CN118007576A - 重力式码头沉箱填砂装置及其填砂方法 - Google Patents
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Abstract
重力式码头沉箱填砂装置及其填砂方法，涉及重力式码头沉箱填砂施工技术领域，具体为一种重力式码头沉箱填砂施工装置及其填砂方法。包括填砂管、进水管和砂水混合管，所述填砂管为漏斗状结构，填砂管的底部设置有填砂斜管，填砂管的下端设置在支撑架上；所述砂水混合管一侧边设置有进水管，砂水混合管另一侧边设置有出砂管，砂水混合管的上端通过填砂斜管连通填砂管。本发明能够在沉箱填砂、长距离输沙范围内应用，以陆上填砂代替海上填砂，能够减小海况对沉箱填砂施工的限制，减少船舶的使用，提高施工效率，降低施工成本。
Description
技术领域
本发明涉及重力式码头沉箱填砂施工技术领域，具体为一种重力式码头沉箱填砂装置及其填砂方法。
背景技术
由于重力式码头靠其自身重量维持稳定，因此对地基承载能力要求较高。重力式码头主体大部分采用沉箱墩式结构，在沉箱安装完成后需要对沉箱内部填石或填砂，保证沉箱有足够的自重维持自身稳定。目前，重力式码头沉箱填砂主要采用船载装载机或挖掘机填砂的工艺，其甲板驳靠岸由装载机填入砂料，装完后甲板驳移位至重力式码头沉箱一侧，由甲板驳上装载机或挖掘机将船上的砂料填入重力式码头沉箱。此工艺受海况影响大，需要多艘船舶流水作业，所需费用高，成本大。
发明内容
本发明目的在于提供一种重力式码头沉箱填砂装置，以达到减小海况对沉箱填砂施工的限制，提高施工效率，降低施工成本的目的。
本发明所提供的重力式码头沉箱填砂装置，包括填砂管、进水管和砂水混合管，所述填砂管为漏斗状结构，填砂管的底部设置有填砂斜管，填砂管的下端设置在支撑架上；所述砂水混合管一侧边设置有进水管，砂水混合管另一侧边设置有出砂管，砂水混合管的上端通过填砂斜管连通填砂管；所述支撑架包括四个支撑杆，四个支撑杆的上端均与填砂管的下端焊接，左侧两个支撑杆的下端均通过固定杆与进水管焊接，右侧两个支撑杆的下端均通过固定杆与砂水混合管焊接。
进一步，所述填砂管的侧边还设置有辅助进水管。
进一步，所述砂水混合管和出砂管设置有阶梯状缓冲管。
进一步，所述进水管的后端设置有进水窄管，进水管通过进水窄管连通砂水混合管。
进一步，所述支撑架由槽钢焊接制成；所述填砂管的顶部进沙口为直径4m的圆柱形结构，距离填砂管顶部2m处的侧边与辅助进水管相连；所述辅助进水管为直径0.8m的钢管制成。
一种重力式码头沉箱填砂装置的填砂方法，包括以下步骤：
步骤1，制作重力式码头沉箱填砂装置：将重力式码头沉箱填砂装置结构在陆地加工厂加工制作完毕，再采用吊车将其吊放至指定区域，并将其调整位置固定好；
步骤2，将水泵、水带与步骤1的重力式码头沉箱填砂装置连接固定好，水泵入水口接入海水，并对其进行试运行，保证其运转正常；
步骤3，将出砂管的出砂口通过引导管输出端分别对准需填筑沉箱舱格；
步骤4，沉箱内填砂施工，砂料放置在场地的原料存储区，砂料通过装载机运输至填砂管，砂料通过自重与海水进行混合，通过水泵提供的水流运送至指定舱格；
步骤5，重复上述步骤3～4依次将所有的沉箱舱格填满，完成整个填砂作业。
