CN110424329A - 一种堤防快速堵口抢险专用桩网抗冲设备及应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种堤防快速堵口抢险专用的桩网抗冲设备及使用方法，该设备包括抗拔桩群、抗冲网、导索以及辅助桩。抗拔桩群包括预制钢桩、钢绞线以及钢绞线连接器；抗冲网的一条边连接有钢环，对边安装有配重块；导索包括一根固定导索和一根活动导索。使用时，先将数根预制钢桩压入口门两端的堤身，形成抗拔桩群；再将导索牵引横跨溃口，活动导索牵引抗冲网沿着固定导索滑动展开并固定，然后将固定导索与口门两端的抗拔桩群相连；最后将抗冲网逆流铺于溃口底部。本发明可将抗冲网堵口过程中所受冲击力传递至堤基深部，形成堤基‑桩‑网协同抗冲效果，可为进占堵口提供较大抗冲力，可大幅度提高堵口抢险效率，适用于中小型溃口快速抢险。

Description

一种堤防快速堵口抢险专用桩网抗冲设备及应用方法
技术领域
本发明涉及堤防应急抢险技术领域，具体是一种堤防快速堵口抢险专用桩网抗冲设备及应用方法。
背景技术
堤防工程作为防洪减灾体系的重要组成部分，是抵御洪水的重要安全屏障。近年来，我国防汛抗洪形势越来越严峻，堤防险情发生频率有增无减，其中，溃口险情具有影响范围大、失险后果严重的特点，对人民生命和财产安全危害极大。
溃口具有水头集中、流速快的特点，且多为人力抛投，抛投料自重必须在人力可承受的范围内，因此，抛投料的抗冲稳定性是溃口抢险中必须考虑的重要方面。对于大型溃口，采用大型重物，如满载的船、车等，通过自重维持稳定性，在此基础上利用其他结构，如钢木组合结构，为抛投料提供足够的抗冲能力。如1998年九江溃口，采用沉船初堵，快速减小过流量及流速，然后依托稳定的沉船，采用钢管排架和钢木材料在沉船两侧搭建抗冲结构，并抛投填料形成堵口组合堤；对于一般规模溃口，多直接使用钢木组合结构，如1998年湖南安乡决口，采用钢管或型钢组合形成钢骨架结构，置入水中；另外，螺旋锚、钢板桩等抗冲结构，利用专用机械锚入或击入堤身或河床，通过螺旋锚、钢板桩等与土体相互作用，为堵口提供抗拔或抗冲能力；还有一些辅助抗冲构筑物，如挑流坝、引河和分水桩等，通过改变主流流向，减少口门过流量，从而降低堵口过程中水流对抛填物的冲刷作用。
上述堵口抢险技术及抗冲措施，船或车均为钢铁材料，重量大，体积也大，经济损失大；锚或者钢板桩均需临水作业，具体实施时，难度大，抗冲效果差；辅助抗冲构筑物仅仅能略微改善溃口水力条件，无法作为主要抗冲措施。上述方法均为就地取材和人海战术，抢险物资便携性差，机械化程度低。
经检索发现，专利申请号CN201710269920.7，公开号CN106948349A的中国发明专利，涉及快速堵口装配式结构体系、安装装置及方法，包括具有轨道的固定底座和活动底座、导轨设于外部构筑体上，固定底座通过锁紧装置固定于导轨上，固定底座与活动底座之间设有伸缩装置，伸缩装置受控端与固定底座之间有传动装置。该发明构成及实施过程较为繁琐，且无法为该结构体系可提供足够的锚固力，实施时效性不高。
专利申请号CN201620690588.2，公开号CN1205894007U的中国实用新型专利，涉及一种用于封堵堤坝决口的三角锥形钢架，包括6根钢管，其中三根组成三角锥的底面，另外三根与底面配合组成三角锥的三个侧面，组成三角锥形钢架，用于决口抢险。该专利仅依靠三脚锥体在水中的自稳定性提供抗冲能力，而决口附近容易出现掏空现象，三角锥自稳定性不高，难以有效封堵。
专利申请号CN201510894835.0，公开号CN105544577A的中国发明专利，涉及一种利用火箭锚定沉箱进行堵口的方法，通过遥控爆破沉箱、火箭锚对沉箱提供锚定力，解决了沉箱无法固定的问题，实现堵口的快速性、精确性和安全性。本专利利用火箭锚沉至河底后，再次张开后形成倒刺结构，河底土质松散，强度不高，该倒刺结构在河底可提供的锚固力偏小。
