CN111074842A - 一种浮式气囊型防波消浪结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浮式气囊型防波消浪结构，由多个浮式气囊型防波消浪单元结构连接组成，每个防波消浪单元结构包括：浮式结构、锚链结构、锚固结构；浮式结构包括两个浮式气囊、两个刚性连接结构、两个刚性挡板、四个连接装置以及一块盲沟填充结构；锚链结构分为悬链式锚链、张紧式锚链；锚固结构包括混凝土重力锚和螺旋锚。本发明还公开了一种浮式气囊型防波消浪结构的施工方法。本发明不仅消浪功能显著，其自身的浮力也使施工过程中的拖航十分简便快捷，且所需安装设备较少，在确保快速、简便的施工同时避免了大型安装设备的使用，施工速度快，综合造价低。

Description

一种浮式气囊型防波消浪结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及海洋工程消浪结构技术领域，尤其涉及一种浮式气囊型防波消浪结构及其施工方法。

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。除此之外，海上波浪能量主要集中在波浪波高的3-5倍水深以上部位，传统固定式防波堤却一直延伸至海底，虽然能有效防波，但是造成了材料的浪费，且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。

浮式消浪结构相对于传统固定式防波堤则具有很多优势，它能有效的对波浪能量较大水域进行消浪，且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。浮式消浪结构不影响水循环，对环境影响很小。更重要的，浮式消浪结构可以移动、回收、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，提供一种新型的漂浮式防波消浪结构及其施工方法，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式气囊型防波消浪结构及其施工方法，其具体技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种由多个浮式气囊型防波消浪单元结构连接组成的浮式气囊型防波消浪结构，所述浮式气囊型防波消浪单元结构包括：浮式结构、锚链结构、锚固结构；

所述浮式结构包括两个浮式气囊、两个刚性连接结构、两个刚性挡板、四个连接装置以及一块盲沟填充结构，两个所述刚性连接结构分设于两个所述浮式气囊的上下两端并将两个所述浮式气囊连接在一起；两个所述刚性挡板与两个所述浮式气囊、两个所述刚性连接结构共同围成一个容纳空间；所述盲沟填充结构填充于所述容纳空间内；四个所述连接装置分设于两个所述浮式气囊的外端部；

所述锚链结构分为悬链式锚链、张紧式锚链，所述悬链式锚链设有四条且连接于两个所述浮式气囊的底部两端，所述浮式气囊上设有卷扬机，所述卷扬机的数量及安装位置与所述悬链式锚链相对应，一个所述悬链式锚链连接一个所述卷扬机；所述张紧式锚链设有两条且对称连接于位于所述浮式气囊下端的所述刚性连接结构的底部中间位置；

所述锚固结构包括混凝土重力锚和安装于所述混凝土重力锚下表面中心位置的螺旋锚，所述锚固结构位于所述浮式结构的下部海域；所述混凝土重力锚的顶端与所述悬链式锚链、所述张紧式锚链未与所述卷扬机、所述刚性连接结构固连的另一端相连接。

本发明利用浮式气囊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，所述浮式气囊为橡胶制空心圆柱气囊。

优选的，所述浮式气囊结构的尺寸由波浪条件决定，其直径为0.01～0.05倍波长，长度为0.2～0.8倍波长；所述刚性连接结构的一边与所述浮式气囊的长度相同，与该边相邻的一边的长度为0.1～0.8倍波长，该波长能够有效打乱波浪的运动轨迹，实现显著消浪。