进一步，所述步骤4，在装载机铲斗正式将砂料填入填砂管进行吹砂作业前，先进行吹水试验，调试进水窄管的水流速度为1500m3/h、调试辅助进水管的水流速度为250m3/h；吹水试验完成后，开始进行吹砂作业；砂料分为粗砂、细砂分别放置在场地的原料存储区，砂料通过现场装载机铲斗运输细沙至填砂管，保持进水窄管的水流速度为1500m3/h、调试辅助进水管的水流速度为250m3/h，细沙通过自重与海水进行混合，不断加大细沙与水的比例，使水砂混合初始流速控制在1700m3/h至1750m3/h，通过水砂混合流速输送至指定舱格中。
进一步，所述步骤5，当水砂混合流速稳定在约1700m3/h至1750m3/h范围内，通过装载机铲斗运输粗砂至填砂管，不断增加粗砂与水的比例，减少细砂与水比例，直至全部为粗砂与水的状态为止，同时保证水砂混合流速稳定在约1700m3/h至1750m3/h范围内，保持粗砂吹填施工；重复上述步骤3～4依次将本排沉箱舱格全部填满。
进一步，还包括以下步骤：
步骤6，停止用装载机运输粗砂至填砂管，停止水泵运转，调节增加出水管引导管带长度至第二排沉箱舱格，启动水泵，调试进水窄管的水流速度为1500m3/h、调试辅助进水管的水流速度为250m3/h，通过装载机运输细沙至填砂管，细沙通过自重与海水进行混合，不断加大细沙与水的比例，使水砂混合初始流速控制在约为1700m3/h至1750m3/h，通过水砂混合流速输送至指定舱格；
步骤7，增加粗砂与水的比例，减少细砂与水的比例，直至全部为粗砂为止，保持粗砂吹填施工；
步骤8，重复上述步骤6～7依次将全部沉箱舱格全部填满，完成整个填砂作业。
进一步，所述步骤7，当水砂混合流速稳定在1700m3/h至1750m3/h，通过装载机铲斗运输粗砂至填砂管，不断增加粗砂与水的比例，减少细砂与水的比例，直至全部为粗砂为止，同时保证水砂混合流速稳定在1700m3/h至1750m3/h范围内，保持粗砂吹填施工。
本发明的技术效果和优点：
(1)本发明无需采用船载装载机或挖掘机填砂，能够在沉箱填砂、长距离输沙范围内应用，以陆上填砂代替海上填砂，能够减小海况对沉箱填砂施工的限制，减少船舶的使用，提高施工效率，降低施工成本。
(2)本发明装置及填砂方法能够适用沉箱尺寸大，能够不受沉箱的高度影响进行施工，并可针对沉箱内砂料的规格进行调整选择，满足工程质量的需求，能够显著提升施工效率，降低安全风险，有效进行成品保护，降低施工成本。
附图说明
附图部分公开了本发明具体实施例，其中，
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的填砂管、进水管、砂水混合管和出砂管的结构示意图；
图3是本发明的支撑架的结构侧视图；
图4是本发明的使用状态图；
附图标记：1、填砂管；11、填砂斜管；12、辅助进水管；2、进水管；21、进水窄管；3、砂水混合管；31、阶梯状缓冲管；4、出砂管；5、支撑架；51、支撑杆；52、固定杆；6、重力式码头沉箱；7、水泵。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
如图1-3所示，本发明所提供的重力式码头沉箱填砂装置，包括填砂管1、进水管2和砂水混合管3，填砂管1为漏斗状结构，填砂管1的底部设置有填砂斜管11，填砂管1的下端设置在支撑架5上；砂水混合管3一侧边设置有进水管2，砂水混合管3另一侧边设置有出砂管4，砂水混合管3的上端通过填砂斜管11连通填砂管1。
