CN115492146A - 一种桶式防波堤空气幕减阻助沉装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种桶式防波堤空气幕减阻助沉装置，包括用于预埋到桶式防波提基础桶体外壁中的桶壁预埋管路和用于与桶壁预埋管路配合的压风系统，桶壁预埋管路包括若干预埋竖管和若干与预埋竖管连通的预埋横管，在预埋横管上均设置有若干喷气孔，在喷气孔处的桶式防波提基础桶体外壁上还设置有与喷气孔配合的气龛；所述压风系统包括储气罐，储气罐外接压风机，预埋竖管均与储气罐连通。本申请利用预埋在桶体外壁中的管路及外壁上的气龛向周围施加高压空气，以减少桶体外壁与土体的摩阻力，使桶体顺利下沉，能够降低桶体下沉作业的施工难度，提高防波提桶体下沉安装的施工质量，对桶式防波提施工具有重大的实用价值和社会意义。
Description
技术领域
本发明涉及桶式防波堤安装技术领域，特别是一种桶式防波堤空气幕减阻助沉装置，还涉及一种桶式防波堤空气幕减阻助沉方法。
背景技术
目前国内桶式防波提基础桶体在安装时，多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，该方法适用于淤泥质条件且下沉深度较浅的情况，但是当遇到粉质粘土、砂类土硬夹层或不均匀的地质，下沉深度较深的情况，该方法难以使桶体下沉至指定标高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种桶式防波堤空气幕减阻助沉装置，利用预埋在桶体外壁中的管路及外壁上的气龛向周围施加高压空气，以减少桶体外壁与土体的摩阻力，使桶体顺利下沉，能够降低桶体下沉作业的施工难度，提高防波提桶体下沉安装的施工质量，对桶式防波提施工具有重大的实用价值和社会意义。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供了一种桶式防波堤空气幕减阻助沉方法。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种桶式防波堤空气幕减阻助沉装置，包括用于预埋到桶式防波提基础桶体外壁中的桶壁预埋管路和用于与桶壁预埋管路配合的压风系统，桶壁预埋管路包括若干预埋竖管和若干与预埋竖管连通的预埋横管，在预埋横管上均设置有若干喷气孔，在喷气孔处的桶式防波提基础桶体外壁上还设置有与喷气孔配合的气龛；所述压风系统包括储气罐，储气罐外接压风机，预埋竖管均与储气罐连通。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的桶式防波堤空气幕减阻助沉装置，所述预埋竖管设置有4根，4根预埋竖管分别设置在桶式防波提基础桶体的直线段和圆弧段，在每根预埋竖管上均连通有一组预埋横管，同一组相邻的两根预埋横管通过同一个三通与预埋竖管相连。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的桶式防波堤空气幕减阻助沉装置，所述预埋竖管和预埋横管均采用φ20mm的PVC管制成，喷气孔为Ф3mm的喷气孔。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的桶式防波堤空气幕减阻助沉装置，所述气龛为预设在桶式防波提基础桶体外壁上的凹槽。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的桶式防波堤空气幕减阻助沉装置，所述凹槽为倒梯形槽。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的桶式防波堤空气幕减阻助沉装置，所述气龛从离桶式防波提基础桶体底部1.5-2.5m处开始布置，气龛排列在水平方向按1-2m间距布置，气龛排列在垂直方向按1-2m间距布置。