CN112281847A - 一种模袋混凝土施工系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种模袋混凝土施工系统及方法，涉及水上施工技术领域，所述模袋混凝土施工系统包括混凝土输送机构和施工机构，所述混凝土输送机构包括混凝土泵车和浮桥结构，所述施工机构包括施工平台与待灌注模袋，所述浮桥结构与所述施工平台相连接，所述混凝土泵车的输送管道铺设于所述浮桥结构上，且所述混凝土泵车的输送管道依次经过所述浮桥结构、所述施工平台与所述待灌注模袋相连通。本发明能够通过在海上搭设浮桥结构及施工平台，并将混凝土泵车的输送管道铺设于浮桥结构上，减少了混凝土海上运输时间，保证了模袋混凝土施工质量，提高了经济效益，且模袋混凝土施工系统结构简单，拆装容易，能够满足动态水上施工要求。

Description

一种模袋混凝土施工系统及方法

技术领域

本发明涉及水上施工技术领域，具体而言，涉及一种模袋混凝土施工系统及方法。

背景技术

模袋混凝土是通过高压泵把混凝土或水泥砂浆灌入事先准备好的模袋中，混凝土或水泥砂浆的厚度通过袋内吊筋袋、吊筋绳(聚合物如尼龙等)的长度来控制，混凝土或水泥砂浆固结后形成具有一定强度的板状结构或其它状结构，能快速满足工程防护需要。模袋混凝土近年来在防护工程中得以广泛应用，但海上深水模袋砼施工国内尚较少，海上模袋砼施工需解决风浪大，水流急且紊乱等恶劣施工环境影响，开发适用于海上深水模袋砼施工的技术。但现有模袋混凝土施工系统结构复杂，拆装困难，无法满足动态水上施工要求，且混凝土海上运输时间较长，影响模袋砼施工质量。

发明内容

本发明解决的问题是现有模袋混凝土施工系统结构复杂，拆装困难，无法满足动态水上施工要求，且混凝土海上运输时间较长，影响模袋砼施工质量。

为解决上述问题，本发明提供了一种模袋混凝土施工系统，包括混凝土输送机构和施工机构，所述混凝土输送机构包括混凝土泵车和浮桥结构，所述施工机构包括施工平台与待灌注模袋，所述浮桥结构与所述施工平台相连接，所述混凝土泵车的输送管道铺设于所述浮桥结构上，且所述混凝土泵车的输送管道依次经过所述浮桥结构、所述施工平台与所述待灌注模袋相连通。

较佳地，所述浮桥结构包括浮体、设置于浮体上方的桥面、固定结构和与所述固定结构相连接的第一限位结构和第二限位结构，所述固定结构的底端固定于水面下，且所述固定结构设置于所述桥面宽度方向的两端，两个所述第一限位结构和两个所述第二限位结构分别交叉相连，形成适于容纳所述浮体的容置空间，且相邻两个所述容置空间沿所述桥面的长度方向间隔设置。

较佳地，所述间隔的范围小于或等于2m。

较佳地，所述桥面由防滑木塑板材料制作而成。

较佳地，模袋混凝土施工系统还包括设置于所述浮体长度方向两端的第三限位结构，所述第三限位结构与所述浮体的顶端相连接，且所述第三限位结构用于限制所述桥面沿所述浮体长度方向的移动。

较佳地，所述第三限位结构包括至少两个，且所述第三限位结构包括相互连接的第一连接端和第二连接端，所述第一连接端与所述浮体的顶端相连接，所述第二连接端位于所述桥面宽度方向的两端，且两个第二连接端沿所述桥面宽度方向的垂直距离与所述桥面的宽度相配合。

较佳地，模袋混凝土施工系统还包括支撑结构，且所述支撑结构沿所述桥面的长度方向与所述固定结构相连接。

较佳地，所述施工平台的宽度大于所述桥面的宽度。

本发明所述的模袋混凝土施工系统相对于现有技术的优势在于：通过在海上搭设浮桥结构及施工平台，并将混凝土泵车的输送管道铺设于浮桥结构上，减少了混凝土海上运输时间，保证了模袋混凝土施工质量，提高了经济效益，且模袋混凝土施工系统结构简单，拆装容易，能够满足动态水上施工要求。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种模袋混凝土施工方法，基于所述的模袋混凝土施工系统，包括如下步骤：