专利申请号CN201710026464.3，公开号CN107059782A的中国发明专利，涉及一种用于溃口快速封堵的装配式可伸展栅栏，,包括若干个栅栏单元和若干个连接条；栅栏单元由横座、若干根立柱和一根横栓构成,各立柱插孔沿横座长度方向均匀分布排成一行且它们的中心线相互平行,组装形成栅栏，减小截流材料的流失率。本专利中格栅组装程序复杂，立柱与河床底部作用提供抗冲力，河底松散，溃口掏底易使抗冲力失效。
专利申请号201721558298.3，公开号CN207775821U的中国实用新型专利，涉及一种高稳定堵口装置，其中装置包括有杆锚、锚绳、堵口组件。该专利通过锚绳将锚爪与重物相连后抛入溃口上游，利用锚爪与河床底部土体相互作用提供抗冲力，考虑到河床底部土体强度偏低，锚爪可提供的拉拔力偏小，另外，锚爪滑移距离难以把控，实施难度也较大。
以上发明涉及的技术方案，或存在可提供的锚固力较小，或抢险物资大且重，或操作步骤繁琐，耗时费力，可见，上述方案为堵口抢险提供的抗冲能力不足，或抗冲结构过于沉重，或装配程序繁琐，实施效率偏低。
发明内容
本发明针对现有堵口技术冲拦结构抗冲能力不足或抗冲措施费时耗力的问题，提供了一种堤防快速堵口抢险专用桩网抗冲设备及应用方法，采用击入设备将预制桩快速插入溃口两端的堤基内部，利用导索与抗冲网穿联固定后，与溃口两端的抗拔桩群连接，将抗冲网铺于溃口水流底部，从而拦截抛填物料，降低物料流失率。本发明可将抗冲网所受水流冲击力传递至堤基深部，形成堤基-锚-网协同抗冲效果，可为堵口抛填物提供较大抗冲力，机械轻便易行，施工效率高，可大幅度提高中小型溃口险情的堵口抢险效率。
本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：
一种堤防快速堵口抢险专用桩网抗冲设备，包括抗拔桩群、抗冲网、导索以及辅助桩；所述的抗拔桩群包括多个预制钢桩、钢绞线以及钢绞线连接器，钢绞线连接器包括单孔连接器和多孔连接器，预制钢桩顶端设有固定孔；抗冲网为矩形土工网，一条边固定有多个钢环，对边固定有多个配重块；导索包括一根固定导索和一根活动导索，所述多个预制钢桩用于压入堤身，钢绞线的一端穿过桩端固定孔后，通过卡具与钢绞线单孔连接器连接，所有钢绞线的另一端通过卡具与钢绞线多孔连接器集中相连，最终在口门两侧形成抗拔桩群；所述固定导索上顺序穿有多个钢环，活动导索用于牵引抗冲网沿着固定导索滑动展开并固定；固定导索拉紧后两端通过卡具与溃口两侧抗拔桩群的钢绞线多孔连接器相连，所述抗冲网逆流铺于溃口底部；进占抛填过程中辅助桩逐步插于抗冲网背水侧。
进一步的，所述预制钢桩穿过堤身进入堤基。
进一步的，所述的单孔连接器直径大于预制桩端部固定孔孔径，多孔连接器的孔数大于抗拔桩群中桩的数量。
进一步的，所述的抗冲网采用土工合成材料制成，网格几何尺寸按抛填物形状确定。
进一步的，所述配重块为铅块制成。
进一步的，所述的辅助桩在抛填前插入抗冲网背水侧，辅助桩间距按一次进占成堤长度。
进一步的，所述辅助桩间距为2～5m。
一种如上所述堤防快速堵口抢险专用桩网抗冲设备的应用方法，包括如下步骤：
步骤一、现场勘查溃口规模和水流参数，采用经验法估算堵口过程中水流的最大冲击力，结合单个预制钢桩的极限抗拔力，计算出裹头两端抗拔桩群所需的预制钢桩数量；
步骤二、先将裹头两端抗拔桩群所需的预制钢桩全部压入堤身，再取相同数量的钢绞线，将钢绞线的一端穿过桩端固定孔后，通过卡具与钢绞线单孔连接器连接，最后所有钢绞线的另一端通过卡具与钢绞线多孔连接器集中相连，最终在口门两侧形成抗拔桩群；
步骤三、通过无人机或火箭锚将导索牵引横跨溃口，再将抗冲网一边通过钢环串于固定导索上，然后利用活动导索牵引抗冲网沿着固定导索滑动展开并固定，再然后利用无人机或其他设备牵引，将抗冲网逆流铺于溃口底部；