优选的，多个所述浮式气囊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。

优选的，所述浮式气囊上环套有多个带有紧固螺栓的抱箍，所述刚性连接结构通过所述抱箍与所述浮式气囊相连接。

优选的，所述卷扬机设于所述浮式气囊顶部，所述悬链式锚链的端部绕过所述浮式气囊至其顶部与所述卷扬机相连接；所述浮式气囊的侧面设有辅助锚链进行收放的滑轮。

优选的，所述滑轮下部的所述浮式气囊上设有用于限制所述悬链式锚链伸缩的卡固装置，以调节锚链的长度。

优选的，所述刚性连接结构和所述刚性挡板为不锈钢或者铝合金等不易被腐蚀的材质。

优选的，所述盲沟填充结构为塑料盲沟填充结构。

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。

另一方面，本发明还提供了一种浮式气囊型防波消浪结构的施工方法，包括如下步骤：

①.陆上预制所述浮式气囊、所述刚性连接结构、所述刚性挡板、所述混凝土重力锚、所述螺旋锚；

②.将两个所述浮式气囊充气后摆放成两排，并用两个所述刚性连接结构按上下两层将两个所述浮式气囊连接在一起；在所述刚性连接结构和所述浮式气囊构成的空间内填充所述盲沟填充结构；并将所述刚性挡板放置在所述盲沟填充结构两侧，对所述盲沟填充结构产生保护作用；在所述浮式气囊上安装所述卷扬机和所述连接装置，形成所述浮式结构；

③.将所述混凝土重力锚和所述螺旋锚装配连接，组成所述锚固结构；

④.将所述悬链式锚链、所述张紧式锚链与所述锚固结构的混凝土重力锚上端相连，分别组成悬链式锚固结构和张紧式锚固结构；

⑤.利用运输船将所述浮式结构以及所述悬链式锚固结构、所述张紧式锚固结构带到指定施工地点；

⑥.将所述悬链式锚固结构的另一端与浮标相连后将其在指定施工位置安放，此时与所述悬链式锚链相连接的浮标会漂浮在水面上；

⑦.将所述浮式结构放置在指定施工位置，在将所述悬链式锚链的浮标去掉的同时将该端与所述浮式结构的其中一个所述浮式气囊上的一个所述卷扬机相连接，按上述方法将剩余三个所述悬链式锚链与所述浮式结构的其他所述卷扬机连接，通过调节所述浮式气囊内的气体体积以及利用所述卷扬机调整四根锚链的长度，使所述浮式结构平衡；

⑧.在所述浮式结构平衡后，按照步骤(7)将所述张紧式锚链的自由端与所述浮式结构上的所述刚性连接结构相连接，然后将所述张紧式锚链下端的所述锚固结构放入指定位置，再次调节锚链长度和所述浮式气囊内气体体积，使所述浮式结构平衡；

⑨.按照上述步骤①-步骤⑧所述操作，在此浮式气囊型防波消浪单元结构的所述刚性挡板一侧继续安装下一个所述浮式气囊型防波消浪单元结构，并通过所述连接装置将两个消浪单元结构进行连接，直到达到要求掩护长度，施工完毕。

本发明提供了一种浮式气囊型防波消浪结构及其施工方法，该浮式气囊型防波消浪结构具有单元结构的优点，便于安装、维护、更换、回收，相比于传统的固定式防波堤结构，此结构的成本更低，安装过程更加简便，施工速度更快，无需大型起重设备，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式气囊型防波消浪单元结构的立体图；

图2是本发明所提供的浮式气囊型防波消浪单元结构中浮式结构的立体图；

图3是本发明所提供的浮式气囊型防波消浪单元结构中锚固结构的立体图；

图4是本发明所提供的浮式气囊型防波消浪结构的整体组合示意图。

其中，图中，

1、浮式气囊；2、刚性连接结构；3、刚性挡板；4、盲沟填充结构；5、悬链式锚链；6、张紧式锚链；7、混凝土重力锚；8、螺旋锚；9、连接装置；10、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式气囊型防波消浪结构及其施工方法。

本发明实施例公开了一种浮式气囊型防波消浪结构，该结构由如图1所示的多个浮式气囊型防波消浪单元结构连接组成，具体的，

每个浮式气囊型防波消浪单元结构又包括：浮式结构、锚链结构、锚固结构。

如图1、2所示，浮式结构包括两个浮式气囊1、两个刚性连接结构2、两个刚性挡板3、四个连接装置9以及一块盲沟填充结构4。

浮式气囊1为橡胶制空心圆柱气囊，优选直径为2-10m，长度为20-100m，具体尺寸由工程需要设计。两个刚性连接结构2将两个浮式气囊1连接在一起，具体的，浮式气囊1上环套有多个带有紧固螺栓的抱箍，刚性连接结构2通过抱箍与浮式气囊1相连接。