步骤S1，模袋混凝土基面结构表面处理：对待铺设模袋混凝土的基面进行整平处理；

步骤S2，模袋制作：采用腈纶、丙纶或维纶材料制作模袋本体，且用4层叠制法对所述模袋的双层边框进行缝制；

步骤S3，铺设模袋：利用铺设船和施工平台将多个所述模袋铺设在所述基面结构上，并利用袋装碎石和钢管进行固定；

步骤S4，混凝土充灌：将制备好的混凝土填装于混凝土泵车中，并将所述混凝土泵车的输送管道与所述模袋的填充口相连通，进行混凝土充灌，且先灌注所述模袋的中间的第一填充口，再灌注所述模袋的两侧的第二填充口，待灌注将近饱满时，暂停5-10min，待第一个所述模袋中的水分渗出后继续灌注，直至第一个所述模袋填充完成，再依次灌注与第一个所述模袋相邻的第二个所述模袋、与第二个所述模袋相邻的第三个所述模袋，直至所有模袋填充完成；

步骤S5，模袋表面清理：混凝土充灌结束待初凝后，将所述模袋表面的灰渣冲洗清理干净。

较佳地，所述基面结构包括顶面和坡面，所述模袋的中间的第一填充口位于所述顶面上，所述模袋的两侧的第二填充口位于所述坡面上。

本发明所述的模袋混凝土施工方法与所述模袋混凝土施工系统相对于现有技术的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

图1为本发明实施例中模袋混凝土施工系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中部分浮桥结构的示意图；

图3为本发明实施例中部分浮桥结构的侧视图；

图4为本发明实施例中模袋混凝土施工方法流程图。

附图标记说明：

1-混凝土泵车、11-输送管道、2-浮桥结构、21-浮体、22-第一限位结构、23-第二限位结构、24-第三限位结构、25-桥面、26-固定结构、27-支撑结构、3-施工平台、4-模袋、41-第一填充口、42-第二填充口。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，附图中“X”的正向代表右方，“X”的反向代表左方，“Y”的正向代表上方，“Y”的反向代表下方，且术语“X”和“Y”指示的方位或位置关系为基于说明书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。术语“第一”、“第二”、“第三”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”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。术语“一些具体的实施例”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

如图1-3所示，本发明实施例提供了一种模袋混凝土施工系统，包括混凝土输送机构和施工机构，混凝土输送机构包括混凝土泵车1和浮桥结构2，施工机构包括施工平台3与待灌注模袋4，浮桥结构2与施工平台3相连接，混凝土泵车1的输送管道11铺设于浮桥结构2上，且混凝土泵车1的输送管道11依次经过浮桥结构2、施工平台3与待灌注模袋4相连通。需要说明的是，图1中箭头方向为混凝土输送方向。

本实施例中，混凝土泵车1设置于陆地上，用于装载并利用高压泵输送混凝土，浮桥结构2、施工平台3与待灌注模袋4设置于海域中，且施工平台3用于施工人员水上施工作业。本实施例通过在海上搭设浮桥结构2及施工平台3，并将混凝土泵车1的输送管道11铺设于浮桥结构2上，减少了混凝土海上运输时间，保证了模袋混凝土施工质量，提高了经济效益。

在一些优选的实施例中，浮桥结构2包括浮体21、设置于浮体21上方的桥面25、固定结构26和与固定结构26相连接的第一限位结构22和第二限位结构23，固定结构26的底端适于固定于水面下，且固定结构26设置于桥面25宽度方向的两端，两个第一限位结构22和两个第二限位结构23分别交叉相连，形成适于容纳浮体21的容置空间，且相邻两个容置空间沿桥面25的长度方向间隔设置。需要说明的是，本实施例中，桥面25的宽度方向即图中Z的方向，桥面25的长度方向即图中X的方向。还需要说明的是，本实施例中相邻两个容置空间沿桥面25的长度方向间隔设置，其中间隔具体是指，相连两个浮体21之间的两个固定结构26之间沿桥面25的长度方向的距离，即沿图中X方向上的距离。

本实施例中对于浮桥结构2的整体形状不做限制，可以为直型，也可以为S型，只要能放置输送管道11即可，在一些优选的实施例中，浮桥结构2的整体形状为直型，使得输送管道11中混凝土流动更加顺畅。

