CN111733858A - 一种桶式防波堤基础桶体的下沉助稳装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桶式防波堤基础桶体的下沉助稳装置，安装在基础桶体上并包括两个液压爬升装置、两个钢制框架、两组气囊和气源控制器；基础桶体包括一个下部桶体和数个固定在下部桶体的顶面中部的上部桶体。两个液压爬升装置一一对应地安装在下部桶体的顶面两侧；两个钢制框架一一对应地安装在两个液压爬升装置上，每个钢制框架上通过若干格栅板分成若干个隔室；每组气囊由若干个气囊构成，每个气囊上均设有充气口和抽气口；两组气囊一一对应地安装在两个钢制框架内的隔室中；气源控制器通过气管与两组气囊的充气口和抽气口连接。本发明还公开了一种桶式防波堤基础桶体的下沉方法。本发明能有效解决基础桶体在没水之后发生倾斜而失稳的问题。

Description

一种桶式防波堤基础桶体的下沉助稳装置及方法

技术领域

本发明涉及一种桶式防波堤基础桶体的下沉助稳装置及方法。

背景技术

传统的斜坡式防波堤结构随着水深的增加，结构断面加大，导致工程量巨大，需要石料多，存在工期长、施工期受风浪影响、造价高等不足。因此，通过多方案比较，开发研制了以桶式结构为单元的直立式防波堤结构。这种桶式防波堤的基础桶体通常由一个下部桶体和数个上部桶体构成。下部桶体和上部桶体均由钢筋混凝土预制而成。下部桶体为底侧开口顶侧封闭的倒扣大直径圆桶，并设有多个隔仓。这种基础桶体具有可以工厂化预制、不需要进行地基加固、现场安装速度快、技术经济性突出等特点，特别适合于在软土地基上建设的防波堤。

基础桶体在安装时，首先依靠基础桶体的自重使其部分地插入土中以形成密闭空间,然后通过抽取下部桶体内各个隔仓的气体保持基础桶体稳定，利用内外压力差,使下部桶体逐步压入至海床内预定深度完成安装。

在深水条件下，当打开下部桶体的气阀时，基础桶体缓慢沉入水中，下部桶体内部的气体逐渐减少。当下部桶体完全沉入水中还未接触泥面时，此时基础桶体产生的气浮力矩较小，在波浪和水流的作用下，在基础桶体的重力产生的倾斜力矩的作用下，使得基础桶体处于不稳定的平衡状态，已经无法通过调整下部桶体各个隔舱的气压来保持基础桶体在稳定的位置继续下沉，因此很容易造成安全事故。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种桶式防波堤基础桶体的下沉助稳装置及方法，它能有效解决基础桶体在没水之后发生倾斜而失稳的问题。

实现本发明的目的的一种技术方案是：一种桶式防波堤基础桶体的下沉助稳装置，安装在基础桶体上并包括两个液压爬升装置、两个钢制框架、两组气囊和气源控制器；其中，

所述基础桶体包括一个下部桶体和数个固定在下部桶体的顶面中部的上部桶体；

两个所述液压爬升装置各自通过支撑架一一对应地安装在所述下部桶体的顶面两侧；

两个钢制框架一一对应地安装在两个液压爬升装置上，每个钢制框架上通过若干格栅板分成若干个隔室；

每组气囊由若干个气囊构成，每个气囊上均设有充气口和抽气口；两组气囊一一对应地安装在两个钢制框架内的隔室中；

所述气源控制器通过气管与两组气囊的充气口和抽气口连接。

上述的桶式防波堤基础桶体的下沉助稳装置，其中，所述支撑架为斜向固定在下部桶体的顶面与液压爬升装置的上部之间的钢桁架。

上述的桶式防波堤基础桶体的下沉助稳装置，其中，所述液压爬升装置包括安装在口字形支架的底面中部的液压油缸、一对安装在支架的两侧立柱的内侧面上部的导轨、一根连接在液压油缸的活塞杆上且两端一一对应地可移动地安装在一对导轨上的提升横梁、两个固定安装在提升横梁上并一一对应地位于液压油缸的活塞杆两侧的链轮、两根一一对应地悬挂在两个链轮上且一端固定在支架的底面上另一端与一货架连接的提升链条，所述货架的内侧面两边各自通过导向套一一对应地安装在支架的两侧立柱的下部；所述钢制框架的内侧面上部焊接在货架的外侧面上。