如图2所示，两个刚性连接结构2分别固定于两个浮式气囊1的上下两端并将两个浮式气囊1连接在一起，两个刚性连接结构2固定于两个浮式气囊1的上下两端目的是使两个刚性连接结构2之间存在一定的距离；两个刚性挡板3与两个浮式气囊1、两个刚性连接结构2共同围成一个容纳空间。盲沟填充结构4填充于容纳空间内且该盲沟填充结构4为一块塑料盲沟填充结构。

如图2所示，两块刚性挡板3安放在上下固定结构间的盲沟填充物两侧，起到对盲沟填充结构4的保护作用。

四个连接装置9分设于两个浮式气囊1的外端部，如图1、2所示，连接装置9一般为金属吊环，相邻浮式气囊型防波消浪单元结构通过金属吊环以及钢绞线实现连接。

锚链结构分为悬链式锚链5、张紧式锚链6，悬链式锚链5设有四条且连接于两个浮式气囊1的底部两端，浮式气囊1顶部设有卷扬机10，卷扬机10的数量及安装位置与悬链式锚链5相对应，一个悬链式锚链5连接一个卷扬机10。

具体的，悬链式锚链5的端部绕过浮式气囊1至其顶部与卷扬机10相连接；浮式气囊1的侧面设有辅助锚链进行收放的滑轮，滑轮可以减小收链、放链过程中的摩擦。

滑轮下部的浮式气囊1上还设有用于限制悬链式锚链5伸缩的卡固装置，该卡固装置可以调节锚链的长度以及松紧度，更好的将上部浮式结构调平。安装时，先计算好悬链式锚链5所需长度，并留有一定富裕长度，下沉前将悬链式锚链5放至最长，等到安装毕后再利用卷扬机10回收悬链式锚链5至预定长度，并利用卡固装置固定锚链长度不再变化。

张紧式锚链6设有两条且对称连接于位于浮式气囊1下端的刚性连接结构2的底部中间位置，即两个连接点的连线与浮式气囊1的轴线相平行。

本发明通过将悬链式锚链5和张紧式锚链6结合，可以更好的起到锚固效果。

如图3所示，锚固结构包括混凝土重力锚7和安装于混凝土重力锚7下表面中心位置的螺旋锚8，由混凝土重力锚7和螺旋锚8组合后形成的锚固结构锚固效果更佳。锚固结构位于浮式结构的下部海域；混凝土重力锚7的顶端与悬链式锚链5、张紧式锚链6未与卷扬机10、刚性连接结构2固连的另一端相连接。

进一步的，浮式气囊1结构的尺寸由波浪条件决定，其直径为0.01～0.05倍波长，长度为0.2～0.8倍波长；刚性连接结构2的一边与浮式气囊1的长度相同，与该边相邻的一边的长度为0.1～0.8倍波长。

进一步的，浮式气囊1的中心均处于同一水平高度。

进一步的，刚性连接结构2和刚性挡板3为不易腐蚀的不锈钢或者铝合金材质。

进一步的，本发明可根据实际需要掩护区域调整所需浮式气囊型防波消浪单元结构个数。

上述浮式气囊型防波消浪结构的施工方法，按照如下步骤进行：

①.陆上预制浮式气囊1、刚性连接结构2、刚性挡板3、混凝土重力锚7、螺旋锚8，其中两个浮式气囊1、两个刚性连接结构2、两个刚性挡板3、六个混凝土重力锚7、六个螺旋锚8、四个连接装置9以及四个卷扬机10整体为一组；

②.将两个浮式气囊1充气后摆放成两排，并用两个刚性连接结构2按上下两层将两个浮式气囊1连接在一起；在刚性连接结构2和浮式气囊1构成的空间内填充盲沟填充结构4；并将刚性挡板3放置在盲沟填充结构4两侧，以对盲沟填充结构4产生保护作用；在浮式气囊1两端部的上方分别安装四个卷扬机10，侧面分别安装四个连接装置9，形成浮式结构；

