CN110739651A - 连锁-单体预制块相嵌式抗船锚水下管线保护结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种连锁‑单体预制块相嵌式抗船锚水下管线保护结构，包括位于管线两侧的中心层，中心层的外侧设有过渡层，中心层和过渡层结构相同，分别包括多个沿纵向布置、且相邻连接的连锁预制块，过渡层的外侧设有抗掀起层，抗掀起层包括多个沿纵向布置的第一单体预制块；中心层、过渡层和管线上方设有抗船锚贯入层，抗船锚贯入层包括多个第二单体预制块。本发明还提供上述水下管线保护结构的施工方法。本发明结构简单，造价较低，稳定可靠，安装方便，对船锚作用方式拖拽、掀起、贯入破坏均具有很好抵抗能力，抗船锚作用能力全面，保护效果极佳，发生单次船锚破坏事故后，位于外围的个别单体预制块破坏，对整体结构无影响，单体预制块修复简单。

Description

连锁-单体预制块相嵌式抗船锚水下管线保护结构及施工 方法

技术领域

本发明涉及一种抗船锚危害的水下管线保护结构，特别是涉及一种连锁-单体预制块相嵌式抗船锚水下管线保护结构及施工方法，用于河流、湖泊及海洋环境中的输电电缆、通信光缆、油气管道及其它管道、线缆设施等保护。

背景技术

根据统计，国际上海底电缆、光缆等破坏主要元凶是船锚，所有电缆故障中70％以上是由于船舶抛锚造成的。此外，水下管道遭受船锚破坏的事故亦时有发生。船锚抛锚点的不确定性和破坏力大的特性，对海底管线具有极大威胁。由于地质条件及其他原因，一些水下管线无法埋设进行保护，尤其是穿越航道区域的管线，由于水流速度大、对航道水深要求等因素，造成管线防船锚危害的保护难度极大。

申请号为201710014509.5的中国发明专利申请说明书中公开了一种船舶对海缆的潜在锚害的评估方法，其具体步骤如下：S1：抛锚作业；S2：船锚初始动能的计算；S3：水阻的计算；S4：船锚冲击能量的计算；S5：海底管道最大承受冲击能量的计算；S6：泊锚点的选择。该发明虽然通过实验计算的数据和实际海域底部的海底管道计算出的所能承受的最大冲击力，进行对比分析来确定船舶最佳的抛锚停泊点，减少海底管道因为船舶抛出的船锚的冲击而发生损坏，然而在实际环境中，很难准确评估船舶最佳的抛锚停泊点，并且杜绝船锚损害海缆的现象。

申请号为201520421749.3的中国实用新型专利申请说明书中公开了一种岩基海床玻璃钢保护管覆盖抛石棱柱的海缆保护装置，包括：海缆、哈夫型球铰减震高强度玻璃钢保护管、三棱柱碎石保护层、四棱柱抛石保护层和礁石及岩基，其特征在于：所述海缆表面套上哈夫型球铰减震高强度玻璃钢保护管，把表面套有哈夫型球铰减震高强度玻璃钢保护管的海缆敷设在礁石及岩基海床上；所述哈夫型球铰减震高强度玻璃钢保护管上覆盖有三棱柱碎石保护层，在三棱柱碎石保护层上覆盖有四棱柱抛石保护层。该实用新型虽然可以保护海缆，然而三棱柱碎石保护层和四棱柱抛石保护层的施工困难，并且被船锚损害后修复极为不便。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种连锁-单体预制块相嵌式抗船锚水下管线保护结构，以克服现有技术的上述缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种连锁-单体预制块相嵌式抗船锚水下管线保护结构，管线设置在基床面上，包括位于管线两侧的中心层，所述中心层的外侧设有过渡层，所述中心层和所述过渡层结构相同，分别包括多个沿纵向布置、且相邻连接的连锁预制块，所述中心层和过渡层共同构成抗拖拽层，所述过渡层的外侧设有抗掀起层，所述抗掀起层包括多个沿纵向布置的第一单体预制块；所述中心层、所述过渡层和管线上方设有抗贯入层，所述抗贯入层包括多个第二单体预制块。

