CN111058419A - 一种浮箱式防波堤结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浮箱式防波堤结构，由多个浮箱式防波堤单元连接组成，每个防波堤单元包括：浮箱，浮箱的上下开口且两开口处均安装有固定结构，浮箱与固定结构构成的空间内填充有盲沟结构，浮箱相对的两外侧壁上固定有连接结构；锚链，多条锚链垂直连接于浮箱的底部四周，浮箱上设有卷扬机，卷扬机的数量及安装位置与锚链相对应；沉箱，沉箱与锚链相连接且顶部还设有灌注孔；防沉板，防沉板固定于沉箱下部。本发明还公开了一种浮箱式防波堤结构的施工方法。本发明相对于传统防波堤结构降低了成本，便于施工安装及维修更换，同时受力稳定，消浪效果良好。

Description

一种浮箱式防波堤结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及海洋工程防浪消浪领域，尤其涉及一种浮箱式防波堤结构及其施工方法。

背景技术

固定式防波堤常由堆砌岩石或将大量水泥浇筑在岩石基础上建成。由于日益增长的海上活动需要更深的航道和吞吐量更大的港口，这种情况下建造传统海底固定式的防波堤将大大增加建造成本和难度。另一方面，固定式防波堤会严重阻碍水循环，使被保护区域附近污染物和泥沙沉积。

浮式防波堤相对于固定式防波堤具有很多优势。它们的建造几乎不受水深和海底条件的影响。潮汐变化和全球变暖引起的海平面上升对这些浮式结构影响也很小。浮式防波堤不影响水循环，对环境影响很小。更重要的，浮式防波堤可以移动、重新布置。除此之外，浮式消浪结构减少了钢筋混凝土材料的使用，大大降低了施工成本，提高了施工的经济收益。

因此，如何基于水深较深海域对于防波消浪结构的设计及成本的要求，提供一种新型的浮箱式防波堤结构及其施工方法，是本领域技术人员需要重点研究的一个课题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种浮箱式防波堤结构及其施工方法，其具体技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种由多个浮箱式防波堤单元连接组成的浮箱式防波堤结构，所述浮箱式防波堤单元包括：

浮箱，所述浮箱的上下开口且两开口处均安装有与其大小相适配的固定结构，所述固定结构上具有过水孔隙；所述浮箱与所述固定结构构成的空间内填充有作为消浪结构的盲沟结构；所述浮箱相对的两外侧壁上固定有用于与相邻所述浮箱相连的连接结构；

锚链，所述锚链设有多条且垂直连接于所述浮箱的底部四周；所述浮箱上设有卷扬机，所述卷扬机的数量及安装位置与所述锚链相对应，一个所述锚链连接一个所述卷扬机；

沉箱，所述沉箱为混凝土空心结构，所述沉箱的顶部四周与所述锚链远离所述浮箱的一端相连接；所述沉箱的顶部还设有灌注孔；

防沉板，所述防沉板固定于所述沉箱下部，所述防沉板为上下均开口的空心结构且其内部空间被数个分隔板分成多个小空间，多个所述小空间与所述沉箱的箱底共同构成多个隔舱；所述沉箱的箱底以及箱顶对应每个所述隔舱的位置上都开设有排水排气孔，排水排气管从所述沉箱箱顶与所述沉箱箱底对应的排水排气孔穿过，连通所述隔舱内与外界；所述排水排气管内还安装有能够远程控制的防水阀门。