在一些优选的实施例中，多个固定结构26沿桥面25的长度方向平行设置于桥面25宽度方向的两端，适于与第一限位结构22和第二限位结构23相连接，固定多个浮体21，即根据实际载荷，能够通过增减浮体21、固定结构26、第一限位结构22和第二限位结构23的数量或者长度，调整浮桥结构2的长度，以满足动态水上施工要求。

在一些优选的实施例中，浮体21为废弃铁质油桶，不仅达到资源循环利用目的，而且强度和密封性良好，能够支撑实际载荷。

本实施例中，间隔的大小根据浮桥实际载荷需求确定，在一些优选的实施例中，间隔的范围小于或等于2m。间隔越大，单位长度需要的浮体21的数量越少，降低材料投入，但同时单位长度浮桥提供的浮力也随之降低，因此在一些具体的实施例中，间隔的范围为1m，能够保证浮桥提供的浮力能够支撑实际载荷，同时减少材料投入，降低成本。

在一些优选的实施例中，两个第一限位结构22和两个第二限位结构23分别垂直交叉相连，在一些具体的实施例中，第一限位结构22沿桥面25的长度方向设置，第二限位结构23沿桥面25的宽度方向设置，连接方便且牢固。

在一些优选的实施例中，桥面25由防滑木塑板材料制作而成，避免出现施工人员行走时摔倒或车轮打滑现象，保证水上施工安全，且木塑板是一种新型健康环保材料，强度好、硬度高、防滑、耐磨、不开裂、不虫蛀，吸水性小、耐老化、耐腐蚀，更适能够满足水上施工环境的要求，具体制作方法包括，将聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等材料与超过50％以上的木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合成新的木质材料，再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺，生产出的板材。制作方法简单，且环保耐用，与现有技术中的桥面255相比，不用铺设防滑垫，拆装方便，节省工序。

在一些优选的实施例中，浮桥结构2还包括设置于浮体21长度方向两端的第三限位结构24，第三限位结构24与浮体21的顶端相连接，且第三限位结构24用于限制桥面25沿浮体21长度方向的移动。需要说明的是，本实施例中，浮体21长度方向即图中Z的方向。

在一些优选的实施例中，第三限位结构24包括至少两个，且第三限位结构24包括相互连接的第一连接端和第二连接端，第一连接端与浮体21的顶端相连接，第二连接端位于桥面25宽度方向的两端，且两个第二连接端沿桥面25宽度方向的垂直距离与桥面25的宽度相配合，第二连接端的高度高于桥面25的最底端，当桥面25放置于浮体21上之后，由于浮体21长度方向两端的第二连接端的限制，使桥面25不易沿浮体21长度方向两端滑动，结构稳固，而桥面25的长度较长，一般不易移动。

在一些具体的实施例中，第三限位结构24为角钢，结构简单，加工容易且材料易得。

本实施例中对于第一连接端与浮体21的顶端的连接方式不做限制，在一些优选的实施例中，第一连接端与浮体21的顶端焊接相连，连接方便且牢固。

在一些优选的实施例中，浮桥结构2还包括支撑结构27，且支撑结构27沿桥面25的长度方向与固定结构26相连接。本实施例中，支撑结构27为钢管，不仅可以作为扶手辅助行人行走，还能作为防护护栏，避免行人、车辆等从桥面25跌落，保证水上施工安全。

本实施例中，固定结构26、第一限位结构22、第二限位结构23均为钢管结构，结构简单且强度高。

在一些优选的实施例中，第一限位结构22、第二限位结构23、固定结构26和支撑结构27均采用直径为48.3mm钢管，管径统一，方便连接，浮体21直径为58cm的铁质油桶，材料易得，能够满足水上施工所需载荷。

在一些优选的实施例中，固定结构26与第一限位结构22和第二限位结构23之间通过第一连接结构相连接，第一限位结构22与第二限位结构23之间通过第二连接结构相连接。

在一些优选的实施例中，第一连接结构与第二连接结构为十字扣件，结构简单，连接方便且牢固。

本实施例中的浮桥结构2，能够通过增减浮桥结构2中浮桥组成单元即浮体21、固定结构26、第一限位结构22和第二限位结构23的数量或者长度，调整浮桥结构2的长度，以满足动态水上施工要求，具体地，可以根据长度要求选用合适数量的第一限位结构22、第二限位结构23以形成相应数量的容置空间，容纳相应数量的浮体21，以调节浮桥结构2的长度；还可以调节相邻容置空间之间的间隔，匹配合适数量的浮体21，保证浮桥提供的浮力能够支撑实际载荷，同时减少材料投入，降低成本。本实施例还通过固定结构26、第一限位结构22和第二限位结构23相互配合连接，即可固定浮体21，结构简单，且连接牢固，拆装方便。

