CN113897986A - 一种基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置，对处于下沉状态的钢围堰进行防护，包括若干气囊，其内填充有填充材料，或者所述气囊外部绑有压重材料；若干所述气囊分布在钢围堰平行于水流方向的上游以及下游，且气囊呈空瘪状态，其内尚未充气，位于水底，本发明的装置和方法，既可以实现冲刷防护材料的可周转利用，既能保证工程质量和安全，又能降低项目的建造成本。

Description

一种基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置及方法
技术领域
本发明涉及基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护领域。更具体地说，本发明涉及一种基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置及方法。
背景技术
桥梁连通着世界各地的交通，桥梁部分桥墩位于江河湖海当中，部分水域水流湍急，如杭州湾跨海大桥面临着最大6m/s的流速，在较大流速中修建建筑物时，将改变原来的流场，进而导致河床的冲刷，在粉细砂、细砂河床中，由于砂颗粒自重较小，且无粘聚力，极容易被河流冲走，形成建筑物前后地层掏空的现象，冲刷深度也随着建筑物的阻水面宽度的增大而增大，甚至可能有十余米或数十米的冲刷深度。工程中一般采用在建筑物前后布置大粒径碎石、沙袋、石笼、膜袋混凝土的方法，甚至有学者提出注浆加固河床的理念；但这些方法均不可进行重复利用。
而在工程施工中，常需建立临时钢围堰，从而为承台浇筑提供干作业的施工环境，临时钢围堰通常尺寸较大，阻水面宽度约数十米，导致会面临较大的冲刷；如采用传统的防护方法，如抛碎石、沙袋等，抛下的石料将无法回收利用，导致材料的浪费。
综上所述，有必要研究桥梁临时冲刷防护可周转施工方法。
发明内容
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置，对处于下沉状态的钢围堰进行防护，包括若干气囊，其内填充有填充材料，或者所述气囊外部绑有压重材料；
若干所述气囊分布在钢围堰平行于水流方向的上游以及下游，且气囊呈空瘪状态，其内尚未充气，位于水底。
根据本发明的一优选实施方案，基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置，所述气囊在高度方向上为单层或者多层分布，且为多层分布时，气囊交错搭接。
根据本发明的一优选实施方案，基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置，所述填充材料的体积不超过气囊总体积的1/2。
根据本发明的一优选实施方案，基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置，靠近所述钢围堰最近的气囊与钢围堰的距离不小于50cm，且不大于气囊直径的一半。
根据本发明的一优选实施方案，基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置，当气囊处于充气状态时，其长度和宽度大于高度的2倍以上。
根据本发明的一优选实施方案，基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置，当气囊位于水底时，所述气囊的充气口朝上。
一种基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护方法，包括以下步骤：
步骤一、将内部填充有填充材料或者外部绑有压重材料的气囊吊放至水底，此时，所述气囊内部尚未充气，并将若干所述气囊分别分布在钢围堰平行于水流方向的上游以及下游；
步骤二、将钢围堰定位下沉，在靠近钢围堰的位置最后安装一排气囊；
步骤三、待钢围堰功能完成后拆除，对水底的气囊进行充气；
步骤四、气囊充足气后，会自动浮起。
根据本发明的一优选实施方案，所述的基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置，步骤二中，靠近钢围堰的气囊与钢围堰的距离不小于50cm，且不大于气囊直径的一半。
根据本发明的一优选实施方案，所述的基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置，如果所述气囊内填充有砂石或卵石，则采用泵送向其中泵入砂石或卵石。
根据本发明的一优选实施方案，所述的基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置，气囊在高度方向上为单层或者多层分布，且为多层分布时，气囊交错搭接。
根据本发明的一优选实施方案，所述的基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置，进一步包括：