上述的桶式防波堤基础桶体的下沉助稳装置，其中，所述气囊的内部底部安装钢垫块，钢垫块上开设若干螺栓孔，每个气囊通过若干螺栓和钢垫块固定在每个隔室的底板上。

实现本发明的目的的另一种技术方案是：一种桶式防波堤基础桶体的下沉方法，基于本发明的桶式防波堤基础桶体的下沉助稳装置，所述下沉方法包括以下步骤：

步骤一，基础桶体入水之后，向下部桶体的隔舱内充气，或利用原有气体，使下部桶体内的气体处于受压状态，气体压力使下部桶体内外形成水位差，基础桶体的桶壁形成的浮力和下部桶体内的气体形成的气浮力使基础桶体浮于水面上，调整下部桶体内的充气量使基础桶体平衡；

步骤二，在基础桶体通过拖轮拖带到指定的下沉位置处时，打开下部桶体上方的排气阀门，使下部桶体内的气体排出，基础桶体在自身结构重力的作用下缓慢下沉，通过调节下部桶体的排气速度控制基础桶体的下沉速率；当基础桶体在下沉过程中发生倾斜时，通过调节下部桶体的各个隔舱的排气量将基础桶体调节至顶面为水平状态；

步骤三，当下部桶体即将完全没入水中时，采用以下两种调节方式调整基础桶体的浮力，进而实现基础桶体稳定下沉和保持顶面水平；

方式一：通过与气囊连接的气源控制器控制气囊的体积，来调节基础桶体的下沉速度和状态；通过向已经沉入水中的气囊抽气，减小沉入水中的气囊的体积，使得基础桶体所受的浮力减小，基础桶体继续下沉；当基础桶体出现倾斜时，通过向安装在基础桶体水平位置较低一侧的气囊充气，来增加该侧的气囊的体积，提高该侧的基础桶体的水平位置，使基础桶体的顶面始终保持水平；

方式二，通过液压爬升装置调整气囊的入水体积，来调节基础桶体的下沉速度和状态；通过控制液压爬升装置将气囊从水中提升，减小气囊的入水体积，使得基础桶体所受的浮力减小，基础桶体继续下沉；当基础桶体出现倾斜时，通过控制液压爬升装置下降安装在基础桶体水平位置较低一侧的气囊，来增大该侧的气囊的入水体积，增大该侧的浮力，从而提高该侧的基础桶体的水平位置，使基础桶体的顶面始终保持水平。

本发明的桶式防波堤基础桶体的下沉助稳装置及方法具有以下特点：采用液压爬升装置在下部桶体的两侧安装气囊，当基础桶体完全沉入水中时，通过两侧的气囊产生的浮力提供的扶正力矩保持基础桶体的稳定。在控制基础桶体继续下沉的过程中，采用调节气囊的体积或者气囊的入水深度来保证基础桶体稳定下沉，并在下沉过程中实时调节基础桶体的顶面保持水平，直到下部桶体的底部接触泥面。本发明的下沉方法，安全性较好，施工完成之后的桶式防波堤的质量较高。

附图说明

图1是本发明的桶式防波堤基础桶体的下沉助稳装置的主视图；

图2是本发明的桶式防波堤基础桶体的下沉助稳装置中的液压爬升装置的结构示意图；

图3是本发明的桶式防波堤基础桶体的下沉助稳装置中的液压爬升装置与气囊的连接结构示意图；

图4是本发明的桶式防波堤基础桶体的下沉助稳装置中的气囊与钢制框架的连接结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1至图4，本发明的桶式防波堤基础桶体的下沉助稳装置，安装在基础桶体上并包括两个液压爬升装置3、两个钢制框架5、两组气囊6和气源控制器；其中，