本实施例中对于施工平台3与浮桥结构2的连接方式不做限制，在一些优选的实施例中，施工平台3与浮桥结构2通过绳索捆绑连接，连接方便且牢固。

在一些具体的实施例中，施工平台3的结构可以由塑料浮体21和塑料管件拼装而成，施工平台3的宽度大于桥面25的宽度，方便施工人员水上施工作业。在另一些具体的实施例中，施工平台3的结构可以与浮桥结构2的具体结构相同，即浮桥结构2靠近待灌注模袋4的一端的宽度增大，即可作为施工平台3使用，结构更加简单，拆装方便。

因此，本实施例通过在海上搭设浮桥结构2及施工平台3，并将混凝土泵车1的输送管道11铺设于浮桥结构2上，减少了混凝土海上运输时间，保证了模袋混凝土施工质量，提高了经济效益，且模袋混凝土施工系统结构简单，拆装容易，能够满足动态水上施工要求。

如图4所示，本发明实施例还提供了一种模袋混凝土施工方法，基于的模袋混凝土施工系统，包括如下步骤：

步骤S1，模袋混凝土基面结构表面处理：对待铺设模袋混凝土的基面进行整平处理，采用挖掘机在大潮水位较低时对模袋混凝土基面结构进行顶面及坡面的整平处理，然后按设计要求进行袋装碎石抛填，并由潜水员人工水下清理坡面，保证坡面平整；

步骤S2，模袋4制作：采用腈纶、丙纶或维纶材料制作模袋本体，且用4层叠制法对模袋4的双层边框进行缝制，其中缝制宽带不小于5cm，针脚间距小于或等于0.8cm；

步骤S3，铺设模袋4：利用铺设船和施工平台3将多个模袋4铺设在基面结构上，并利用袋装碎石和钢管进行固定；

步骤S4，混凝土充灌：将制备好的混凝土填装于混凝土泵车1中，并将混凝土泵车1的输送管道11与模袋4的填充口相连通，进行混凝土充灌，且先灌注模袋4的中间的第一填充口41，再灌注模袋4的两侧的第二填充口42，待灌注将近饱满时，暂停5-10min，待第一个模袋中的水分渗出后继续灌注，直至第一个模袋填充完成，再依次灌注与第一个模袋相邻的第二个模袋、与第二个模袋相邻的第三个模袋，直至所有模袋4填充完成；

步骤S5，模袋4表面清理：混凝土充灌结束待初凝后，将模袋4表面的灰渣冲洗清理干净。

在一些优选的实施例中，基面结构包括顶面和坡面，模袋4的中间的第一填充口41位于顶面上，模袋4的两侧的第二填充口42位于坡面上。本实施例中先灌注模袋4的中间的第一填充口41，再灌注模袋4的两侧的第二填充口42的原因在于，如果先灌注两侧坡面，则两侧混凝土的自重会拉紧膜袋，导致顶面部位的膜袋混凝土的厚度达不到设计要求厚度。

本实施例中，模袋混凝土充灌速度小于或等于10m³/h，速度太快不利于水下膜袋内水分析出，且不利于厚度控制；混凝土泵车1的泵出口压力范围为0.2-0.3MPa，且混凝土充灌应连续进行，且当模袋4内混凝土充灌将近饱满时，需暂停5-10min，待水分析出后，再灌至饱满，原因在于，水分析出是一个持续过程，接近饱满时，如不暂停，可能会导致膜袋破裂，待水分析出释放剩余空间后再灌袋可以更好的达到填充饱满效果。

本实施例中，模袋4铺设前，应设定位桩，定位桩宜均匀打设在模袋4两侧，间距宜为1-2m，且每块模袋4不少于8根，模袋4预留纵向收缩余量，余量按6％的紧缩率预留，与浇筑厚度相符合。

本实施例中，相邻模袋4用双股线缝接紧密，接缝处底部铺设土工织物滤层，土工织物滤层与模袋4布搭接宽度不小于50cm，并顺直平整。

在一些优选的实施例中，混凝土泵车1的输送管道11插入模袋4填充口41的深度不小于30cm，且需要扎紧，并从已充灌的相邻模袋4开始充灌下一袋混凝土，避免与已充灌的相邻膜袋断开。