步骤五、采用拖轮将装有气囊的船舶运至下一墩位，或者，再将浮起的气囊吊放至船舶进行泄气处理，再放置于船舶上，进行船舶运输。
本发明至少包括以下有益效果：
1、能避免冲刷防护材料的浪费，实现资料节约；
2、能避免冲刷防护材料遗留在现场，对原生态的影响，从而实现环境保护；
3、能周转施工，重复利用，降低了工程成本；
4、基于气囊的结构，即便在无需进行冲刷防护的工程时，也可以考虑充水后做压载水袋进行地基处理的堆载预压使用；
5、结构完整性和连续性较传统结构型式更好，冲刷防护质量更高，能更好地保证工程安全。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明中桥梁临时冲刷防护装置的施工阶段防护示意图。
图2为本发明中桥梁临时冲刷防护装置的周转示意图。
1-水面；2-水底；3-气囊；4-填充材料；5-钢围堰。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变形。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“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是基于附图所示的方位或位置关系，其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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
如图1所示，本发明的一优选实施方案提供一种基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置，对处于下沉状态的钢围堰进行防护，包括若干气囊3，其内填充有填充材料4，或者所述气囊3外部绑有压重材料；
若干所述气囊3分布在钢围堰5平行于水流方向的上游以及下游，且气囊3呈空瘪状态，其内尚未充气，位于水底2。
上述实施方案中，所述气囊3呈空瘪状态，其内再填充材料或者外部压重材料，在填充材料或者压重材料的作用下，气囊3是可以沉入水底的，而且填充材料必须是密度较大且不溶于水的材料，日常施工，可以用砂石或者卵石，但是不能用碎石，因为碎石有棱角，容易造成气囊被破坏，而造成气囊破损。
而且气囊3边界距离钢围堰5设计位置仍留有一定的安全距离，从而不阻挡钢围堰定位和下沉；
气囊3分布在钢围堰平行于水流方向的上游以及下游，可以对对流起到引流的作用，避免水流直接对钢围堰冲刷，
气囊3填充材料的方式以泵送为主，从而提高施工效率；
而且，日常使用，用砂石或者卵石填充气囊3，气囊3内的砂可不吸出，该气囊3变为冲刷防护专用气囊，从而避免各个工程均需购置沙源，大大提供了气囊3的使用率，也降低了施工成本。
需要强调的是，如果填充材料是砂石，可能存在一个很大的操作问题，就是当需要清空气囊内部的填充材料时，砂石无法被全部排除干净，因此申请人想到，将软体排当做填充材料放进气囊内，这样就可以解决砂石填充无法被排干净的问题，当处于防护状态时，气囊为空扁状态，与软体排捆扎在一起；当需要进行周转时，对气囊3进行充气，利用气囊的浮力牵引软体排起浮，从而进行轮转。
另一实施方案中，还提供了以下技术方案，以提高使用效果，，所述气囊在高度方向上为单层或者多层分布，且为多层分布时，气囊3交错搭接，这样更为稳固，避免在水流的冲击下被冲垮，保证全部河床被防护，但当水流速度较小时，也可以考虑单层防护，只需要采用单层气囊就行。
根据本发明的一优选实施方案，基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置，所述填充材料的体积不超过气囊3总体积的1/2。
根据本发明的一优选实施方案，基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置，靠近所述钢围堰最近的气囊3与钢围堰5的距离不小于50cm，且不大于气囊3直径的一半，既可以对钢围堰5起到很好的防护作用，又可以避免由于靠得太近，而影响钢围堰5的下沉和提升等施工操作。
根据本发明的一优选实施方案，基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置，当气囊3处于充气状态时，其长度和宽度大于高度的2倍以上，相当于，整个气囊3处于扁平状，这种其受到水体的冲击力较小，可以在水下更好的稳定。
根据本发明的一优选实施方案，基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置，当气囊3位于水底时，所述气囊3的充气口朝上，这是为了方便潜水员下水给气囊充气的时候更为方便快捷。
一种基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护方法，包括以下步骤：
步骤一、将内部填充有填充材料或者外部绑有压重材料的气囊吊放至水底，此时，所述气囊内部尚未充气，并将若干所述气囊分别分布在钢围堰平行于水流方向的上游以及下游；