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的桶式防波堤空气幕减阻助沉装置，在储气罐上固定连通有带气压表和阀门的总供气管路，不同预埋竖管分别通过不同的带气压表和阀门的支供气管路与总供气管路连通。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的桶式防波堤空气幕减阻助沉装置，在喷气孔处的预埋横管上还套装有单向气嘴和/或在预埋横管的两端设置沉淀筒。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的桶式防波堤空气幕减阻助沉装置，一种桶式防波堤空气幕减阻助沉方法，其步骤如下：
（1）在桶式防波提基础桶体外壁中预埋预埋竖管和预埋横管，并且在喷气孔处的桶式防波提基础桶体外壁上设置气龛，以将桶式防波堤空气幕减阻助沉装置设置到桶式防波提基础桶体上；
（2）将桶式防波提基础桶体运输至指定海域，在桶式防波提基础桶体浮游稳定后，将桶式防波提基础桶体拖拽至基槽内，随后对桶式防波提基础桶体进行初定位、精确定位、以及排气下沉操作；
（3）在桶式防波提基础桶体入泥一定深度后，启动压风机，通过从预埋横管上的喷气孔内逸出的气体沿桶壁向上快速运动，形成一层空气幕，减小由土层压力所形成的桶体侧壁摩阻力，提高下沉系数，协助桶体下沉；
（4）下沉期间每10-20min测量一次桶体的位置，当桶体进入终沉阶段时，通过压风机关闭空气幕以免造成桶体超沉。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的桶式防波堤空气幕减阻助沉方法，在桶式防波提基础桶体下沉过程中发生倾斜时，通过分组设置的预埋横管，有针对性地关闭部分支供气管路上的阀门，进行局部压气调节，减少或增加气体从气龛中的喷出量，使桶体处于侧阻不均衡状态，进行纠偏操作。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明对于式防波提基础桶体下沉安装取得了良好的效果，已成功使高度为10m的下桶体顺利沉入海底土层中，桶体结构下沉施工快速、稳定；
2、本发明能够保证桶体的下沉施工质量，加快施工进度，平均单个桶体下沉速度提升约80％；
3、本发明通过分段设置于桶体外壁内的横向气管，进行局部出气量调节，来对桶体下沉进行纠偏，该装置纠偏操作便捷，且效果良好；
4、本发明下沉完毕后，桶体外壁的摩阻力和土体固着力可以很快恢复，能保证桶式防波提基础的正常使用。
附图说明
图1为本发明的一种结构布置图；
图2为本发明的一种立面布置图；
图3为本发明的一种侧面布置图；
图4为本发明的一种顶面布置图；
图5为本发明的气龛构造图；
图6为本发明的气龛构造侧视图；
图7为本发明的单向气嘴构造图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明附图，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。
参照图1至图7，一种桶式防波堤空气幕减阻助沉装置，包括用于预埋到桶式防波提基础桶体外壁中的桶壁预埋管路和用于与桶壁预埋管路配合的压风系统，桶壁预埋管路包括若干预埋竖管5和若干与预埋竖管5连通的预埋横管8，在预埋横管8上均设置有若干喷气孔9，通过压风系统、预埋竖管5、预埋横管8的设置，便于在桶体外壁周围施加高压空气，以减少桶体外壁与土体的摩阻力，使桶体顺利下沉；特别的，在喷气孔9处的桶式防波提基础桶体外壁上还设置有与喷气孔9配合的气龛7，用于使喷气孔9喷出的气体快速扩散，从而便于更好的辅助桶体下沉；预埋横管8根据桶式防波提基础桶体外壁形状设计，一般呈弧形状，既便于喷气孔9的设置，又便于后续对桶体进行纠偏操作；
优选的，所述压风系统包括储气罐2，储气罐2外接压风机1，预埋竖管5均与储气罐2连通，具体的，在储气罐2上固定连通有带气压表3和阀门4的总供气管路，不同预埋竖管5分别通过不同的带气压表3和阀门4的支供气管路与总供气管路连通；