本发明利用浮箱的浮性实现自浮运输，降低了施工成本，提高了施工效率，同时采用分段式多步安装，便于结构设备维护、更换以及回收利用。

在上述技术方案的基础上，本发明还可做出如下改进：

优选的，所述固定结构为钢筋、铁丝网或者土工布，这些均为不易被腐蚀的材质。

优选的，所述浮箱为钢制口字型浮箱，所述连接结构固定于所述浮箱的短边外侧壁上，以便浮箱能够通过连接快速获得浮箱式防波堤结构所要求的掩护长度。

优选的，所述锚链共设有四根，四根所述锚链分别固定于所述沉箱顶部的四角位置。

优选的，所述卷扬机位于所述浮箱的顶端，所述锚链上端从所述浮箱腔内穿过，绕到所述浮箱顶部与所述卷扬机的铰链相连。

优选的，所述浮箱内侧所述锚链经过处还设置有用以减小收链过程摩擦的滑轮。

优选的，所述盲沟结构为塑料盲沟结构。

塑料盲沟填充结构具有表面开孔率高，集水性好，空隙率大，排水性好，抗压性强，耐压性好，柔性好，耐久性好，重量轻等特点。

而且盲沟本身的特性可以很好的扰乱海洋水质点的运动特点，起到很好的消浪作用。

优选的，所述浮箱的结构尺寸由波浪条件决定，所述浮箱的宽为0.2～0.4倍波长，长为1～2倍波宽，高为1～2倍波高，该结构尺寸的浮箱能够有效打乱波浪的运动轨迹，实现显著消浪。

优选的，多个所述浮箱的中心均处于同一水平高度，以确保本发明具有优良的防波消浪效果。

另一方面，本发明还提供了一种浮箱式防波堤结构的施工方法，包括如下步骤：

①.陆上预制所述浮箱、所述沉箱、所述防沉板、所述固定结构以及所述连接结构；所述沉箱顶部预留灌注孔；将所述防沉板与所述沉箱底部连接构成位于底部的所述隔舱；所述沉箱的箱底和箱顶对应每个所述隔舱的位置上都预留有排水排气孔；

②.将一个所述固定结构先适配固定于所述浮箱的下开口上；然后，在该固定结构上方填充所述盲沟结构至与所述浮箱上表面齐平；再在所述盲沟结构上表面位置将另一所述固定结构与所述浮箱的上开口适配固定；在所述浮箱上设置所述卷扬机，将所述连接结构固定于所述浮箱两侧外侧壁上；

③.将多条所述锚链的一端分别固定于所述沉箱顶部四周位置，另一端分别与所述浮箱上部所述卷扬机相连接；

④.在所述沉箱的箱底和箱顶对应的排水排气孔内接上所述排水排气管，并在所述排水排气管内安装上能够远程控制的所述防水阀门；通过所述卷扬机收入锚链，使所述浮箱下表面与所述沉箱上表面贴合，并将其整体吊装放入水中；然后通过所述浮箱自身浮力或者另外打开所述防水阀门向所述防沉板隔舱内注气，使所述浮箱和所述沉箱整体自浮与水面；

⑤.将通过步骤①-步骤④安装好的其中一个所述浮箱式防波堤单元通过运输船拖航到指定的设计施工地点；

⑥.向所述沉箱中灌注填充物，然后放松锚链，使所述沉箱下沉，所述浮箱自浮于水面；当所述沉箱下沉至所述防沉板部分插入海底时，远程控制打开所述防水阀门，排出所述防沉板隔舱内气体，加速所述沉箱下沉，直至下沉就位；

⑦.回收所述锚链至其绷直，然后固定所述锚链；

⑧.运输下一所述浮箱式防波堤单元，与上一所述浮箱式防波堤单元相邻；重复下沉安装过程，将所述沉箱沉放到位；将相邻两所述浮箱通过所述连接结构相连接；

⑨.继续安装下一所述浮箱式防波堤单元，直至达到要求掩护长度后安装完毕。

优选的，相邻两所述浮箱式防波堤单元之间的间距须控制在2～4m之间。

本发明提供了一种浮箱式防波堤结构及其施工方法，该浮箱式防波堤结构具有单元结构的优点，便于安装、维护、更换、回收；所需材料可预制，相比于传统的固定式防波堤结构，此结构的成本更低。

同时，在运输过程中本发明可利用结构自身浮力，减少运输消耗，安装过程更加简便，施工速度更快，无需大型起重设备，综合造价低，收益回报率更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明所提供的浮箱式防波堤单元的立体图；

