CN116513384A - 一种水上浮动平台装置及其安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水利水电、市政取水等工程装备技术领域，尤其涉及一种水上浮动平台装置及其安装方法，包括水面的浮箱平台和水中的导向装置，导向装置可通过浮箱平台将下端伸入水下地基固定，浮箱平台与导向装置活动连接，浮箱平台上设置有可调节浮箱平台的吃水深度的充排水装置与充排气装置，浮箱平台上设置有取水装置；本发明土建施工量少，有效利用自然浮力和重力，安装时无需借助大型起吊设备和船舶进行安装，本发明的结构简洁，可根据实际需求调整大小，施工方便省力，水上平台可调节吃水深度，提高了水上平台的安全性和可操作性，具有半浮动半固定功能，取水时可随水位自动上升，满足取表层水，避免淤泥或水草淤堵取水口。
Description
技术领域
本发明涉及水利水电、市政取水等工程装备技术领域，尤其涉及一种水上浮动平台装置及其安装方法。
背景技术
水利水电、市政、水务等工程行业中，常需要进行水面施工或设置取水平台，通常情况下在水库、湖泊、河流的水面进行施工，若搭设固定结构平台，需要进行水下作业和船舶运输，且平台不能随水位变动而升降。市政取水工程中对取水水质和取水深度有严格要求，设置的取水口需适应水位变化，同样地，取水平台需借助大型船舶和起吊设备进行运输和吊装。
工程中常用的水上平台为固定平台，通过对河、湖床面打入桩基，并在桩基顶部安装水上甲板作为施工作业平台或取水设备安装平台；专利CN104912045B公开的水上平台结构水底固定用空心筒墩及其安装施工方法，包括：将内径稍大于空心筒墩的钢筒插打到水底中至少达到持力层确保固定且钢筒的一部分露出水面；将钢筒内部的积水抽干，且挖去钢筒内部的水底沉积物直至钢筒底端；截断钢筒；将底端封闭的第一空心筒墩分段从水面竖直向下朝向钢筒吊装，其中，叠加的空心筒墩分段经由在空心筒墩分段上的剪力键结构预紧后与前一个空心筒墩分段固定相连，竖直向下先后依次朝向钢筒吊装，使得待第一空心筒墩分段的封闭底端到达钢筒的底端附近后，最后一个吊装的叠加空心筒墩分段的至少一部分露出水面；向钢筒与空心筒墩之间的间隙灌注混凝土，直至填满间隙，混凝土固化后位于钢筒内的空心筒墩与其结为一体；此发明可以在水上提供作业平台，无须水下作业，但整个工程需大型船舶和启吊设备，工程措施费用高，结构较为复杂，且不能适应水位变动，无法满足多数工程需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以适应水位变动，可以调节吃水深度，提高水上平台的安全性和可操作性，结构简洁，施工方便省力，无需调用大型船舶和起吊设备便可安装使用，具有半浮动半固定功能的一种水上浮动平台装置及其安装方法。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种水上浮动平台装置，包括水面的浮箱平台和水中的导向装置，所述导向装置下端伸入水下地基固定，所述浮箱平台与导向装置活动连接，通过所述导向装置导向，所述浮箱平台上设置有可调节浮箱平台的吃水深度的充排水装置与充排气装置，所述浮箱平台上设置有取水装置。
优选地，所述浮箱平台由至少由四个浮箱单元模块组成，所述浮箱平台四个角的浮箱单元模块上设置有与导向装置活动连接的连接装置。
优选地，所述浮箱单元模块内部设置有两个独立的浮力调节仓，两个所述浮力调节仓采用上层、下层的结构布置，所述浮力调节仓连接充排水装置与充排气装置。
优选地，所述浮箱单元模块顶部与底部的四周分别设置有连接法兰，所述浮箱单元模块通过四周的连接法兰和螺栓相连接。
优选地，所述浮箱单元模块顶部与底部的连接法兰之间预留安装空间，所述充排水装置与充排气装置设置在安装空间处并分别与所述浮力调节仓的侧部连接。