优选地，所述过渡层与所述中心层骑缝平行布置。

优选地，相邻的所述连锁预制块通过锁扣首尾相连，形成连锁式结构。

优选地，连锁预制块的一端设置卡槽，另一端设置插销，其中一连锁预制块的卡槽与相邻连锁预制块的插销配合形成锁扣。

优选地，所述卡槽的内壁与所述插销的外壁之间留有间距。

优选地，多个所述第二单体预制块沿纵向布置。

优选地，所述抗掀起层与所述过渡层骑缝布置。

优选地，从左侧过渡层的左端至右侧过渡层右端的总宽度与抗贯入层的宽度相同。

优选地，所述连锁预制块、第一单体预制块和第二单体预制块均由混凝土制成。

本发明要解决的第二个技术问题是连锁-单体预制块相嵌式抗船锚水下管线保护结构的施工方法，包括如下步骤：

S1、紧邻水下管线两侧依次安装单个连锁预制块并通过锁扣首尾连接成整体的中心层；

S2、在中心层两侧依次安装单个连锁预制块并通过锁扣首尾连接成整体的过渡层；

S3、在过渡层两侧依次安装单个第一单体预制块形成抗掀起层；

S4、在抗拖拽层上依次安装单个第二单体预制块形成抗贯入层。

如上所述，本发明涉及的连锁-单体预制块相嵌式抗船锚水下管线保护结构及施工方法，具有以下有益效果：

1.抗水流及波浪作用能力强，整体性好。

2.结构断面体型较小，尤其突出水下基床面高度小，对过流断面及净水深影响较小。

3.对船锚作用方式拖拽、掀起、贯入破坏均具有很好抵抗能力，抗船锚作用能力全面，保护效果极佳。

4.发生单次船锚破坏事故后，位于外围的个别单体预制块破坏，对整体结构无影响，单体预制块修复简单。

5.结构简单，造价较低，稳定可靠，安装方便。

附图说明

图1为本发明的结构断面示意图。

图2为图1中Ⅰ-Ⅰ向剖视图。

图3为图1中Ⅱ-Ⅱ向剖视图。

图4为第一单体预制块或第二单体预制块的结构示意图。

图5为连锁预制块的结构示意图。

图6为图5中A圈的放大图。

图7为图5中B圈的放大图。

图8为锁扣的示意图。

图9为本发明抗船锚拖拽破坏原理示意图。

图10为本发明抗掀起破坏原理示意图一。

图11为本发明抗掀起破坏原理示意图二。

图12为本发明抗掀起破坏原理示意图三。

元件标号说明

1 管线

2 基床面

3 抗拖拽层

31 中心层

32 过渡层

4 连锁预制块

41 锁扣

411 卡槽

412 插销

5 抗掀起层

51 第一单体预制块

6 抗贯入层

61 第二单体预制块

7 船锚

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1至图5所示，本发明提供一种连锁-单体预制块相嵌式抗船锚水下管线保护结构，水下管线1设置在基床面2上，管线1的两侧分别设有中心层31，所述中心层31包括多个沿纵向布置、且相邻连接的连锁预制块4，所述中心层31紧邻水下管线1的两侧布置。所述中心层31的外侧平行布置有过渡层32，所述过渡层32与所述中心层31骑缝平行布置，所述过渡层32包括多个沿纵向布置、且相邻连接的连锁预制块4，所述中心层31和所述过渡层32形成抗拖拽层3，过渡层32受到水平作用力时，单个连锁预制块4上受到的力均匀扩散传递至中心层31上，提高了整体水平刚度。所述过渡层32的外侧设有抗掀起层5，所述抗掀起层5与所述过渡层32骑缝布置，所述抗掀起层5包括多个沿纵向布置的第一单体预制块51。所述中心层31、所述过渡层32和管线1上方设有抗贯入层6，所述抗贯入层6包括多个第二单体预制块61。本发明中连锁预制块4、第一单体预制块51和第二单体预制块61按一定规律连接、相嵌布置形成的结构体，抗拖拽层3具有良好整体性和水平刚度，形成整个水下管线保护结构核心，与抗掀起层5、抗贯入层6共同依靠与基床面2之间的摩擦力抵抗船锚7的水平拖拽力。

如图2、图5至图8所示，优选地，相邻的所述连锁预制块4通过锁扣41首尾相连，形成连锁式结构，使得相邻的连锁预制块4的连接更为可靠。优选地，连锁预制块4的一端设置卡槽411，另一端设置插销412，其中一连锁预制块4的卡槽411与相邻连锁预制块4的插销412配合形成锁扣41。优选地，所述卡槽411的内壁与所述插销412的外壁之间留有间距，使卡槽411尺寸较插销412大，插销412在卡槽411内有一定活动空间，保证连锁预制块4便于安装，并能适应地形变化。在一种优选实施例中，如图8所示，所述卡槽411的截面呈腰圆形，所述插销412的截面呈圆形，所述插销412可沿所述卡槽411的长轴方向来回滑动，便于连锁预制块4快速安装。

优选地，多个所述第二单体预制块61沿纵向布置，从左侧过渡层32的左端至右侧过渡层32右端的总宽度与抗贯入层6的宽度相同。优选地，所述连锁预制块4、第一单体预制块51和第二单体预制块61均由混凝土制成，规格及外形尺寸相同，便于加工、安装。

本发明抗船锚的工作原理如下：

如图9所示，船锚7水平拖拽抗掀起层5时，船锚7水平作用力通过抗掀起层5的第一单体预制块51传递到船锚作用侧的抗拖拽层3的过渡层32上，然后扩散至中心层31上，并通过抗拖拽层3与抗贯入层6的摩擦力将一部分力传递至管线1另一侧的抗拖拽层3和抗掀起层4。抗拖拽层3、抗掀起层5和抗贯入层6以整体形式共同抵抗水平拖拽作用，与基床面总摩擦力大于船锚7水平拖拽力，防止船锚7以水平轨迹拖拽破坏管线1。

