接利用构成袋体的网线作为吊索，则充填物的负载会集中于该网线而使网线断裂。

为此本发明不是直接将网线吊起，而是将吊索穿过袋体开口部附近的网眼，并使该吊索成为环状，以大致均匀的间隔从规定数量的网眼中拉出后形成吊环，再把吊具与该吊环上连接后向上吊起。

吊索是穿过袋体开口部的开口端的网眼或其下方的网眼，最好是穿过开口端网眼的2个网眼或3个网眼以下的网眼，这样不会有网线断裂的危险。

封闭袋体开口的扎紧绳最好是穿过穿有吊索的网眼下方的网眼，这样有利于扎紧，当然也可以与吊索穿过相同的网眼。由于一旦用吊索的吊环把袋体的开口吊起，开口立即被收拢，故很容易用扎紧绳扎紧封闭。

以下说明水中结构物的防冲刷施工法。

将袋体放入框架内并使袋体的开口部的端部在框架开口的外侧下垂，以将袋体的开口部打开。

框架只要有周壁即可，不一定要有底部。形状可是圆筒状也可是方筒状。

从该袋体的打开的开口部放入块状物，不能将袋体完全装满，而必须装成当把袋体吊起时上部留有空间的状态。

装入块状物后，把穿过袋体开口部附近的网眼的吊索以大致均匀的间隔从规定数量的网眼中拉出后形成吊环。然后把吊车上的吊钩等吊具与吊环连接后临时吊起。在这一阶段，袋体脱离框架吊在空中，袋体的开口临时收拢，处于未完全封闭的状态。

然后用穿过穿有吊索的网眼附近的网眼的扎紧绳把袋体的开口部卷绕扎紧。这样做是为了把临时吊起的袋体的开口收拢并用扎紧绳扎紧。为了便于将开口封闭，扎紧绳最好是穿过穿有吊索的网眼下方的网眼，当然也可与吊索穿过相同网眼。

扎紧绳最好是预先穿过袋体的网眼，这样便于袋体开口部的封闭作业，且封闭牢固，当然也可以使用不穿过网眼、即不与袋体连接的绳索，可以用独立的绳索将穿有吊索的网眼以下的部分扎紧。如果用扎紧绳的多余部分把吊索也一并捆扎，则更有利于作业的进行。

如此做成的防冲刷构件在吊起时从侧面看呈锥体状，而在装有块状物的袋体吊起时，从侧面看形成锥体状的防冲刷构件的上部必须留有整个高度的25％～80％的锥体状空间部。如果不满25％，则块状物的重量会使袋体放置后成为高度超过直径30％的形状，使袋体撑得过紧，不易适应水底的凹凸及岩石等复杂地形，且稳定性差。而如果超过80％，则又会使放置后的防冲刷构件的直径过于扩大，使编织网肥大、松弛、且重量轻，可能被水流冲走。

吊索采用聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯等制成的绳索，根据不同的负载采用的线径为5mm～25mm，最好吊索比构成袋体的网线粗，这样可增大与网线的接触面积，防止断裂。

扎紧绳是用聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯等制成的绳索，线径最好为3mm～12mm。

以下具体说明本发明的实施例。

图1表示本发明使用的袋体，1是用编织成的编织物做成的袋体，用表侧和里侧的2块编织物做成(未图示)袋状。也可以设置底部。3边是封闭的。2是开口部，开口部附近的网眼中穿有吊索3和扎紧绳4。

在图1中，吊索3穿过从袋体开口起的第3行网眼，扎紧绳4则穿过从穿有吊索3的网眼起第3行网眼。这些绳索最好是按图示方法穿过第2行～第3行的网眼。

图2放大表示设置在袋体开口部附近的吊索3和扎紧绳4穿过网眼的状态，各绳索如成为端部连接的环形，则不会脱开，便于作业。吊索的线径较粗大。

图3表示为了装入块状物而把袋体套在框架上的状态。5是框架，图中框架为矩形开口的方筒状，当然也可以是圆筒状。把袋体1放入框架中使其开口，并把开口端在框架的外壁向下垂。通过使用框架，可以形成袋体的开口和空间部，便于装入块状物。

图4表示在本发明所用的袋体中装入块状物后为将开口收拢而临时吊起的袋体的开口部分。1是袋体，6是把吊索以大致均匀的间隔从穿入的网眼中拉出后形成的吊环。在该吊环上连接吊具7而向上吊起，当然也可以直接挂在吊车等的吊钩上，但如该图所示，如果将吊环一并穿过吊圈8，再使吊圈穿过吊环的圆环，把吊环与吊圈连接，再把吊圈挂在吊具上吊起，则更便于作业。

图5表示把袋体的开口部封闭时的状态。先用吊具把吊环6临时吊起，此时袋体的开口部便集中于一处形成临时收拢状态。在这一状态下用扎紧绳卷绕扎紧，即可简便充分地将开口封闭。本发明的防冲刷构件因装入的块状物很重，故如果不将开口牢固地封闭，则在放置时开口部可能打开，故最好是如图5所示，使扎紧绳穿过穿有吊索的网眼下方的网眼。