如图4所示，本发明在使用时，首先，将支撑架5放置在距离填砂重力式码头沉箱6近并地面水平的岸边上，且出砂管4放置在重力式码头沉箱的上方。然后，将进水管2通过法兰盘和水泵连接管连接水泵7；再后，通过装载机将砂填入填砂管1中，砂通过填砂斜管11进入砂水混合管3，进水管2的水流为填砂斜管11下落的砂提供水平冲击力，使砂水混合管3中的砂和水通过出砂管4打入重力式码头沉箱6内。本发明无需采用船载装载机或挖掘机填砂，以陆上填砂代替海上填砂，能够减小海况对沉箱填砂施工的限制，减少船舶的使用，提高施工效率，降低施工成本。
本发明所提供的重力式码头沉箱填砂装置的工作原理：将该装置放置距离填砂重力式码头沉箱6近并地面水平的岸边上，出砂管4朝向需填砂重力式码头沉箱6，进水管2与辅助进水管12分别接入水泵7。用装载机将砂填入填砂管1，同时启动水泵7，砂在自重的作用下落入砂水混合管3后，受到进水管2水平冲击力的作用，从出砂管4射出，准确填入所需填砂的重力式码头沉箱6中。出砂的距离根据本装置与重力式码头沉箱6的实际距离调节水泵功率完成。
本发明所提供的重力式码头沉箱填砂装置，填砂管1、进水管2、砂水混合管3和出砂管为管状结构，可以有效完成中粗砂远距离输送。相较于以往采用船载装载机或挖掘机填砂的水工工程中水上打砂方法，本装置以填砂管1、进水管2、砂水混合管3和出砂管4等钢筒结构为主体，填砂管1填中粗砂，砂通过填砂斜管11呈一定角度落入砂水混合管3；进水管2连接水泵7，通过水泵7的冲击力将填砂管1落下来的砂送往出砂管4一侧输出，从而达到在陆上向重力式码头沉箱6填砂目的，可以有效提高重力式码头沉箱填砂效率，减少船机使用，降低施工成本。本装置以陆上填砂代替海上填砂，减少了施工过程中船舶的使用，有效降低了施工成本。并且陆上填砂相较于海上填砂受天气影响较小，可以大大提高工作效率，保障施工安全。
实施例2：
本发明的支撑架5包括四个支撑杆51，四个支撑杆51的上端均与填砂管1的下端焊接，左侧两个支撑杆51的下端均通过固定杆52与进水管2焊接，右侧两个支撑杆51的下端均通过固定杆52与砂水混合管3焊接。支撑架5将填砂管1、进水管2、砂水混合管3和出砂管4固定在重力式码头沉箱6的箱壁上，便于对重力式码头沉箱6内部填石或填砂，提高施工效率。
实施例3：
本发明的填砂管1的侧边还设置有辅助进水管12。辅助进水管12的水流为填砂管1顶部下落的砂提供水平冲击力，防止砂堆积，提高施工效率。
实施例4：
本发明的砂水混合管3和出砂管4设置有阶梯状缓冲管31。阶梯状缓冲管31使砂图的移动方面与水流方向一致并不在砂水混合管3和出砂管4的底部产生堆积。
实施例5：
本发明的进水管2的后端设置有进水窄管21，进水管2通过进水窄管21连通砂水混合管3。进水窄管21可以增加进水管2的水流流速，便于将砂水混合管3中的砂和水通过出砂管4打入重力式码头沉箱6内，提高施工效率，降低施工成本。
实施例6：
本发明所提供的重力式码头沉箱填砂装置，填砂管1的底部以焊接方式与支撑架5相连，支撑架5由槽钢焊接制成，为填砂管1、进水管2、砂水混合管3和出砂管4提供支撑作用。填砂管1的顶部进沙口为直径4m的圆柱形结构，距离填砂管1顶部2m处的侧边与辅助进水管12相连。辅助进水管12为直径0.8m的钢管制成。进水管2的进水口为直径2m的钢管制成。出砂管4为直径1.8m的钢管制成，出砂管4朝向重力式码头沉箱6顶部，使砂准确降落到重力式码头沉箱6格仓内。
实施例7：
一种重力式码头沉箱填砂装置的填砂方法，包括以下步骤：