基础桶体包括一个下部桶体1和数个固定在下部桶体1的顶面中部的上部桶体2；

两个液压爬升装置3各自通过支撑架4一一对应地安装在下部桶体1的顶面两侧；

每个液压爬升装置3包括液压油缸31、一对导轨32、一根提升横梁33、两个链轮34、两根提升链条35和一个货架36；液压油缸31安装在口字形支架30的底面中部30；一对导轨32安装在支架30的两侧立柱301的内侧面上部；一根提升横梁33连接在液压油缸31的活塞杆上且两端一一对应地可移动地安装在一对导轨32上；两个链轮34固定安装在提升横梁33上并一一对应地位于液压油缸31的活塞杆的两侧；两根提升链条35一一对应地悬挂在两个链轮33上且一端固定在支架30的底面上、另一端与货架36连接；货架36的内侧面两边各自通过导向套一一对应地安装在支架30的两侧立柱301的下部；

支撑架4为两根斜向固定在下部桶体1的顶面与液压爬升装置3的支架30两侧立柱301的内侧面上部之间的钢桁架；

每个钢制框架5通过若干格栅板分成若干个隔室；每个隔室的空间体积应能容纳一个气囊6的最大体积；两个钢制框架5的内侧面上部一一对应地焊接在两个液压爬升装置3的货架36的外侧面上；每个液压爬升装置3通过液压油缸31工作，通过货架36将每个钢制框架5沿着支架30的两侧立柱301升降，进而实现气囊6的入水体积的调节；

每组气囊6由若干个气囊构成，每个气囊6上均设有充气口和抽气口；两组气囊6一一对应地安装在两个钢制框架5内；每个气囊6的内部底部安装钢垫块61，钢垫块61上开设若干螺栓孔，每个气囊6通过钢垫块61和若干螺栓62固定在钢制框架5的隔室的底板上，钢垫块61可以避免气囊6的局部受力过于集中；

气源控制器通过气管与两组气囊6的充气口和抽气口连接。

本发明的桶式防波堤基础桶体的下沉方法，基于本发明的桶式防波堤基础桶体的下沉助稳装置，下沉方法包括以下步骤：

步骤一，基础桶体入水之后，向下部桶体1的隔舱内充气，或利用原有气体，使下部桶体1内的气体处于受压状态，气体压力使下部桶体1内外形成水位差，基础桶体的桶壁形成的浮力和下部桶体1内的气体形成的气浮力使基础桶体浮于水面上，调整下部桶体1内的充气量使基础桶体平衡；由于下部桶体1为单桶多隔舱的钢筋砼结构，当基础桶体在波浪、潮流等外力作用下发生倾斜时，由下部桶体1的各个隔舱内的气体形成产生的浮力会发生变化，重力产生倾斜力矩，浮力产生扶正力矩，当扶正力矩大于倾斜力矩时，基础桶体具有平衡恢复能力；

步骤二，在基础桶体通过拖轮拖带到指定的下沉位置处时，打开下部桶体1顶部的排气阀门，使下部桶体1内的气体排出，基础桶体在自身结构重力的作用下缓慢下沉，通过调节下部桶体1的排气速度控制基础桶体的下沉速率；当基础桶体在下沉过程中发生倾斜时，通过调节下部桶体1的各个隔舱的排气量将基础桶体调节至顶面为水平状态；

步骤三，当下部桶体即将完全没入水中时，为解决基础桶体下沉过程中的失稳问题，有效控制基础桶体的状态和下沉速度，采用以下两种调节方式调整基础桶体的浮力，进而实现基础桶体稳定下沉和保持顶面水平；

方式一：通过与气囊连接的气源控制器控制气囊的体积，来调节基础桶体的下沉速度和桩体；通过向已经沉入水中的气囊抽气，减小沉入水中的气囊的体积，使得基础桶体所受的浮力减小，基础桶体继续下沉；当基础桶体出现倾斜时，通过向安装在基础桶体水平位置较低一侧的气囊充气，来增加安装在该侧的气囊的体积，提高该侧的基础桶体的水平位置，使基础桶体的顶面始终保持水平；

方式二：通过液压爬升装置调整气囊的入水体积，来调节基础桶体的下沉速度和状态；通过控制液压爬升装置将气囊从水中提升，减小气囊的入水体积，使得基础桶体所受的浮力减小，基础桶体继续下沉；当基础桶体出现倾斜时，通过控制液压爬升装置下降安装在基础桶体水平位置较低一侧的气囊，来增大该侧的气囊的入水体积，增大该侧的浮力，从而提高该侧的基础桶体的水平位置，使基础桶体的顶面始终保持水平。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (5)