图6表示把本发明的防冲刷构件吊起时的状态。表示将袋体的开口部封闭后的封闭部9和其上方的吊索捆扎部10。封闭部9上方的吊环如不进行捆扎，则会妨碍放置，故最好是事先捆扎好，可以用扎紧绳的多余部分进行捆扎。

本发明的防冲刷构件在吊起时上部必须形成空间部11。有了该空间部，就可以在放置于设置场所时改变形状，具有良好的放置适应性，可以与水中结构物受冲刷的部分紧密贴合。本例中的空间部约为高度的1/2。

而如果把块状物装至开口部，则即使选用的编织网的结构和网线具有较大的伸长度，其放置适应性也较差，难以紧密贴合，防冲刷的效果差。而且难以将开口部牢固地封闭。

本发明的防冲刷构件如果是用吊车等吊起后放置在放置场所，则由于充填物被袋体保护着，故不会被水冲走，不会漏出，可以防止冲刷。而且水是在网眼和装入的块状物之间流过，故防冲刷构件受到的水流阻力也较小。

以下说明本发明的实施例。

纤维原料是将1,430旦黑色尼龙8根并丝，并用总旦数11,440旦的复丝在拉舍尔经编机上编织成边长为25mm的25mm菱形网眼、φ2mm网线径的拉舍尔经编物。将该拉舍尔经编物切成长8.0m、宽3.0m，并在长度8.0m方向折成4段并重合，留出上部一边后进行缝合，做成高2m、宽3m的信封状袋体。

该袋体的空隙率为83％，伸长度为45％。网线径M与网眼长边N之比为M/N＝12.5。

在该袋体开口部以下第3行网眼穿过φ9mm尼龙绳作为吊索。然后在该袋体开口部以下第6行网眼中穿过φ6mm尼龙绳作为用扎紧方式封闭开口的扎紧绳。

然后是在上述袋体中装块状物，把该袋体放入图3所示的框架内，使用反向铲把粒径50mm-200mm、比重2.65的碎石装入该袋体中。装入量为1袋1.24m³。

然后把穿过该袋体开口部以下第3行网眼的φ9mm尼龙绳吊索以等间隔从预先作好记号的6个等分部位的网眼中拉出，形成6个吊环。再在该吊环上连接铁制的吊具后用吊车临时吊起。接着使临时吊起的袋体落到地上，使其吊挂松弛后用穿过收拢的开口部以下第6行网眼的扎紧绳5卷绕并牢牢扎紧而将开口部封闭，这样就得到水中结构物的防冲刷构件。

用汽车起重机将该防冲刷构件移动并依次进行整理和临时放置。然后用汽车起重机投入到河流的堤坝下。

用该防冲刷构件施工的堤坝周围的河底几乎不会发生冲刷现象。

本发明具有水流阻力小、对于放置部位的形状适应性强、作业时不会发生袋体开口的效果。

Claims (9)

1.一种水中结构物的防冲刷构件，其特征在于，由以下部分构成：用编织物做成的网线线径M与网眼的长边N满足公式3≤N/M≤20关系的袋体、穿过该袋体开口部附近的网眼的环形吊索、穿过穿有吊索的网眼附近的网眼且将袋体的开口部封闭的扎紧绳。

2.根据权利要求1所述的水中结构物的防冲刷构件，其特征在于，袋体由用拉舍尔经编、有结网编织或无结节编织法编织的编织物做成。

3.根据权利要求1或2所述的水中结构物的防冲刷构件，其特征在于，袋体用空隙率45％～90％、伸长度30％～80％、一边的长度L与块状物的长径D满足L≤π/(4×1.8)·D关系的编织物做成。

4.根据权利要求1或2所述的水中结构物的防冲刷构件，其特征在于，吊索穿过开口部的网眼。

5.根据权利要求1或2所述的水中结构物的防冲刷构件，其特征在于，吊索穿过开口部网眼下方的网眼。

6.根据权利要求1或2所述的水中结构物的防冲刷构件，其特征在于，扎紧绳穿过穿有吊索的网眼下方的网眼。

7.根据权利要求1或2所述的水中结构物的防冲刷构件，其特征在于，扎紧绳穿过穿有吊索的网眼。

8.一种水中结构物的防冲刷施工法，其特征在于，把用编织物做成的袋体放入框架内，将开口部扩开以装入规定量的块状物，接着把穿过开口部附近的网眼的吊索以大致均匀的间隔从网眼拉出，形成规定数量的吊环，把吊具与该吊环连接后临时向上吊起，在这一状态下用扎紧绳把收拢的开口部附近卷绕扎紧，再用吊具向上吊起后移动并放置在水中结构物的设置部位。

9.根据权利要求8所述的水中结构物的防冲刷施工法，其特征在于，袋中所装的块状物的量为：用吊环向上吊起袋体时没有块状物存在的锥体状空间部占锥体状防冲刷构件的高度的25％～80％。

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