步骤1，制作重力式码头沉箱填砂装置：将重力式码头沉箱填砂装置结构在陆地加工厂加工制作完毕，再采用吊车将其吊放至指定区域，并将其调整位置固定好；
步骤2，将水泵、水带与步骤1的重力式码头沉箱填砂装置连接固定好，水泵入水口接入海水，并对其进行试运行，保证其运转正常；
步骤3，将出砂管4的出砂口通过引导管输出端分别对准需填筑沉箱舱格；
步骤4，沉箱内填砂施工，砂料放置在场地的原料存储区，砂料通过装载机运输至填砂管1，砂料通过自重与海水进行混合，通过水泵提供的水流运送至指定舱格；
步骤5，重复上述步骤3～4依次将所有的沉箱舱格填满，完成整个填砂作业。
实施例8：
一种重力式码头沉箱填砂装置的填砂方法，具体包括以下步骤：
步骤1，制作重力式码头沉箱填砂装置：将重力式码头沉箱填砂装置结构在陆地加工厂加工制作完毕，再采用吊车将其吊放至指定区域，并将其调整位置固定好；
步骤2，分别将两台水泵7、两条水带通过法兰盘与步骤1的重力式码头沉箱填砂装置的进水窄管21及辅助进水管12连接固定好，水泵入水口接入海水，并对其进行试运行，保证其运转正常；
步骤3，将出砂管4的出砂口通过引导管输出端分别对准需填筑沉箱舱格6；
步骤4，在装载机铲斗正式将砂料填入填砂管进行吹砂作业前，先进行吹水试验，调试进水窄管21的进水口水流速度为1500m3/h、调试辅助进水管12的进水口水流速度为250m3/h；吹水试验完成后，开始进行吹砂作业；砂料分为粗砂、细砂分别放置在场地的原料存储区，砂料通过现场装载机铲斗运输细沙至填砂管1，保持进水窄管21的水流速度约为1500m3/h、调试辅助进水管12的水流速度约为250m3/h，细沙通过自重与海水进行混合，不断加大细沙与水的比例，使水砂混合初始流速控制在约为1700m3/h至1750m3/h，通过水砂混合流速输送至指定舱格6中；
步骤5，当水砂混合流速稳定在约1700m3/h至1750m3/h范围内，通过装载机铲斗运输粗砂至填砂管，不断增加粗砂与水的比例，减少细砂与水比例，直至全部为粗砂与水的状态为止，同时保证水砂混合流速稳定在约1700m3/h至1750m3/h范围内，保持粗砂吹填施工；重复上述步骤3～4依次将本排沉箱舱格全部填满；
步骤6，停止用装载机运输粗砂至填砂管，停止水泵运转，调节增加出水管引导管带长度至第二排沉箱舱格，启动水泵，调试进水窄管21的进水口水流速度为1500m3/h、调试辅助进水管12的进水口水流速度为250m3/h，通过装载机运输细沙至填砂管，细沙通过自重与海水进行混合，不断加大细沙与水的比例，使水砂混合初始流速控制在约为1700m3/h至1750m3/h，通过水砂混合流速输送至指定舱格。
步骤7，步骤7，增加粗砂与水的比例，减少细砂与水的比例，直至全部为粗砂为止，保持粗砂吹填施工；
步骤8，重复上述步骤6～7依次将全部沉箱舱格全部填满，完成整个填砂作业。
实施例9：
一种重力式码头沉箱填砂装置的填砂方法，具体包括以下步骤：
步骤1，制作重力式码头沉箱填砂装置：将重力式码头沉箱填砂装置结构在陆地加工厂加工制作完毕，再采用吊车将其吊放至指定区域，并将其调整位置固定好；
步骤2，分别将两台水泵7、两条水带通过法兰盘与步骤1的重力式码头沉箱填砂装置的进水窄管21及辅助进水管12连接固定好，水泵入水口接入海水，并对其进行试运行，保证其运转正常；
步骤3，将出砂管4的出砂口通过引导管输出端分别对准需填筑沉箱舱格6；