优选地，所述充排气装置包括充排气管路与充排气管路顶部连接的气泵；所述充排水装置包括充排水管路与充排水管路顶部连接的水泵；所述充排气管路与浮力调节仓连通的位置靠近浮力调节仓的上部，所述充排水管路与浮力调节仓连通的位置靠近浮力调节仓的下部。
优选地，所述导向装置包括拴桩和临时固定的导向架，所述拴桩与导向架的下端均插入水下地基固定，所述导向架由四根导向立管与导向立管之间的横杆构成，所述导向立管为中部贯通结构，所述拴桩穿过所述导向立管，所述拴桩上端露出水面，高度满足最高水位时仍对浮箱平台限位。
优选地，所述连接装置为贯穿浮箱单元模块的导向套筒，所述导向套筒的内径大于所述导向立管的外径与拴桩的外径，所述导向套筒内设置有润滑轴套。
本发明还提供一种水上浮动平台装置的安装方法，使用上述的水上浮动平台装置，包括以下步骤：
步骤一：将导向架穿设在浮箱平台底部，导向架随浮箱平台拖至目标位置后，浮箱平台充水排气利用重力将导向架压入水下地基并一起临时固定在水底；
步骤二：下放空心的钢管，并穿过浮箱平台的导向套筒和导向架的立管接触水下地基，在钢管内部的地基打孔并将钢管沉入地基；
步骤三：上浮浮箱平台，柔性连接钢管顶部与浮箱平台，浮箱平台充水排气利用重力反复下压钢管，直至钢管下压至满足要求的深度，钢管的上端露出水面，高度满足浮箱平台在最大水位时上浮至最高位置，浮箱平台仍套设在钢管上；
步骤四：将钢管内部空间的泥水清空，并浇筑混凝土，最终形成钢包混凝土的拴桩；
步骤五：将导向架与拴桩固定连接，一起固定在水下地基中。
优选地，所述步骤二中下放的钢管为现场分段焊接，每段的长度不超过3米，钢管的两端开坡口。
本发明具备以下有益效果：
本发明的这种水上浮动平台装置，浮箱平台在水的浮力作用下实现随水位升降，通过导向套筒、导向架与栓桩的配合实现浮箱平台水平面的限位移动，最终保证浮动平台装置能够随水位变动而升降；该水上浮动平台装置通过若干浮箱单元组装而成，可以在岸边组装，浮力调节舱内充气排水后入水漂浮，利用小型船只拖运至目标位置；本发明土建施工量少，有效利用自然浮力和重力，安装时无需借助大型起吊设备和船舶进行安装，本发明的结构简洁，可根据实际需求调整大小，施工方便省力，水上平台可调节吃水深度，提高了水上平台的安全性和可操作性，具有半浮动半固定功能，取水时可随水位自动上升，满足取表层水，避免淤泥或水草淤堵取水口。
附图说明
图1为本发明的水上浮动平台装置结构示意图。
图2为本发明中的浮箱单元模块结构示意图。
图3为本发明的浮箱单元模块主视图。
图4为本发明的浮箱单元模块左视图。
图5为本发明的浮箱单元模块连接示意图。
其中：1、浮箱平台；1-1、浮箱单元模块；1-2、浮力调节舱；1-3、充排水装置；1-4、充排气装置；1-5、连接法兰；2、导向套筒；3、导向架；3-1、导向立管；4、栓桩；5、取水管；6、潜水泵；7、水下地基；8、最高水位；9、高强螺栓。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1至图5所示，本发明提供一种技术方案：一种水上浮动平台装置，包括水面的浮箱平台1和水中的导向装置，导向装置下端伸入水下地基7固定，浮箱平台1与导向装置活动连接，通过导向装置导向，浮箱平台1上设置有可调节浮箱平台1吃水深度的充排水装置1-3与充排气装置1-4，浮箱平台1上设置有取水装置。取水装置为取水管5和潜水泵6，能够实现取水口始终距水面一定距离，满足表层取水并防止淤泥或水草淤堵取水口。浮箱平台1由至少由四个浮箱单元模块1-1组成，根据实际需求，可通过浮箱单元模块1-1的组装数量来调整浮箱平台1的大小，浮箱平台1四个角的浮箱单元模块1-1上设置有与导向装置活动连接的连接装置，连接装置为贯穿浮箱单元模块1-1的导向套筒2。