图2是本发明所提供的浮箱式防波堤单元中浮箱及其上固定结构的立体图；

图3是本发明所提供的浮箱式防波堤单元中防沉板的立体图；

图4是本发明所提供的浮箱式防波堤结构的整体组合示意图。

其中，图中，

1、浮箱；2、盲沟结构；3、固定结构；4、锚链；5、沉箱；6、防沉板；7、连接结构；8、卷扬机。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例：

下面根据图1-4详细描述本发明实施例的一种浮箱式防波堤结构及其施工方法。

本发明实施例公开了一种浮箱式防波堤结构，该结构由如图1所示的多个浮箱式防波堤单元连接组成，具体的，

每个浮箱式防波堤单元又包括：浮箱1、锚链4、沉箱5、防沉板6。

如图1、2所示，浮箱1为钢制口字型浮箱，即浮箱1的上下开口且两开口处均安装有与其大小相适配的固定结构3，固定结构3上具有过水孔隙，一般选择钢筋、铁丝网或者土工布等耐腐蚀材料作为固定结构3。

浮箱1与固定结构3构成的空间内填充有作为消浪结构的盲沟结构2，该盲沟结构2为一块塑料盲沟结构。

浮箱1相对的两外侧壁上固定有用于与相邻浮箱1相连的连接结构7，更为优选的，连接结构7固定于口字型浮箱1的短边外侧壁上。

如图1、2所示，四个连接结构7两两分设于口字型浮箱1的短边外侧壁上，连接结构7一般为金属吊环，相邻浮箱式防波堤单元通过金属吊环以及钢绞线实现连接。

锚链4设有四条且垂直连接于浮箱1的底部四角位置；浮箱1上设有卷扬机8，卷扬机8的数量及安装位置与锚链4相对应，一个锚链4连接一个卷扬机8，通过卷扬机8可实现锚链4长短的调整。

具体的，卷扬机8位于浮箱1的顶端四角位置，锚链4上端从浮箱1口字型腔内穿过，绕到浮箱1顶部与卷扬机8的铰链相连。浮箱1内侧锚链4经过处可以选择设置滑轮减小收链过程摩擦。安装时通过在施工船上放置电机和远程操控装置，与卷扬机8连接，实现对安装过程中锚链4的控制。

沉箱5为混凝土空心结构，沉箱5的顶部四角位置与锚链4远离浮箱1的一端相连接；沉箱5的顶部还设有灌注孔。

防沉板6可为钢制防沉板，焊接固定于沉箱5下部，防沉板6还可以通过现浇或其它方式与混凝土沉箱5底部相连。如图3所示，防沉板6为上下均开口的空心结构且其内部空间被数个分隔板分成多个小空间，多个小空间与沉箱5的箱底共同构成多个隔舱。

沉箱5的箱底以及箱顶对应每个隔舱的位置上都开设有排水排气孔，排水排气管从沉箱5箱顶与沉箱5箱底对应的排水排气孔穿过，连通隔舱内与外界。排水排气管内还安装有能够远程控制的防水阀门。

进一步的，防沉板6每个隔舱上方排水排气管内内均设置有独立的排水排气防水阀门。

进一步的，浮箱1的结构尺寸由波浪条件决定，浮箱1的宽为0.2～0.4倍波长，长为1～2倍波宽，高为1～2倍波高。

进一步的，本发明可根据实际需要掩护区域调整所需浮箱式防波堤单元个数。

上述浮箱式防波堤结构的施工方法，按照如下步骤进行：

①.陆上预制钢制口字型浮箱1、混凝土空心沉箱5、钢制防沉板6、钢制固定结构3以及连接结构7；沉箱5顶部预留灌注孔；将防沉板6与沉箱5底部焊接构成位于底部的隔舱；沉箱5的箱底和箱顶对应每个隔舱的位置上都预留有排水排气孔；其中，一个钢制口字型浮箱1、一个混凝土空心沉箱5、一个钢制防沉板6、一块塑料盲沟结构2、两个钢制固定结构3、四个连接结构7、四根锚链4以及四个卷扬机8整体为一组；