步骤4，在装载机铲斗正式将砂料填入填砂管进行吹砂作业前，先进行吹水试验，调试进水窄管21的进水口水流速度为1500m3/h、调试辅助进水管12的进水口水流速度为250m3/h；吹水试验完成后，开始进行吹砂作业；砂料分为粗砂、细砂分别放置在场地的原料存储区，砂料通过现场装载机铲斗运输细沙至填砂管1，保持进水窄管21的水流速度约为1500m3/h、调试辅助进水管12的水流速度约为250m3/h，细沙通过自重与海水进行混合，不断加大细沙与水的比例，使水砂混合初始流速控制在约为1700m3/h至1750m3/h，通过水砂混合流速输送至指定舱格6中；
步骤5，当水砂混合流速稳定在约1700m3/h至1750m3/h范围内，通过装载机铲斗运输粗砂至填砂管，不断增加粗砂与水的比例，减少细砂与水比例，直至全部为粗砂与水的状态为止，同时保证水砂混合流速稳定在约1700m3/h至1750m3/h范围内，保持粗砂吹填施工；重复上述步骤3～4依次将本排沉箱舱格全部填满；
步骤6，停止用装载机运输粗砂至填砂管，停止水泵运转，调节增加出水管引导管带长度至第二排沉箱舱格，启动水泵，调试进水窄管21的水流速度为1500m3/h、调试辅助进水管12的进水口水流速度为250m3/h，通过装载机运输细沙至填砂管，细沙通过自重与海水进行混合，不断加大细沙与水的比例，使水砂混合初始流速控制在约为1700m3/h至1750m3/h，通过水砂混合流速输送至指定舱格；
步骤7，当水砂混合流速稳定在约1700m3/h至1750m3/h，通过装载机铲斗运输粗砂至填砂管，不断增加粗砂与水的比例，减少细砂与水的比例，直至全部为粗砂为止，同时保证水砂混合流速稳定在约1700m3/h至1750m3/h范围内，保持粗砂吹填施工；
步骤8，重复上述步骤6～7依次将全部沉箱舱格全部填满，完成整个填砂作业。
Claims (10)
1.一种重力式码头沉箱填砂装置，包括填砂管(1)、进水管(2)和砂水混合管(3)，其特征是，所述填砂管(1)为漏斗状结构，填砂管(1)的底部设置有填砂斜管(11)，填砂管(1)的下端设置在支撑架(5)上；所述砂水混合管(3)一侧边设置有进水管(2)，砂水混合管(3)另一侧边设置有出砂管(4)，砂水混合管(3)的上端通过填砂斜管(11)连通填砂管(1)；所述支撑架(5)包括四个支撑杆(51)，四个支撑杆(51)的上端均与填砂管(1)的下端焊接，左侧两个支撑杆(51)的下端均通过固定杆(52)与进水管(2)焊接，右侧两个支撑杆(51)的下端均通过固定杆(52)与砂水混合管(3)焊接。
2.根据权利要求1所述的重力式码头沉箱填砂装置，其特征是，所述填砂管(1)的侧边还设置有辅助进水管(12)。
3.根据权利要求1所述的重力式码头沉箱填砂装置，其特征是，所述砂水混合管(3)和出砂管(4)设置有阶梯状缓冲管(31)。
4.根据权利要求1所述的重力式码头沉箱填砂装置，其特征是，所述进水管(2)的后端设置有进水窄管(21)，进水管(2)通过进水窄管(21)连通砂水混合管(3)。
5.根据权利要求1所述的重力式码头沉箱填砂装置，其特征是，所述支撑架(5)由槽钢焊接制成；所述填砂管(1)的顶部进沙口为直径4m的圆柱形结构，距离填砂管(1)顶部2m处的侧边与辅助进水管(12)相连；所述辅助进水管(12)为直径0.8m的钢管制成。