优选的，所述预埋竖管5设置有4根，4根预埋竖管5分别设置在桶式防波提基础桶体的直线段和圆弧段，在每根预埋竖管5上均连通有一组预埋横管8，同一组相邻的两根预埋横管8通过同一个三通6与预埋竖管5相连。
具体的，所述预埋竖管5和预埋横管8均采用φ20mm的PVC管制成，喷气孔9为Ф3mm的喷气孔9。
具体的，所述气龛7为预设在桶式防波提基础桶体外壁上的凹槽；优选的，所述凹槽为倒梯形槽。
优选的，所述气龛7从离桶式防波提基础桶体底部1.5-2.5m处开始布置，气龛7排列在水平方向按1-2m间距布置，气龛7排列在垂直方向按1-2m间距布置。
为了避免喷气孔9出现堵塞的情况，在喷气孔9处的预埋横管8上还套装有单向气嘴10和/或在预埋横管8的两端设置沉淀筒。
一种桶式防波堤空气幕减阻助沉方法，其步骤如下：
（1）在桶式防波提基础桶体外壁中预埋预埋竖管5和预埋横管8，并且在喷气孔9处的桶式防波提基础桶体外壁上设置气龛7，以将桶式防波堤空气幕减阻助沉装置设置到桶式防波提基础桶体上；
（2）将桶式防波提基础桶体运输至指定海域，在桶式防波提基础桶体浮游稳定后，将桶式防波提基础桶体拖拽至基槽内，随后对桶式防波提基础桶体进行初定位、精确定位、以及排气下沉操作；
（3）在桶式防波提基础桶体入泥一定深度后，启动压风机1，通过从预埋横管8上的喷气孔9内逸出的气体沿桶壁向上快速运动，形成一层空气幕，减小由土层压力所形成的桶体侧壁摩阻力，提高下沉系数，协助桶体下沉；
（4）下沉期间每10-20min测量一次桶体的位置，当桶体进入终沉阶段时，通过压风机1关闭空气幕以免造成桶体超沉；
在桶式防波提基础桶体下沉过程中发生倾斜时，通过分组设置的预埋横管8，有针对性地关闭部分支供气管路上的阀门4，进行局部压气调节，减少或增加气体从气龛7中的喷出量，使桶体处于侧阻不均衡状态，进行纠偏操作。
本发明是通过预埋在下桶体内、外壁中的气管上的小孔送风，有压气流从小孔向桶壁外喷射气流沿外壁上升，带动周围沙粒翻滚，促进桶体周围的砂类土局部液化，粘性土则形成泥浆薄膜，从而达到减小土体对桶壁表面摩阻的目的，使桶体顺利下沉，具体为：
（1）桶壁预埋管路
桶壁内预埋管布置有预埋横管8和预埋竖管5，预埋横管8和预埋竖管5均采用φ20mmPVC管，预埋横管8是为纠偏而设，若干组预埋横管8预设在桶体直线段外壁内，相邻两根预埋横管8通过三通6与一根竖向预埋竖管5相连，预埋横管8上开有Ф3mm的喷气孔9，气孔位置应偏上，下沉施工前进行压气试验，检查各个气孔是否通畅；
（2）气龛7安装
气龛7是空气系统的关键设施，它直接决定空气幕的使用效果，气龛7是预设在桶体外壁上的凹槽，空气幕气孔即开口于此，它对喷气孔9有保护作用，并便于由喷气孔9射出的高压气扩散，沿沉桶体外壁上升，形成气幕，可采用倒梯气龛7设置在桶体外壁的砼层内，气龛7排列在水平方向以1.5m为标准间距，相邻两层气龛7交错布置，垂直方向按1.5m间距布置，气龛7在离桶体底部2m处开始布置，为便于施工压气和纠偏，全部气龛7沿桶体周向划分为若干个组，每组均有独立的预埋竖管5供气；
（3）压风系统及总管安装
空气幕减阻助沉装置在安装平台上增加了一套压风系统，压风系统决定着空气幕的效果，它是由压风机1、储气罐2、气压表3、阀门4等部分组成，压风机1是提供高压气体的设备，储气罐2贮存高压气体，防止压力骤然降低，影响压气效果，起到稳定风压的作用；
具体的，预埋竖管5共计4根，供气预埋竖管5与储气罐2相连，分别布置在桶体的直线段及圆弧段，并通过三通6连接到空气幕每个组的预埋横管8，在每组预埋横管8对应的供气系统上设有阀门4和气压表3，以便独立控制供停气，通过这样的不均衡供气来达到纠偏下沉的效果；
（4）防堵措施
空气幕减阻助沉装置在使用过程中，影响其效果的重要因素是喷气孔9堵塞，为解决这一问题，本工程拟采用两种防堵措施，一是在气管两端设置沉淀筒，二是在喷气孔9上外套一单向气嘴10防止堵塞，具体的，单向气嘴10可采用单向橡胶皮环；
（5）下沉施工