步骤二、将钢围堰定位下沉，在靠近钢围堰的位置最后安装一排气囊；
步骤三、待钢围堰功能完成后拆除，对水底的气囊进行充气；
步骤四、气囊充足气后，会自动浮起。
步骤五、采用拖轮将装有气囊3的船舶运至下一墩位，或者，再将浮起的气囊3吊放至船舶进行泄气处理，再放置于船舶上，进行船舶运输。
其中，需要强调的是，步骤五中，优选的是，气囊3转运不通过方驳进行转运，而是由自身浮力在拖轮的牵引下，也就是说，气囊3通过牵引索连接于船舶，由于有浮力效果，这样可以减少大量的工作量，既不需要将气囊3搬上船，也不需要将气囊3搬下船，而且整个运送过程，可以借助谁的浮力，大大减小了搬运耗费的能源。
待工程施工完毕时，采用吸力泵等结构，将气囊内的沙吸出，让气囊处于空扁的状态，从而方便下一工程运输和使用，
根据本发明的一优选实施方案，所述的基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置，步骤二中，靠近钢围堰5的气囊3与钢围堰5的距离不小于50cm，且不大于气囊3直径的一半。
根据本发明的一优选实施方案，所述的基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置，如果所述气囊3内填充有砂石或卵石，则采用泵送向其中泵入砂石或卵石。
根据本发明的一优选实施方案，所述的基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置，气囊3在高度方向上为单层或者多层分布，且为多层分布时，气囊3交错搭接。这样更为稳固，避免在水流的冲击下被冲垮，保证全部河床被防护，但当水流速度较小时，也可以考虑单层防护，只需要采用单层气囊就行。
另一实施方案中，每个气囊上都设有卡扣端和配合端，所述卡扣端和配合端彼此可卡接，这样可以将任意两个气囊进行卡接连接，不容易出现气囊单个容易掉落的情况，而且当需要打气的时候，二者也可以相互配合，比如其中一个如果充气较多，另外一个则可以适当减少充气，依靠浮力，也可以将两个气囊带到水面。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置，对处于下沉状态的钢围堰进行防护，其特征在于，包括若干气囊，其内填充有填充材料，或者所述气囊外部绑有压重材料；
若干所述气囊分布在钢围堰平行于水流方向的上游以及下游，且气囊呈空瘪状态，其内尚未充气，位于水底。
2.根据权利要求1所述的基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置，其特征在于，所述气囊在高度方向上为单层或者多层分布，且为多层分布时，气囊交错搭接。
3.根据权利要求1所述的基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置，其特征在于，所述填充材料的体积不超过气囊总体积的1/2。
4.根据权利要求1所述的基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置，其特征在于，靠近所述钢围堰最近的气囊与钢围堰的距离不小于50cm，且不大于气囊直径的一半。
5.根据权利要求1所述的基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置，其特征在于，当气囊处于充气状态时，其长度和宽度大于高度的2倍以上。
6.根据权利要求1所述的基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置，其特征在于，当气囊位于水底时，所述气囊的充气口朝上。
7.一种采用权利要求1-6任一所述的桥梁临时冲刷防护装置的基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将内部填充有填充材料或者外部绑有压重材料的气囊吊放至水底，此时，所述气囊内部尚未充气，并将若干所述气囊分别分布在钢围堰平行于水流方向的上游以及下游；
步骤二、将钢围堰定位下沉，在靠近钢围堰的位置最后安装一排气囊；
步骤三、待钢围堰功能完成后拆除，对水底的气囊进行充气；
步骤四、气囊充足气后，会自动浮起。
8.根据权利要求7所述的基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置，其特征在于，步骤二中，靠近钢围堰的气囊与钢围堰的距离不小于50cm，且不大于气囊直径的一半。
9.根据权利要求7所述的基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置，其特征在于，所述步骤四之后，再将浮起的气囊吊放至船舶进行泄气处理，至于船舶上进行运输。
10.根据权利要求7所述的基于填充气囊的桥梁临时冲刷防护装置，其特征在于，气囊在高度方向上为单层或者多层分布，且为多层分布时，气囊交错搭接。
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