6.根据权利要求1～5任一项所述的重力式码头沉箱填砂装置的填砂方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤1，制作重力式码头沉箱填砂装置：将重力式码头沉箱填砂装置结构在陆地加工厂加工制作完毕，再采用吊车将其吊放至指定区域，并将其调整位置固定好；
步骤2，将水泵、水带与步骤1的重力式码头沉箱填砂装置连接固定好，水泵入水口接入海水，并对其进行试运行，保证其运转正常；
步骤3，将出砂管(4)的出砂口通过引导管输出端分别对准需填筑沉箱舱格；
步骤4，沉箱内填砂施工，砂料放置在场地的原料存储区，砂料通过装载机运输至填砂管(1)，砂料通过自重与海水进行混合，通过水泵提供的水流运送至指定舱格；
步骤5，重复上述步骤3～4依次将所有的沉箱舱格填满，完成整个填砂作业。
7.根据权利要求6所述的重力式码头沉箱填砂装置的填砂方法，其特征是，所述步骤4，在装载机铲斗正式将砂料填入填砂管进行吹砂作业前，先进行吹水试验，调试进水窄管(21)的水流速度为1500m3/h、调试辅助进水管(12)的水流速度为250m3/h；吹水试验完成后，开始进行吹砂作业；砂料分为粗砂、细砂分别放置在场地的原料存储区，通过现场装载机铲斗运输细沙至填砂管1，保持进水窄管(21)的水流速度为1500m3/h、调试辅助进水管(12)的水流速度为250m3/h，细沙通过自重与海水进行混合，不断加大细沙与水的比例，使水砂混合初始流速控制在为1700m3/h至1750m3/h，通过水砂混合流速输送至指定舱格6中。
8.根据权利要求6所述的重力式码头沉箱填砂装置的填砂方法，其特征是，所述步骤5，当水砂混合流速稳定在1700m3/h至1750m3/h范围，通过装载机铲斗运输粗砂至填砂管，不断增加粗砂与水的比例，减少细砂与水比例，直至全部为粗砂与水的状态为止，同时保证水砂混合流速稳定在1700m3/h至1750m3/h范围内，保持粗砂吹填施工；重复上述步骤3～4依次将本排沉箱舱格全部填满。
9.根据权利要求6所述的重力式码头沉箱填砂装置的填砂方法，其特征是，还包括以下步骤：
步骤6，停止用装载机运输粗砂至填砂管，停止水泵运转，调节增加出水管引导管带长度至第二排沉箱舱格，启动水泵，调试进水窄管(21)的水流速度为1500m3/h、调试辅助进水管(12)的水流速度为250m3/h，通过装载机运输细沙至填砂管，细沙通过自重与海水进行混合，不断加大细沙与水的比例，使水砂混合初始流速控制在为1700m3/h至1750m3/h，通过水砂混合流速输送至指定舱格；
步骤7，增加粗砂与水的比例，减少细砂与水的比例，直至全部为粗砂为止，保持粗砂吹填施工；
步骤8，重复上述步骤6～7依次将全部沉箱舱格全部填满，完成整个填砂作业。
10.根据权利要求9所述的重力式码头沉箱填砂装置的填砂方法，其特征是，所述步骤7，当水砂混合流速稳定在1700m3/h至1750m3/h，通过装载机铲斗运输粗砂至填砂管，不断增加粗砂与水的比例，减少细砂与水的比例，直至全部为粗砂为止，同时保证水砂混合流速稳定在1700m3/h至1750m3/h范围内，保持粗砂吹填施工。
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2024
- 2024-03-08 CN CN202410268775.0A patent/CN118007576A/zh active Pending
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