浮箱平台1为钢箱梁结构，根据制造运输需求分为若干个浮箱单元模块1-1，现场通过高强螺栓9将若干个浮箱单元模块1-1连接组装成浮箱平台1整体，浮箱单元模块1-1内部设置有两个独立的浮力调节舱1-2，两个浮力调节舱1-2采用上层、下层的结构布置，分为上、下层两个通舱，可以保证浮力的稳定。浮箱单元模块1-1顶部与底部的四周分别设置有连接法兰1-5，浮箱单元模块1-1通过四周的连接法兰1-5和高强螺栓9相连接。浮箱单元模块1-1顶部与底部的连接法兰1-5之间预留安装空间，可进人安装高强螺栓9。浮力调节舱1-2连接充排水装置1-3与充排气装置1-4，充排水装置1-3与充排气装置1-4设置在安装空间处并分别与浮力调节舱1-2的侧部连接。充排水装置1-3与充排气装置1-4分别为两套独立的管路，充排气装置1-4包括充排气管路与充排气管路顶部连接的气泵，充排水装置1-3包括充排水管路与充排水管路顶部连接的水泵；充排气管路与充排水管路的顶部伸出浮箱单元模块1-1的顶部分别连接气泵与水泵；充排气管路与浮力调节舱1-2连通的位置靠近浮力调节舱1-2的上部，充排水管路与浮力调节舱1-2连通的位置靠近浮力调节舱1-2的下部，可以保证浮力调节舱1-2能充分的排水排气。每个浮箱单元模块1-1上设置有两套充排气管路与两套充排水管路，浮箱单元模块1-1较长边的一侧的两端分别设置有一套充排气管路，另一侧的两端分别设置有一套充排水管路。充排气管路和充排水管路分别与上层的浮力调节舱1-2和下层的浮力调节舱1-2独立连接，上下层独立有利于保证浮箱平台1始终处于水平状态，防止局部漏水失去平衡而倾覆。
导向装置包括拴桩4和临时固定的导向架3，拴桩4与导向架3的下端均插入水下地基7固定，导向架3由钢管焊接而成，导向架3由四根导向立管3-1与导向立管3-1之间的横杆构成，导向立管3-1为中部贯通结构，拴桩4穿过导向立管3-1，留有较小的间隙，本实施例优选设置有四根拴桩4分别穿过四根导向立管3-1，导向立管3-1与拴桩4的截面形式和尺寸相匹配，拴桩4上端露出水面，高度满足最高水位8时仍对浮箱平台1限位；拴桩4下端深入水下地基7中固定，其入土深度满足浮箱平台1在水平力作用下的稳定要求。导向套筒2的内径大于导向立管3-1的外径与拴桩4的外径，导向套筒2内设置有润滑轴套，以减小套筒与栓桩的摩擦。浮箱平台1可漂浮在水面上，当水位上升时，在向上的浮托力作用下，使浮箱平台1沿栓桩爬升，且栓桩限制浮箱平台1水平飘移；当水位下降时，浮箱平台1在向下的自重作用下，浮箱平台1沿栓桩下滑，始终保持浮箱平台1跟随水位变动。
本发明还提供一种水上浮动平台装置的安装方法，使用上述的水上浮动平台装置，包括以下步骤：
步骤一：将导向架3穿设在浮箱平台1底部，用导向架3的四根导向立管3-1穿过浮箱平台1四个角的四个导向套筒2，导向架3随浮箱平台1漂浮在水面，通过小型船只将浮箱平台1拖至目标位置，浮箱平台1充水排气，利用重力将导向架3压入水下地基7，浮箱平台1与导向架3一起临时固定在水底。
步骤二：下放空心的钢管，下放的钢管为现场分段焊接，每段的长度不超过3米，钢管的两端开坡口，便于焊接；钢管截面为圆形，与导向套筒2、导向架3的截面相对应，并穿过浮箱平台1的导向套筒2和导向架3的立管接触水下地基7，根据最大水深进行现场焊缝拼接，在钢管内部的地基通过高压射水钻孔并将钢管沉入地基。
步骤三：上浮浮箱平台1，在钢管的顶部加装临时吊耳，利用钢丝绳柔性连接钢管顶部与浮箱平台1，浮箱平台1充水排气利用重力反复下压钢管，直至钢管下压至满足要求的深度，保证入土深度满足浮箱平台1在水平作用力下的稳定要求；钢管的上端露出水面，高度满足浮箱平台1在最大水位时上浮至最高位置，浮箱平台1仍套设在钢管上。
步骤四：利用泥浆泵将钢管内部空间的泥水清空，并浇筑混凝土，最终形成钢包混凝土结构的拴桩4，并完成施工后的养护。
步骤五：将插入水下地基7的导向架3与拴桩4固定连接，一起固定在水下地基7中，导向架3作为拴桩4的基础保护结构。