如图10所示，当船锚7拖拽力持续增大，拖拽力竖向分力大于抗掀起层5的第一单体预制块51的重力时，水平向拖拽力仍然小于抗拖拽层3、抗掀起层5与抗贯入层6与基床面2总摩擦力，第一单体预制块51沿与过渡层32接触面发生翻转。

如图11所示，受船锚7作用的第一单体预制块51翻转脱离抗掀起层5，船锚7随着第一单体预制块51翻转而抬高，轨迹由水平指向管线1变为斜向上，避开抗拖拽层3及管线1，防止船锚7将抗拖拽层掀起及破坏管线。抗贯入层6不应压覆抗掀起层5，以免妨碍抗掀起层5的第一单体预制块51翻转、脱离抗掀起层并使船锚7改变运动轨迹。

如图12所示，当船锚7垂直指向管线1运动时，抗贯入层6对船锚7能量进行消能，并将作用力传递至抗拖拽层3上，船锚只贯入抗贯入层一定深度，不贯穿，不触及管线，防止船锚砸击破坏管线。

本发明的施工时，具体步骤如下：

S1.如图1和图2所示，紧邻水下管线1两侧安装中心层31，依次安装单个连锁预制块4并通过锁扣41首尾连接成整体的中心层31；

S2.如图1和图2所示，在中心层31两侧平行安装过渡层32，过渡层32与中心层31骑缝布置，依次安装单个连锁预制块4并通过锁扣41首尾连接成整体的过渡层32；

S3.如图1和图2所示，在过渡层32两侧平行安装抗掀起层5，依次安装单个第一单体预制块51形成抗掀起层5，抗掀起层5与过渡层32骑缝布置；

S4.如图1和图3所示，在抗拖拽层3上垂直安装抗贯入层6，依次安装单个第二单体预制块61形成抗贯入层6。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种连锁-单体预制块相嵌式抗船锚水下管线保护结构，管线(1)设置在基床面(2)上，其特征在于，包括位于管线(1)两侧的中心层(31)，所述中心层(31)的外侧设有过渡层(32)，所述中心层(31)和所述过渡层(32)结构相同，分别包括多个沿纵向布置、且相邻连接的连锁预制块(4)，所述中心层(31)和过渡层(32)共同组成抗拖拽层(3)，所述过渡层(32)的外侧设有抗掀起层(5)，所述抗掀起层(5)包括多个沿纵向布置的第一单体预制块(51)；所述中心层(31)、所述过渡层(32)和管线(1)上方设有抗船锚贯入层(6)，所述抗船锚贯入层(6)包括多个第二单体预制块(61)。

2.根据权利要求1所述的连锁-单体预制块相嵌式抗船锚水下管线保护结构，其特征在于：所述过渡层(32)与所述中心层(31)骑缝平行布置，共同构成抗拖拽层(3)。

3.根据权利要求1所述的连锁-单体预制块相嵌式抗船锚水下管线保护结构，其特征在于：相邻的所述连锁预制块(4)通过锁扣(41)首尾相连，形成连锁式结构。

4.根据权利要求3所述的连锁-单体预制块相嵌式抗船锚水下管线保护结构，其特征在于：连锁预制块(4)的一端设置卡槽(411)，另一端设置插销(412)，其中一连锁预制块(4)的卡槽(411)与相邻连锁预制块(4)的插销(412)配合形成锁扣(41)。

5.根据权利要求4所述的连锁-单体预制块相嵌式抗船锚水下管线保护结构，其特征在于：所述卡槽(411)的内壁与所述插销(412)的外壁之间留有间距。

6.根据权利要求1所述的连锁-单体预制块相嵌式抗船锚水下管线保护结构，其特征在于：多个所述第二单体预制块(61)沿纵向布置。

7.根据权利要求1所述的连锁-单体预制块相嵌式抗船锚水下管线保护结构，其特征在于：所述抗掀起层(5)与所述过渡层(32)骑缝布置。

8.根据权利要求1所述的连锁-单体预制块相嵌式抗船锚水下管线保护结构，其特征在于：从左侧过渡层(32)的左端至右侧过渡层(32)右端的总宽度与抗船锚贯入层(6)的宽度相同。

9.根据权利要求1所述的连锁-单体预制块相嵌式抗船锚水下管线保护结构，其特征在于：所述连锁预制块(4)、第一单体预制块(51)和第二单体预制块(61)均由混凝土制成。

10.一种权利要求1至9中任一项所述的连锁-单体预制块相嵌式抗船锚水下管线保护结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、紧邻水下管线(1)两侧依次安装单个连锁预制块(4)并通过锁扣(41)首尾连接成整体的中心层(31)；

S2、在中心层(31)两侧依次安装单个连锁预制块(4)并通过锁扣(41)首尾连接成整体的过渡层(32)；

S3、在过渡层(32)两侧依次安装单个第一单体预制块(51)形成抗掀起层(5)；

S4、在抗拖拽层(3)上依次安装单个第二单体预制块(61)形成抗贯入层(6)。

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