CN115030254A - 一种用于高桩码头防淤清淤的水-气冲沙设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于高桩码头防淤清淤的水‑气冲沙设备，包括排气设备、高压水射流设备和外框架，所述排气设备底部开设有排气孔，所述高压水射流设备底部开设有水射流孔。本发明侧重于码头后方的清淤，直接布置于淤泥之上，不受码头结构的限制；并通过水射流和向水体输运气体，加强水动力进行泥沙起动；同时利用气体在水体中上浮和扩散特性带动泥沙悬浮和输运，充分利用水动力高效低耗的进行清淤；在清淤工作完成后，本发明还可用于防淤，通过持续的排气来维持泥沙的悬浮，避免泥沙落淤，达到防淤效果。
Description
技术领域
本发明属于泥沙清淤技术领域，特别涉及一种用于高桩码头防淤清淤的水-气冲沙设备。
背景技术
根据部分高桩码头的现场监测情况，由于码头位置处的水动力条件较弱，建成后的高桩码头在其前侧、下方和后方会发生泥沙淤积现象。而相对码头前侧，码头后方的水动力更弱，更易形成淤积，日积月累会形成板结的淤积。
目前的码头清淤发明方案多是采用机械方式清淤。如专利：一种码头清淤结构及其清淤方法，通过安装在码头上的可升降的绞泥装置进行清淤，以及专利：一种码头清淤结构，也是安装于码头上通过机械的旋转搅拌进行清淤。而常规的机械清淤方式如挖泥船难以进入码头后方进行清淤，而码头处的水动力弱，单纯依靠水力冲淤也不足以带动泥沙，因此后方的清淤难度大且效率低；同时，泥沙淤积将产生较大的土压力，改变高桩码头的受力特性，对基桩受力造成不利影响，降低结构安全性和耐久性。
发明内容
本发明以新型的气动冲沙减淤技术为基础，同时采用传统的水射流冲沙技术作为泥沙起动的补充，同时增添了气动防淤功能，可用于高桩码头后方的清淤及防淤工作。
为实现上述目的，本发明提供一种用于高桩码头防淤清淤的水-气冲沙设备，包括排气设备、高压水射流设备和外框架，所述排气设备和高压水源设备均与外框架固定连接，所述排气设备配套设置有外源输气管，且所述外源输气管外接有空压机，所述高压水射流设备配套设置有外源输水管，所述外源输水管与高压水源相连通，所述排气设备底部开设有排气孔，所述高压水射流设备底部开设有水射流孔。
进一步的，该设备还包括有连接设备，所述排气设备与所述高压水射流设备通过所述连接设备相连接但不连通；所述连接设备与外框架固定连接。
进一步的，所述排气设备和所述高压水射流设备数量为一个或多个。
进一步的，所述排气孔设置有多个，且所述排气孔为斜45°向下排气。
进一步的，所述水射流孔设置有多个，且所述水射流孔为垂直向下。
进一步的，该设备还包括泥浆泵，所述泥浆泵配套设置有输沙管道，所述泥浆泵与所述输沙管道均与外框架固定连接。
因此，与现有技术相比，本发明取得了以下技术成果：
(1)本发明利用高压水射流动量大和气体在水体中上浮的特性进行清淤，并利用人工加强的或天然的水动力输运泥沙，相对传统清淤节约能耗，更经济；
(2)本发明不需依靠码头进行安装，可根据码头不同需求选择单个清淤单元单独使用；也可将多个单元进行组装，大范围布置进行清淤；同时还可以通过无人船等设备与本发明连接后，拖动本发明进行移动清淤；
(3)本发明在清淤完成后，同时承担防淤工作，可通过将排气设备定期持续开启进行防淤，从根本上解决泥沙淤积问题；
(4)本发明侧重于码头后方的清淤，直接布置于淤泥之上，不受码头结构的限制；并通过水射流和向水体输运气体，加强水动力进行泥沙起动；同时利用气体在水体中上浮和扩散特性带动泥沙悬浮和输运，充分利用水动力高效低耗的进行清淤；在清淤工作完成后，本发明还可用于防淤，通过持续的排气来维持泥沙的悬浮，避免泥沙落淤，达到防淤效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对本领域技术人员来说，还可根据本附图获得其他附图。