③.将六个混凝土重力锚7和六个螺旋锚8按上述结构装配连接，组成锚固结构；

④.将悬链式锚链5、张紧式锚链6与锚固结构的混凝土重力锚7上端相连，分别组成悬链式锚固结构和张紧式锚固结构；

⑤.利用运输船将浮式结构以及悬链式锚固结构、张紧式锚固结构带到指定施工地点；

⑥.将悬链式锚固结构的另一端与浮标相连后将其在指定施工位置安放，此时与悬链式锚链5相连接的浮标会漂浮在水面上；

⑦.将浮式结构放置在指定施工位置，在将悬链式锚链5的浮标去掉的同时将该端与浮式结构的其中一个浮式气囊1上的一个卷扬机10相连接(在连接时绕过相应位置的滑轮)，按上述方法将剩余三个悬链式锚链5与浮式结构的其他卷扬机10连接，通过调节浮式气囊1内的气体体积以及利用卷扬机10和卡固装置调整四根锚链的长度，使浮式结构平衡；

⑧.在浮式结构平衡后，按照步骤(7)将张紧式锚链6的自由端与浮式结构上的刚性连接结构2底部中间位置相连接，然后将张紧式锚链6下端的锚固结构放入指定位置(张紧式锚链6所需长度已预先计算好)，再次调节锚链长度和所述浮式气囊1内气体体积，使浮式结构平衡；

⑨.按照上述步骤(1)-步骤(8)操作，在此浮式气囊型防波消浪单元结构的刚性挡板3一侧继续安装下一个所述浮式气囊型防波消浪单元结构，并通过连接装置9将两个消浪单元结构进行连接，如图4所示，直到达到要求掩护长度，施工完毕。

本发明每个浮式气囊1的两端利用锚链进行悬链式锚固，同时气囊间的刚性连接结构2用两根张紧的锚链进行张紧式锚固，形成一种稳定的漂浮式消浪系统。本发明不仅消浪功能显著，其自身的浮力也使施工过程中的拖航十分简便快捷，且所需安装设备较少，在确保快速、简便的施工同时避免了大型安装设备的使用，施工速度快，综合造价低。

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)

1.一种浮式气囊型防波消浪结构，其特征在于，由多个浮式气囊型防波消浪单元结构连接组成，所述浮式气囊型防波消浪单元结构包括：浮式结构、锚链结构、锚固结构；

所述浮式结构包括两个浮式气囊(1)、两个刚性连接结构(2)、两个刚性挡板(3)、四个连接装置(9)以及一块盲沟填充结构(4)，两个所述刚性连接结构(2)分设于两个所述浮式气囊(1)的上下两端并将两个所述浮式气囊(1)连接在一起；两个所述刚性挡板(3)与两个所述浮式气囊(1)、两个所述刚性连接结构(2)共同围成一个容纳空间；所述盲沟填充结构(4)填充于所述容纳空间内；四个所述连接装置(9)分设于两个所述浮式气囊(1)的外端部；

所述锚链结构分为悬链式锚链(5)、张紧式锚链(6)，所述悬链式锚链(5)设有四条且连接于两个所述浮式气囊(1)的底部两端，所述浮式气囊(1)上设有卷扬机(10)，所述卷扬机(10)的数量及安装位置与所述悬链式锚链(5)相对应，一个所述悬链式锚链(5)连接一个所述卷扬机(10)；所述张紧式锚链(6)设有两条且对称连接于位于所述浮式气囊(1)下端的所述刚性连接结构(2)的底部中间位置；

所述锚固结构包括混凝土重力锚(7)和安装于所述混凝土重力锚(7)下表面中心位置的螺旋锚(8)，所述锚固结构位于所述浮式结构的下部海域；所述混凝土重力锚(7)的顶端与所述悬链式锚链(5)、所述张紧式锚链(6)未与所述卷扬机(10)、所述刚性连接结构(2)固连的另一端相连接。

2.根据权利要求1所述的一种浮式气囊型防波消浪结构，其特征在于，所述浮式气囊(1)为橡胶制空心圆柱气囊。

3.根据权利要求2所述的一种浮式气囊型防波消浪结构，其特征在于，所述浮式气囊(1)结构的尺寸由波浪条件决定，其直径为0.01～0.05倍波长，长度为0.2～0.8倍波长；所述刚性连接结构(2)的一边与所述浮式气囊(1)的长度相同，与该边相邻的一边的长度为0.1～0.8倍波长。