步骤四、采用由两端向中间逐步进占的方式，先将辅助桩插入抗冲网后，再向抗冲网迎水侧抛填物料，再向抗冲网背水侧抛填物料，形成一段稳定的戗堤，如此逐步进占，抛填成堤，最后水下铺土闭气，完成堵口抢险。
本发明提出的堤防快速堵口抢险专用桩网抗冲设备及应用方法，较以往的技术有以下方面的进步和优势：
(1)预制钢桩穿过堤身进入堤基内部，通过桩与堤基相互作用，形成堤基与堤身共同抗拔的受力形式，能够为抗冲网提供强大的抗拔力；
(2)预制钢桩结构型式多样，可快速击入不同地质条件的堤基中，不依靠浆土相互作用提供抗拔力，施工完成即可发挥抗拔作用；
(3)堤防快速堵口抢险专用桩网抗冲设备的施工，包括安装抗拔桩群、牵引并铺设抗冲网、进占插辅助桩，共三个环节，其中，抗拔桩群与抗冲网的铺设安装可同时进行，整个工艺涉及的材料与机具均属于轻型便携设备，流程非常简单，施工速度快、效率高，工程造价低；
(4)抗冲网网属于高强度柔性材料，网状结构在水流中所受冲击力较小，易于移动与铺设，同时，进占抛填时，抛填物能够增强抗冲网的稳定性，随着溃口的缩小，抗冲稳定性越来越高。
(5)堤防快速堵口抢险专用桩网抗冲设备与进占堵口方式高度适应，能够提高堵口大幅效率。
附图说明
图1是本发明堤防快速堵口抢险专用桩网抗冲设备的正视图；
图2是本发明堤防快速堵口抢险专用桩网抗冲设备的侧视图；
图3是本发明中单孔连接器的结构示意图；
图4是本发明中单孔连接器的安装示意图；
图5是本发明中多孔连接器的结构示意图；
图6是本发明中多孔连接器的安装示意图。
图中：1—抗拔桩群，2—抗冲网，3—辅助桩，4—预制钢桩，5—钢绞线，6—单孔连接器，7—多孔连接器，8—固定孔，9—钢环，10—配重块，11—固定导索，12—活动导索，13—卡具。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参阅图1及图2，本发明实施例提供一种堤防快速堵口抢险专用桩网抗冲设备，包括抗拔桩群1、抗冲网2、导索以及辅助桩3。
所述的抗拔桩群1包括预制钢桩4、钢绞线5以及钢绞线连接器，钢绞线连接器包括单孔连接器6(如图3和图4所示)和多孔连接器7(如图5和图6所示)，预制钢桩4顶端设有固定孔8；所述的抗拔桩群1设置在溃口两侧以稳定堤身，并且预制钢桩4穿过堤身进入堤基；所述的钢绞线5的一端穿过预制钢桩4顶端的固定孔8后，通过卡具13(例如卡瓦)与单孔连接器6连接，最后所有钢绞线的另一端通过卡具与多孔连接器7集中相连，形成抗拔桩群1。
所述的抗冲网2为矩形土工网，一条边固定有多个钢环9，对边固定有多个配重块10，抗冲网2采用土工合成材料制成，网格几何尺寸按抛填物形状确定，所述的配重块10可以是铅块或其他材料制成。
所述的导索包括一根固定导索11和一根活动导索12，固定导索11和活动导索12横跨溃口，活动导索12牵引抗冲网2沿着固定导索11滑动并展开，固定导索11与展开后的抗冲网2上的钢环9固定，将固定导索11拉紧后，通过卡具13与溃口两侧抗拔桩群1的多孔连接器7相连。
所述的辅助桩3随着进占逐步插入抗冲网2的背水侧，辅助桩3之间的间距按实际进占需要确定。
本发明还提供一种上述堤防快速堵口抢险专用桩网抗冲设备的应用方法，包括如下步骤：
步骤一、现场勘查溃口规模和水流参数，采用经验法估算堵口过程中水流的最大冲击力，结合单个预制钢桩4的极限抗拔力，计算出裹头两端抗拔桩群1所需的预制钢桩4数量；
步骤二、先将裹头两端抗拔桩群1所需的预制钢桩4全部压入堤身，再取相同数量的钢绞线5，将钢绞线5的一端穿过桩端固定孔8后，通过卡具与单孔连接器6连接，最后所有钢绞线5的另一端通过卡具与多孔连接器7集中相连，最终在口门两侧形成抗拔桩群1；
步骤三、通过无人机或火箭锚等其他设备，将导索牵引横跨溃口，再将抗冲网2一边通过钢环9串于固定导索11上，然后利用活动导索12牵引抗冲网2沿着固定导索11滑动展开并固定，再然后利用无人机或其他设备牵引，将抗冲网2逆流铺于溃口底部；