②.将一个固定结构3先适配固定于浮箱1的下开口上；然后，在该固定结构3上方填充塑料盲沟至与浮箱1上表面齐平；再在塑料盲沟上表面位置将另一固定结构3与浮箱1的上开口适配固定；在浮箱1的四角分别设置四个卷扬机8，将四个连接结构7两两固定于浮箱1两侧短边外侧壁上；

③.将四条锚链4的一端分别固定于沉箱5顶部四角位置，另一端绕过浮箱1内侧滑轮、穿过浮箱1口字型腔内并与浮箱1顶部四角位置的卷扬机8连接；

④.在沉箱5的箱底和箱顶对应的排水排气孔内接上排水排气管，并在排水排气管内安装上能够远程控制的防水阀门；通过卷扬机8收入锚链4，使浮箱1下表面与沉箱5上表面贴合，并将其整体吊装放入水中；然后通过浮箱1自身浮力或者另外打开防水阀门向防沉板6隔舱内注气，使浮箱1和沉箱5整体自浮与水面；

⑤.将通过步骤①-步骤④安装好的其中一个浮箱式防波堤单元通过运输船拖航到指定的设计施工地点；

⑥.向沉箱5中灌注填充物如沙子、碎石或者混凝土，然后放松锚链4，使沉箱5下沉，浮箱1自浮于水面；当沉箱5下沉至防沉板6部分插入海底时，远程控制打开防水阀门，排出防沉板6隔舱内气体，加速沉箱5下沉，直至下沉就位；

⑦.打开卷扬机8，回收锚链4至其绷直，然后固定锚链4；

⑧.运输下一浮箱式防波堤单元，与上一浮箱式防波堤单元短边相邻；重复下沉安装过程，将沉箱5沉放到位；将相邻两浮箱1通过连接结构7相连接，相邻两浮箱式防波堤单元之间的间距控制在2～4m之间；

⑨.继续安装下一浮箱式防波堤单元，如图4所示，直至达到要求掩护长度后安装完毕。

上述步骤中需要注意的是，混凝土沉箱5陆上预制时为空心箱体，到达预定地点时再灌注填充料。

本发明浮箱式防波堤结构其中某一防波堤单元结构损坏不影响其余结构的正常使用，维修更换时只需更换其中一个或几个单元结构，相对于传统防波堤结构降低了成本，便于施工安装及维修更换，同时受力稳定，消浪效果良好。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种浮箱式防波堤结构，其特征在于，由多个浮箱式防波堤单元连接组成，所述浮箱式防波堤单元包括：

浮箱(1)，所述浮箱(1)的上下开口且两开口处均安装有与其大小相适配的固定结构(3)，所述固定结构(3)上具有过水孔隙；所述浮箱(1)与所述固定结构(3)构成的空间内填充有作为消浪结构的盲沟结构(2)；所述浮箱(1)相对的两外侧壁上固定有用于与相邻所述浮箱(1)相连的连接结构(7)；

锚链(4)，所述锚链(4)设有多条且垂直连接于所述浮箱(1)的底部四周；所述浮箱(1)上设有卷扬机(8)，所述卷扬机(8)的数量及安装位置与所述锚链(4)相对应，一个所述锚链(4)连接一个所述卷扬机(8)；

沉箱(5)，所述沉箱(5)为混凝土空心结构，所述沉箱(5)的顶部四周与所述锚链(4)远离所述浮箱(1)的一端相连接；所述沉箱(5)的顶部还设有灌注孔；

防沉板(6)，所述防沉板(6)固定于所述沉箱(5)下部，所述防沉板(6)为上下均开口的空心结构且其内部空间被数个分隔板分成多个小空间，多个所述小空间与所述沉箱(5)的箱底共同构成多个隔舱；所述沉箱(5)的箱底以及箱顶对应每个所述隔舱的位置上都开设有排水排气孔，排水排气管从所述沉箱(5)箱顶与所述沉箱(5)箱底对应的排水排气孔穿过，连通所述隔舱内与外界；所述排水排气管内还安装有能够远程控制的防水阀门。