4.根据权利要求1所述的一种浮式气囊型防波消浪结构，其特征在于，多个所述浮式气囊(1)的中心均处于同一水平高度。

5.根据权利要求1所述的一种浮式气囊型防波消浪结构，其特征在于，所述浮式气囊(1)上环套有多个带有紧固螺栓的抱箍，所述刚性连接结构(2)通过所述抱箍与所述浮式气囊(1)相连接。

6.根据权利要求1所述的一种浮式气囊型防波消浪结构，其特征在于，所述卷扬机(10)设于所述浮式气囊(1)顶部，所述悬链式锚链(5)的端部绕过所述浮式气囊(1)至其顶部与所述卷扬机(10)相连接；所述浮式气囊(1)的侧面设有辅助锚链进行收放的滑轮。

7.根据权利要求6所述的一种浮式气囊型防波消浪结构，其特征在于，所述滑轮下部的所述浮式气囊(1)上设有用于限制所述悬链式锚链(5)伸缩的卡固装置。

8.根据权利要求1所述的一种浮式气囊型防波消浪结构，其特征在于，所述刚性连接结构(2)和所述刚性挡板(3)为不锈钢或者铝合金材质。

9.根据权利要求1所述的一种浮式气囊型防波消浪结构，其特征在于，所述盲沟填充结构(4)为塑料盲沟填充结构。

10.一种浮式气囊型防波消浪结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

①.陆上预制所述浮式气囊(1)、所述刚性连接结构(2)、所述刚性挡板(3)、所述混凝土重力锚(7)、所述螺旋锚(8)；

②.将两个所述浮式气囊(1)充气后摆放成两排，并用两个所述刚性连接结构(2)按上下两层将两个所述浮式气囊(1)连接在一起；在所述刚性连接结构(2)和所述浮式气囊(1)构成的空间内填充所述盲沟填充结构(4)；并将所述刚性挡板(3)放置在所述盲沟填充结构(4)两侧，对所述盲沟填充结构(4)产生保护作用；在所述浮式气囊(1)上安装所述卷扬机(10)和所述连接装置(9)，形成所述浮式结构；

③.将所述混凝土重力锚(7)和所述螺旋锚(8)装配连接，组成所述锚固结构；

④.将所述悬链式锚链(5)、所述张紧式锚链(6)与所述锚固结构的混凝土重力锚(7)上端相连，分别组成悬链式锚固结构和张紧式锚固结构；

⑤.利用运输船将所述浮式结构以及所述悬链式锚固结构、所述张紧式锚固结构带到指定施工地点；

⑥.将所述悬链式锚固结构的另一端与浮标相连后将其在指定施工位置安放，此时与所述悬链式锚链(5)相连接的浮标会漂浮在水面上；

⑦.将所述浮式结构放置在指定施工位置，在将所述悬链式锚链(5)的浮标去掉的同时将该端与所述浮式结构的其中一个所述浮式气囊(1)上的一个所述卷扬机(10)相连接，按上述方法将剩余三个所述悬链式锚链(5)与所述浮式结构的其他所述卷扬机(10)连接，通过调节所述浮式气囊(1)内的气体体积以及利用所述卷扬机(10)调整四根锚链的长度，使所述浮式结构平衡；

⑧.在所述浮式结构平衡后，按照步骤(7)将所述张紧式锚链(6)的自由端与所述浮式结构上的所述刚性连接结构(2)相连接，然后将所述张紧式锚链(6)下端的所述锚固结构放入指定位置，再次调节锚链长度和所述浮式气囊(1)内气体体积，使所述浮式结构平衡；

⑨.按照上述步骤①-步骤⑧所述操作，在此浮式气囊型防波消浪单元结构的所述刚性挡板(3)一侧继续安装下一个所述浮式气囊型防波消浪单元结构，并通过所述连接装置(9)将两个消浪单元结构进行连接，直到达到要求掩护长度，施工完毕。

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