图1为本发明提供的一种用于高桩码头防淤清淤的水-气冲沙设备的整体装备示意图。
附图标记说明1、排气设备，2、高压水射流设备，3、连接设备，4、外源输气管，5、外源输水管，6、排气孔，7、水射流孔，8、泥浆泵，9、输沙管道，10、外框架。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明以新型的气动冲沙减淤技术为基础，同时采用传统的水射流冲沙技术作为泥沙起动的补充，同时增添了气动防淤功能，可用于高桩码头后方的清淤及防淤工作。
气动冲沙技术是通过向河底输送气体，通过气体扰动水体提升水体挟沙能力，加速泥沙扰动，再伴随气体上浮，维持泥沙的悬浮，在气体上浮至水面后，气泡破裂带动水体向四周扩散带动泥沙输运。水射流技术是采用高压水射流冲击淤泥，使之悬浮在水中，并依靠天然水流输送泥沙。
气动冲沙技术的优势在于利用了气体轻而在水中必然上浮这一特性，向水中输运气体，使其在上浮过程中维持水体中的泥沙悬浮，当气泡到达水面时会破裂，形成涌浪现象，使得水体向四周扩散，带动泥沙的输运。水射流的优势在于其具有更强的冲击能力，针对码头后方的板结淤积土，可将土体迅速打散并搅动，起动泥沙效果更显著。
具体的，如图1所示，本发明提供了一种用于高桩码头防淤清淤的水-气冲沙设备，包括排气设备1、高压水射流设备2和外框架10，所述排气设备1和高压水源设备2均与外框架10固定连接，所述排气设备1配套设置有外源输气管4，且所述外源输气管4外接有空压机，所述高压水射流设备2配套设置有外源输水管5，所述外源输水管5与高压水源相连通，所述排气设备1底部开设有排气孔6，所述高压水射流设备2底部开设有水射流孔7。
优选的，该设备还包括有连接设备3，所述排气设备1与所述高压水射流设备2通过所述连接设备3相连接但不连通；所述连接设备3与外框架10固定连接。
优选的，所述排气设备1和所述高压水射流设备2数量为一个或多个。
优选的，所述排气孔6设置有多个，且所述排气孔6为斜45°向下排气。
优选的，所述水射流孔7设置有多个，且所述水射流孔7为垂直向下。
优选的，该设备还包括泥浆泵8，所述泥浆泵8配套设置有输沙管道9，所述泥浆泵8与所述输沙管道9均与外框架10固定连接。
作为本发明的进一步解释，在本发明的一种实施例中，该水-气冲沙设备通过连接设备3将排气设备1和高压水射流设备2相连，但两者间不互通，分别通过各自的外源输气管4和外源输水管5作为动力源，并通过排气孔6和水射流孔7分别将高压气和高压水水排出；高压水射流设备2与外框架10连接，近似形成一个清淤单元，外框架10同时连接泥浆泵8，泥浆泵8连接输沙管道9。
在具体的应用过程中，排气设备1布置于码头后方，单个设备即一个清淤单元，可直接布置于淤泥土体上；排气设备1通过外源输气管4与外部空压机相连，通过空压机输出的高压气体经外源输气管4进入排气设备1后，经斜向下的排气孔6排出，形成水体的剧烈扰动，提升水体挟沙能力。高压水射流设备2通过外源输水管5与外部高压水源连接，将水体转化为高压水体通过垂直向下的水射流孔7排出，直接作用于板结淤泥上，用于打散淤泥，并将淤泥起动。当水射流将泥沙扰动后，气动排气产生的气体将加速水体扰动，增强水射流的清淤效果，并随气泡的上浮带动泥沙的悬浮以及扩散，当泥沙浓度达到一定程度后，可开启泥浆泵8将冲淤单元及附近区域的高含沙水体通过输沙管道9排向码头前侧。
在本发明的具体实施过程中，可讲单个本发明所述设备作为单个清淤单元单独使用；也可将多个设备作为多个单元进行组装，大范围布置进行清淤；同时还可以通过无人船等设备与本发明连接后，拖动本发明进行移动清淤。