2.根据权利要求1所述的一种浮箱式防波堤结构，其特征在于，所述固定结构(3)为钢筋、铁丝网或者土工布。

3.根据权利要求1所述的一种浮箱式防波堤结构，其特征在于，所述浮箱(1)为钢制口字型浮箱，所述连接结构(7)固定于所述浮箱(1)的短边外侧壁上。

4.根据权利要求1所述的一种浮箱式防波堤结构，其特征在于，所述锚链(4)共设有四根，四根所述锚链(4)分别固定于所述沉箱(5)顶部的四角位置。

5.根据权利要求1或4所述的一种浮箱式防波堤结构，其特征在于，所述卷扬机(8)位于所述浮箱(1)的顶端，所述锚链(4)上端从所述浮箱(1)腔内穿过，绕到所述浮箱(1)顶部与所述卷扬机(8)的铰链相连。

6.根据权利要求5所述的一种浮箱式防波堤结构，其特征在于，所述浮箱(1)内侧所述锚链(4)经过处还设置有用以减小收链过程摩擦的滑轮。

7.根据权利要求1所述的一种浮箱式防波堤结构，其特征在于，所述盲沟结构(2)为塑料盲沟结构。

8.根据权利要求1所述的一种浮箱式防波堤结构，其特征在于，所述浮箱(1)的结构尺寸由波浪条件决定，所述浮箱(1)的宽为0.2～0.4倍波长，长为1～2倍波宽，高为1～2倍波高。

9.一种浮箱式防波堤结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

①.陆上预制所述浮箱(1)、所述沉箱(5)、所述防沉板(6)、所述固定结构(3)以及所述连接结构(7)；所述沉箱(5)顶部预留灌注孔；将所述防沉板(6)与所述沉箱(5)底部连接构成位于底部的所述隔舱；所述沉箱(5)的箱底和箱顶对应每个所述隔舱的位置上都预留有排水排气孔；

②.将一个所述固定结构(3)先适配固定于所述浮箱(1)的下开口上；然后，在该固定结构(3)上方填充所述盲沟结构(2)至与所述浮箱(1)上表面齐平；再在所述盲沟结构(2)上表面位置将另一所述固定结构(3)与所述浮箱(1)的上开口适配固定；在所述浮箱(1)上设置所述卷扬机(8)，将所述连接结构(7)固定于所述浮箱(1)两侧外侧壁上；

③.将多条所述锚链(4)的一端分别固定于所述沉箱(5)顶部四周位置，另一端分别与所述浮箱(1)上部所述卷扬机(8)相连接；

④.在所述沉箱(5)的箱底和箱顶对应的排水排气孔内接上所述排水排气管，并在所述排水排气管内安装上能够远程控制的所述防水阀门；通过所述卷扬机(8)收入锚链(4)，使所述浮箱(1)下表面与所述沉箱(5)上表面贴合，并将其整体吊装放入水中；然后通过所述浮箱(1)自身浮力或者另外打开所述防水阀门向所述防沉板(6)隔舱内注气，使所述浮箱(1)和所述沉箱(5)整体自浮与水面；

⑤.将通过步骤①-步骤④安装好的其中一个所述浮箱式防波堤单元通过运输船拖航到指定的设计施工地点；

⑥.向所述沉箱(5)中灌注填充物，然后放松锚链(4)，使所述沉箱(5)下沉，所述浮箱(1)自浮于水面；当所述沉箱(5)下沉至所述防沉板(6)部分插入海底时，远程控制打开所述防水阀门，排出所述防沉板(6)隔舱内气体，加速所述沉箱(5)下沉，直至下沉就位；

⑦.回收所述锚链(4)至其绷直，然后固定所述锚链(4)；

⑧.运输下一所述浮箱式防波堤单元，与上一所述浮箱式防波堤单元相邻；重复下沉安装过程，将所述沉箱(5)沉放到位；将相邻两所述浮箱(1)通过所述连接结构(7)相连接；

⑨.继续安装下一所述浮箱式防波堤单元，直至达到要求掩护长度后安装完毕。

10.根据权利要求9所述的一种浮箱式防波堤结构的安装施工方法，其特征在于，相邻两所述浮箱式防波堤单元之间的间距须控制在2～4m之间。

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