桶体在预制场内完成预制后，使用半潜驳运输至指定海域，待桶体浮游稳定后，将桶体拖拽至基槽内，随后进行桶体的初定位、精确定位、排气下沉等步骤，当桶体入泥一定深度后，启动压风机1，通过从预埋横管8上的喷气孔9内逸出的气体沿桶壁向上快速运动，形成一层气幕，减小由土层压力所形成的桶体侧壁摩阻力，提高下沉系数，协助桶体下沉，下沉期间每15min测量一次，当桶体进入终沉阶段时，关闭空气幕以免造成桶体超沉；
桶体在下沉过程中容易发生倾斜，可通过分组设置的预埋横管8，有针对性地关闭部分阀门4，进行局部压气调节，减少或增加气体从气龛7中的喷出量，使桶体处于侧阻不均衡状态，从而达到纠偏效果。
Claims (10)
1.一种桶式防波堤空气幕减阻助沉装置，其特征在于：包括用于预埋到桶式防波提基础桶体外壁中的桶壁预埋管路和用于与桶壁预埋管路配合的压风系统，桶壁预埋管路包括若干预埋竖管和若干与预埋竖管连通的预埋横管，在预埋横管上均设置有若干喷气孔，在喷气孔处的桶式防波提基础桶体外壁上还设置有与喷气孔配合的气龛；所述压风系统包括储气罐，储气罐外接压风机，预埋竖管均与储气罐连通。
2.根据权利要求1所述的桶式防波堤空气幕减阻助沉装置，其特征在于：所述预埋竖管设置有4根，4根预埋竖管分别设置在桶式防波提基础桶体的直线段和圆弧段，在每根预埋竖管上均连通有一组预埋横管，同一组相邻的两根预埋横管通过同一个三通与预埋竖管相连。
3.根据权利要求1或2所述的桶式防波堤空气幕减阻助沉装置，其特征在于：所述预埋竖管和预埋横管均采用φ20mm的PVC管制成，喷气孔为Ф3mm的喷气孔。
4.根据权利要求1所述的桶式防波堤空气幕减阻助沉装置，其特征在于：所述气龛为预设在桶式防波提基础桶体外壁上的凹槽。
5.根据权利要求4所述的桶式防波堤空气幕减阻助沉装置，其特征在于：所述凹槽为倒梯形槽。
6.根据权利要求1或4所述的桶式防波堤空气幕减阻助沉装置，其特征在于：所述气龛从离桶式防波提基础桶体底部1.5-2.5m处开始布置，气龛排列在水平方向按1-2m间距布置，气龛排列在垂直方向按1-2m间距布置。
7.根据权利要求1所述的桶式防波堤空气幕减阻助沉装置，其特征在于：在储气罐上固定连通有带气压表和阀门的总供气管路，不同预埋竖管分别通过不同的带气压表和阀门的支供气管路与总供气管路连通。
8.根据权利要求1所述的桶式防波堤空气幕减阻助沉装置，其特征在于：在喷气孔处的预埋横管上还套装有单向气嘴和/或在预埋横管的两端设置沉淀筒。
9.一种桶式防波堤空气幕减阻助沉方法，其特征在于：该方法使用权利要求1-8任意一项所述的桶式防波堤空气幕减阻助沉装置，其步骤如下：
（1）在桶式防波提基础桶体外壁中预埋预埋竖管和预埋横管，并且在喷气孔处的桶式防波提基础桶体外壁上设置气龛，以将桶式防波堤空气幕减阻助沉装置设置到桶式防波提基础桶体上；
（2）将桶式防波提基础桶体运输至指定海域，在桶式防波提基础桶体浮游稳定后，将桶式防波提基础桶体拖拽至基槽内，随后对桶式防波提基础桶体进行初定位、精确定位、以及排气下沉操作；
（3）在桶式防波提基础桶体入泥一定深度后，启动压风机，通过从预埋横管上的喷气孔内逸出的气体沿桶壁向上快速运动，形成一层空气幕，减小由土层压力所形成的桶体侧壁摩阻力，提高下沉系数，协助桶体下沉；
（4）下沉期间每10-20min测量一次桶体的位置，当桶体进入终沉阶段时，通过压风机关闭空气幕以免造成桶体超沉。
10.根据权利要求9所述的桶式防波堤空气幕减阻助沉方法，其特征在于：在桶式防波提基础桶体下沉过程中发生倾斜时，通过分组设置的预埋横管，有针对性地关闭部分支供气管路上的阀门，进行局部压气调节，减少或增加气体从气龛中的喷出量，使桶体处于侧阻不均衡状态，进行纠偏操作。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20221220 |
|
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