本发明土建施工量少，有效利用自然浮力和重力，安装时无需借助大型起吊设备和船舶进行安装；本发明的结构简洁，可根据实际需求调整大小，施工方便省力，水上平台可调节吃水深度，提高了水上平台的安全性和可操作性，具有半浮动半固定功能，取水时可随水位自动上升，满足取表层水，避免淤泥或水草淤堵取水口。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，需要理解的是，术语“中心”、“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为基于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。
Claims (10)
1.一种水上浮动平台装置，其特征在于，包括水面的浮箱平台和水中的导向装置，所述导向装置下端伸入水下地基固定，所述浮箱平台与导向装置活动连接，通过所述导向装置导向，所述浮箱平台上设置有可调节浮箱平台的吃水深度的充排水装置与充排气装置，所述浮箱平台上设置有取水装置。
2.根据权利要求1所述的水上浮动平台装置，其特征在于，所述浮箱平台由至少由四个浮箱单元模块组成，所述浮箱平台四个角的浮箱单元模块上设置有与导向装置活动连接的连接装置。
3.根据权利要求2所述的水上浮动平台装置，其特征在于，所述浮箱单元模块内部设置有两个独立的浮力调节仓，两个所述浮力调节仓采用上层、下层的结构布置，所述浮力调节仓连接充排水装置与充排气装置。
4.根据权利要求3所述的水上浮动平台装置，其特征在于，所述浮箱单元模块顶部与底部的四周分别设置有连接法兰，所述浮箱单元模块通过四周的连接法兰和螺栓相连接。
5.根据权利要求4所述的水上浮动平台装置，其特征在于，所述浮箱单元模块顶部与底部的连接法兰之间预留安装空间，所述充排水装置与充排气装置设置在安装空间处并分别与所述浮力调节仓的侧部连接。
6.根据权利要求5所述的水上浮动平台装置，其特征在于，所述充排气装置包括充排气管路与充排气管路顶部连接的气泵；所述充排水装置包括充排水管路与充排水管路顶部连接的水泵；所述充排气管路与浮力调节仓连通的位置靠近浮力调节仓的上部，所述充排水管路与浮力调节仓连通的位置靠近浮力调节仓的下部。
7.根据权利要求2所述的水上浮动平台装置，其特征在于，所述导向装置包括拴桩和临时固定的导向架，所述拴桩与导向架的下端均插入水下地基固定，所述导向架由四根导向立管与导向立管之间的横杆构成，所述导向立管为中部贯通结构，所述拴桩穿过所述导向立管，所述拴桩上端露出水面，高度满足最高水位时仍对浮箱平台限位。
8.根据权利要求7所述的水上浮动平台装置，其特征在于，所述连接装置为贯穿浮箱单元模块的导向套筒，所述导向套筒的内径大于所述导向立管的外径与拴桩的外径，所述导向套筒内设置有润滑轴套。
9.一种水上浮动平台装置的安装方法，其特征在于，使用权利要求1至8任一所述的水上浮动平台装置，包括以下步骤：
步骤一：将导向架穿设在浮箱平台底部，导向架随浮箱平台拖至目标位置后，浮箱平台充水排气利用重力将导向架压入水下地基并一起临时固定在水底；
步骤二：下放空心的钢管，并穿过浮箱平台的导向套筒和导向架的立管接触水下地基，
在钢管内部的地基打孔并将钢管沉入地基；
步骤三：上浮浮箱平台，柔性连接钢管顶部与浮箱平台，浮箱平台充水排气利用重力反复下压钢管，直至钢管下压至满足要求的深度，钢管的上端露出水面，高度满足浮箱平台在最大水位时上浮至最高位置，浮箱平台仍套设在钢管上；
步骤四：将钢管内部空间的泥水清空，并浇筑混凝土，最终形成钢包混凝土的拴桩；
步骤五：将导向架与拴桩固定连接，一起固定在水下地基中。
10.根据权利要求9所述的水上浮动平台装置的安装方法，其特征在于，所述步骤二中下放的钢管为现场分段焊接，每段的长度不超过3米，钢管的两端开坡口。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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