步骤四、采用由两端向中间逐步进占的方式，先将辅助桩3插入抗冲网2后，再向抗冲网2迎水侧抛填物料，再向抗冲网2背水侧抛填物料，形成一段稳定的戗堤，如此逐步进占，抛填成堤，最后水下铺土闭气，完成堵口抢险。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种堤防快速堵口抢险专用桩网抗冲设备，其特征在于：包括抗拔桩群(1)、抗冲网(2)、导索以及辅助桩(3)；所述的抗拔桩群(1)包括多个预制钢桩(4)、钢绞线(5)以及钢绞线连接器，钢绞线连接器包括单孔连接器(6)和多孔连接器(7)，预制钢桩(4)顶端设有固定孔(8)；抗冲网(2)为矩形土工网，一条边固定有多个钢环(9)，对边固定有多个配重块(10)；导索包括一根固定导索(11)和一根活动导索(12)，所述多个预制钢桩(4)用于压入堤身，钢绞线(5)的一端穿过桩端固定孔(8)后，通过卡具(13)与钢绞线单孔连接器(6)连接，所有钢绞线(5)的另一端，通过卡具(13)与钢绞线多孔连接器(7)集中相连，最终在口门两侧形成抗拔桩群(1)；所述固定导索(11)上顺序穿有多个钢环(9)，活动导索(12)用于牵引抗冲网(2)沿着固定导索(11)滑动展开并固定；固定导索(11)拉紧后两端通过卡具(13)与溃口两侧抗拔桩群(1)的钢绞线多孔连接器(7)相连，所述抗冲网(2)逆流铺于溃口底部；进占抛填过程中辅助桩(3)逐步插于抗冲网(2)背水侧。
2.如权利要求1所述的堤防快速堵口抢险专用桩网抗冲设备及应用方法，其特征在于：所述预制钢桩(4)穿过堤身进入堤基。
3.如权利要求1所述的堤防快速堵口抢险专用桩网抗冲设备及应用方法，其特征在于：所述的单孔连接器(6)直径大于预制桩端部固定孔(8)孔径，多孔连接器(7)的孔数大于抗拔桩群中桩的数量。
4.如权利要求1所述的堤防快速堵口抢险专用桩网抗冲设备及应用方法，其特征在于：所述的抗冲网(2)采用土工合成材料制成，网格几何尺寸按抛填物形状确定。
5.如权利要求1所述的堤防快速堵口抢险专用桩网抗冲设备及应用方法，其特征在于：所述配重块(10)为铅块制成。
6.如权利要求1所述的堤防快速堵口抢险专用桩网抗冲设备及应用方法，其特征在于：所述的辅助桩(3)在抛填前插入抗冲网(2)背水侧，辅助桩(3)间距按一次进占成堤长度控制。
7.如权利要求6所述的堤防快速堵口抢险专用桩网抗冲设备及应用方法，其特征在于：所述辅助桩(3)间距为2～5m。
8.一种如权利要求1-7中任一项权利要求所述堤防快速堵口抢险专用桩网抗冲设备的应用方法，包括如下步骤：
步骤一、现场勘查溃口规模和水流参数，采用经验法估算堵口过程中水流的最大冲击力，结合单个预制钢桩(4)的极限抗拔力，计算出裹头两端抗拔桩群(1)所需的预制钢桩(4)数量；
步骤二、先将裹头两端抗拔桩群(1)所需的预制钢桩(4)全部压入堤身，再取相同数量的钢绞线(5)，将钢绞线(5)的一端穿过桩端固定孔(8)后，通过卡具(13)与钢绞线单孔连接器(6)连接，最后所有钢绞线的另一端通过卡具(13)与钢绞线多孔连接器(7)集中相连，最终在口门两侧形成抗拔桩群(1)；
步骤三、通过无人机或火箭锚将导索牵引横跨溃口，再将抗冲网一边通过钢环(9)串于固定导索(11)上，然后利用活动导索(12)牵引抗冲网(2)沿着固定导索(11)滑动展开并固定，再然后利用无人机或其他设备牵引，将抗冲网(2)逆流铺于溃口底部；
步骤四、采用由两端向中间逐步进占的方式，先将辅助桩(3)插入抗冲网(2)后，再向抗冲网(2)迎水侧抛填物料，再向抗冲网(2)背水侧抛填物料，形成一段稳定的戗堤，如此逐步进占，抛填成堤，最后水下铺土闭气，完成堵口抢险。
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