本发明所述的模袋混凝土施工方法与所述模袋混凝土施工系统相对于现有技术的优势相同，在此不再赘述。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种模袋混凝土施工系统，其特征在于，包括混凝土输送机构和施工机构，所述混凝土输送机构包括混凝土泵车(1)和浮桥结构(2)，所述施工机构包括施工平台(3)与待灌注模袋(4)，所述浮桥结构(2)与所述施工平台(3)相连接，所述混凝土泵车(1)的输送管道(11)铺设于所述浮桥结构(2)上，且所述混凝土泵车(1)的输送管道(11)依次经过所述浮桥结构(2)、所述施工平台(3)与所述待灌注模袋(4)相连通。

2.根据权利要求1所述的模袋混凝土施工系统，其特征在于，所述浮桥结构(2)包括浮体(21)、设置于所述浮体(21)上方的桥面(25)、固定结构(26)和与所述固定结构(26)相连接的第一限位结构(22)和第二限位结构(23)，所述固定结构(26)的底端适于固定于水面下，且所述固定结构(26)设置于所述桥面(25)宽度方向的两端，两个所述第一限位结构(22)和两个所述第二限位结构(23)分别交叉相连，形成适于容纳所述浮体(21)的容置空间，且相邻两个所述容置空间沿所述桥面(25)的长度方向间隔设置。

3.根据权利要求2所述的模袋混凝土施工系统，其特征在于，所述间隔的范围小于或等于2m。

4.根据权利要求1所述的模袋混凝土施工系统，其特征在于，所述桥面(25)由防滑木塑板材料制作而成。

5.根据权利要求1所述的模袋混凝土施工系统，其特征在于，还包括设置于所述浮体(21)长度方向两端的第三限位结构(24)，所述第三限位结构(24)与所述浮体(21)的顶端相连接，且所述第三限位结构(24)用于限制所述桥面(25)沿所述浮体(21)长度方向的移动。

6.根据权利要求5所述的模袋混凝土施工系统，其特征在于，所述第三限位结构(24)包括至少两个，且所述第三限位结构(24)包括相互连接的第一连接端和第二连接端，所述第一连接端与所述浮体(21)的顶端相连接，所述第二连接端位于所述桥面(25)宽度方向的两端，且两个第二连接端沿所述桥面(25)宽度方向的垂直距离与所述桥面(25)的宽度相配合。

7.根据权利要求1所述的模袋混凝土施工系统，其特征在于，还包括支撑结构(27)，且所述支撑结构(27)沿所述桥面(25)的长度方向与所述固定结构(26)相连接。

8.根据权利要求2所述的模袋混凝土施工系统，其特征在于，所述施工平台(3)的宽度大于所述桥面(25)的宽度。

9.一种模袋混凝土施工方法，基于权利要求1-8任一项所述的模袋混凝土施工系统，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，模袋混凝土基面结构表面处理：对待铺设模袋混凝土的基面进行整平处理；

步骤S2，模袋(4)制作：采用腈纶、丙纶或维纶材料制作模袋本体，且用4层叠制法对所述模袋(4)的双层边框进行缝制；

步骤S3，铺设模袋(4)：利用铺设船和施工平台(3)将多个所述模袋(4)铺设在所述基面结构上，并利用袋装碎石和钢管进行固定；

步骤S4，混凝土充灌：将制备好的混凝土填装于混凝土泵车(1)中，并将所述混凝土泵车(1)的输送管道(11)与所述模袋(4)的填充口相连通，进行混凝土充灌，且先灌注所述模袋(4)的中间的第一填充口(41)，再灌注所述模袋(4)的两侧的第二填充口(42)，待灌注将近饱满时，暂停5-10min，待第一个所述模袋(4)中的水分渗出后继续灌注，直至第一个所述模袋(4)填充完成，再依次灌注与第一个所述模袋(4)相邻的第二个所述模袋(4)、与第二个所述模袋(4)相邻的第三个所述模袋(4)，直至所有模袋(4)填充完成；

步骤S5，模袋(4)表面清理：混凝土充灌结束待初凝后，将所述模袋(4)表面的灰渣冲洗清理干净。

10.根据权利要求9所述的模袋混凝土施工方法，其特征在于，所述基面结构包括顶面和坡面，所述模袋(4)的中间的第一填充口(41)位于所述顶面上，所述模袋(4)的两侧的第二填充口(42)位于所述坡面上。

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