作为进步一的解释说明，在本发明所述装置中，排气设备1和高压水射流设备2在清淤工作中均发挥作用，在防淤工作中更侧重于排气设备1，通过持续的排气可保持码头后方的泥沙不落淤，再配合适当的水动力条件将泥沙向码头前沿输运，即可达到较好的防淤效果。
需要进一步说明的是，排气孔6为斜45°向下排气，兼起动、维持悬浮和扩散三种功能，水射流孔7为垂直向下排气，直接作用于板结土上，将淤积土体打散；且排气孔6的孔径与空压机、管道直径、气罐体积等有关；在实际应用过程中，排气孔6和水射流孔7的开启方式可采用间隔开启或是同时开启，即排气/水方式可采用间歇排气/水或是持续排气/水，为了便于实现上述目的，可针对设备增添中控系统，用于控制排气/水的频率、时间、压力等。
需要进一步说明的是，泥浆泵8将高含沙水体排向码头前侧后，可利用码头前侧的天然水动力带动水体中泥沙的扩散，有效改善后方的淤积情况；并且在水动力条件较强的区域可不设置泥浆泵8，在气动泥沙并维持悬浮后，配合天然水动力带动泥沙输运向码头前侧。
作为本发明的有益效果，本发明在码头清淤方面首次将气动冲沙技术与水射流技术相结合，首先通过水射流和打散板结的淤泥，搅动泥沙后，通过排气时气体对水体的扰动及自身在水体中上浮和扩散的特性，维持泥沙在水体的悬浮及输运；且本发明利用高压水射流动量大和气体在水体中上浮的特性进行清淤，并利用人工加强的或天然的水动力输运泥沙，相对传统清淤节约能耗，更经济。
其次，本发明不需依靠码头进行安装，可根据码头不同需求选择单个清淤单元单独使用；也可将多个单元进行组装，大范围布置进行清淤；同时还可以通过无人船等设备与本发明连接后，拖动本发明进行移动清淤。
最后，本发明同时满足清淤和防淤两项功能。清淤工作通过排气设备和水射流设备共同完成，防淤工作更侧重于排气设备，具体的本发明在清淤完成后，同时承担防淤工作，可通过将排气设备定期持续开启进行防淤，从根本上解决泥沙淤积问题
以上仅是本技术的优选实施方式，本技术的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本技术思路下的技术方案均属于本技术的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理前提下的若干改进和润饰，应视为本技术的保护范围。本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种用于高桩码头防淤清淤的水-气冲沙设备，其特征在于，包括排气设备、高压水射流设备和外框架，所述排气设备和高压水源设备均与外框架固定连接，所述排气设备配套设置有外源输气管，且所述外源输气管外接有空压机，所述高压水射流设备配套设置有外源输水管，所述外源输水管与高压水源相连通，所述排气设备底部开设有排气孔，所述高压水射流设备底部开设有水射流孔。
2.如权利要求1所述的用于高桩码头防淤清淤的水-气冲沙设备，其特征在于：还包括有连接设备，所述排气设备与所述高压水射流设备通过所述连接设备相连接但不连通；所述连接设备与外框架固定连接。
3.如权利要求1所述的用于高桩码头防淤清淤的水-气冲沙设备，其特征在于：所述排气设备和所述高压水射流设备数量为一个或多个。
4.如权利要求1所述的用于高桩码头防淤清淤的水-气冲沙设备，其特征在于：所述排气孔设置有多个，且所述排气孔为斜45°向下排气。
5.如权利要求1所述的用于高桩码头防淤清淤的水-气冲沙设备，其特征在于：所述水射流孔设置有多个，且所述水射流孔为垂直向下。
6.如权利要求1所述的用于高桩码头防淤清淤的水-气冲沙设备，其特征在于：还包括泥浆泵，所述泥浆泵配套设置有输沙管道，所述泥浆泵与所述输沙管道均与外框架固定连接。
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