1.一种桶式防波堤基础桶体的下沉助稳装置，安装在基础桶体上并包括两个液压爬升装置、两个钢制框架、两组气囊和气源控制器；所述基础桶体包括一个下部桶体和数个固定在下部桶体的顶面中部的上部桶体，其特征在于，

两个所述液压爬升装置各自通过支撑架一一对应地安装在所述下部桶体的顶面两侧；

两个钢制框架一一对应地安装在两个液压爬升装置上，每个钢制框架上通过若干格栅板分成若干个隔室；

每组气囊由若干个气囊构成，每个气囊上均设有充气口和抽气口；两组气囊一一对应地安装在两个钢制框架内的隔室中；

所述气源控制器通过气管与两组气囊的充气口和抽气口连接。

2.根据权利要求1所述的桶式防波堤基础桶体的下沉助稳装置，其特征在于，所述支撑架为斜向固定在下部桶体的顶面与液压爬升装置的上部之间的钢桁架。

3.根据权利要求1所述的桶式防波堤基础桶体的下沉助稳装置，其特征在于，所述液压爬升装置包括安装在口字形支架的底面中部的液压油缸、一对安装在支架的两侧立柱的内侧面上部的导轨、一根连接在液压油缸的活塞杆上且两端一一对应地可移动地安装在一对导轨上的提升横梁、两个固定安装在提升横梁上并一一对应地位于液压油缸的活塞杆两侧的链轮、两根一一对应地悬挂在两个链轮上且一端固定在支架的底面上另一端与一货架连接的提升链条，所述货架的内侧面两边各自通过导向套一一对应地安装在支架的两侧立柱的下部；所述钢制框架的内侧面上部焊接在货架的外侧面上。

4.根据权利要求1所述的桶式防波堤基础桶体的下沉助稳装置，其特征在于，所述气囊的内部底部安装钢垫块，钢垫块上开设若干螺栓孔，每个气囊通过若干螺栓和钢垫块固定在每个隔室的底板上。

5.一种桶式防波堤基础桶体的下沉方法，基于如权利要求1所述的桶式防波堤基础桶体的下沉助稳装置，其特征在于，所述下沉方法包括以下步骤：

步骤一，基础桶体入水之后，向下部桶体的隔舱内充气，或利用原有气体，使下部桶体内的气体处于受压状态，气体压力使下部桶体内外形成水位差，基础桶体的桶壁形成的浮力和下部桶体内的气体形成的气浮力使基础桶体浮于水面上，调整下部桶体内的充气量使基础桶体平衡；

步骤二，在基础桶体通过拖轮拖带到指定的下沉位置处时，打开下部桶体上方的排气阀门，使下部桶体内的气体排出，基础桶体在自身结构重力的作用下缓慢下沉，通过调节下部桶体的排气速度控制基础桶体的下沉速率；当基础桶体在下沉过程中发生倾斜时，通过调节下部桶体的各个隔舱的排气量将基础桶体调节至顶面为水平状态；

步骤三，当下部桶体即将完全没入水中时，采用以下两种调节方式调整基础桶体的浮力，进而实现基础桶体稳定下沉和保持顶面水平；

方式一：通过与气囊连接的气源控制器控制气囊的体积，来调节基础桶体的下沉速度和状态；通过向已经沉入水中的气囊抽气，减小沉入水中的气囊的体积，使得基础桶体所受的浮力减小，基础桶体继续下沉；当基础桶体出现倾斜时，通过向安装在基础桶体水平位置较低一侧的气囊充气，来增加该侧的气囊的体积，提高该侧的基础桶体的水平位置，使基础桶体的顶面始终保持水平；

方式二，通过液压爬升装置调整气囊的入水体积，来调节基础桶体的下沉速度和状态；通过控制液压爬升装置将气囊从水中提升，减小气囊的入水体积，使得基础桶体所受的浮力减小，基础桶体继续下沉；当基础桶体出现倾斜时，通过控制液压爬升装置下降安装在基础桶体水平位置较低一侧的气囊，来增大该侧的气囊的入水体积，增大该侧的浮力，从而提高该侧的基础桶体的水平位置，使基础桶体的顶面始终保持水平。

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