柔性擋沙幕結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及港口及海岸工程，更加具體地說(shuō)，涉及一種主要針對(duì)淤泥質(zhì)和粉沙質(zhì)海岸上人工開(kāi)挖的港池及航道泥沙回淤問(wèn)題提出的柔性擋沙結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在淤泥質(zhì)和粉沙質(zhì)海岸上建港的最大問(wèn)題是港池和航道泥沙回淤。為了維持一定航道水深，港口營(yíng)運(yùn)單位每年需要花費(fèi)大量資金用于港池和航道的清淤。引起港池和內(nèi)航道泥沙淤積的來(lái)源有三個(gè)，一是潮流將口門外含沙水體帶入港內(nèi)落淤；二是港池和航道內(nèi)邊灘上的泥沙受波浪擾動(dòng)而起懸，風(fēng)浪過(guò)后落淤；三是導(dǎo)堤頂部越浪將堤外渾水帶入堤內(nèi)落淤，其中從口門外的來(lái)沙占主要部分。為了減少港池和航道泥沙回淤量，最有效的辦法就是將導(dǎo)沙堤延伸到泥沙活動(dòng)區(qū)以外。但隨著導(dǎo)堤向外海深水區(qū)延伸，導(dǎo)堤每延米造價(jià)迅速增加。傳統(tǒng)的拋石斜坡堤或直立堤結(jié)構(gòu)在水深-7m情況下，每延米造價(jià)大致在15?20萬(wàn)元，價(jià)格十分昂貴。因此，開(kāi)發(fā)一種既經(jīng)濟(jì)，又實(shí)用的擋沙結(jié)構(gòu)，不但具有巨大經(jīng)濟(jì)效益，而且也是海岸結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中拋石堤結(jié)構(gòu)造價(jià)昂貴的缺陷，提供一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的柔性擋沙幕結(jié)構(gòu)，通過(guò)隔斷港內(nèi)外水體交換來(lái)達(dá)到擋沙減淤的目的。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)目的通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0005]柔性擋沙幕結(jié)構(gòu)，包括幕身，在所述幕身的上端設(shè)置浮漂，在所述幕身的下端設(shè)置墜體，所述幕身、浮漂和墜體連接為一體。其中所述墜體與海底(或者河道底部)接觸，并固定且通過(guò)本身受重力和水平向摩阻力，起著穩(wěn)定整個(gè)結(jié)構(gòu)的作用；所述浮漂漂浮在水平面上，通過(guò)提供向上的浮力牽起幕身，從而形成一道隔水擋沙屏障；所述幕身選擇柔性材料，保證在水流波浪作用下能夠自由搖擺和傾斜，例如土工布，其斷裂強(qiáng)度要求根據(jù)當(dāng)?shù)爻绷鞑ɡ说葘?shí)際情況計(jì)算得出；等效孔徑的選取應(yīng)以有效阻擋淤泥通過(guò)為準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)有效擋沙。幕身與浮漂在波浪作用下可以自由搖擺。為了適應(yīng)高水位，幕身在垂向上的高度應(yīng)當(dāng)比當(dāng)?shù)刈畲笏畲?。浮漂采用密度較小，且有較大強(qiáng)度和剛度的灰塑管，兩端密封后，形成氣密結(jié)構(gòu)，價(jià)格也較低。底部墜體采用混凝土預(yù)制塊體，結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單。
[0006]擋沙幕結(jié)構(gòu)選擇若干墜體固定在海底；選擇若干浮漂進(jìn)行連接以組成整體浮漂。所述幕身、浮漂和墜體通過(guò)適當(dāng)機(jī)構(gòu)連接為一體，例如選擇幕身為柔性材料，例如土工布，選擇幕身包裹墜體和浮漂并進(jìn)行固定，這樣一來(lái)，利用幕身連接墜體和浮漂，以形成整體幕身結(jié)構(gòu)。
[0007]就整體擋沙幕結(jié)構(gòu)而言，還可以通過(guò)如下結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接:在浮漂下端設(shè)置帶有凹槽的浮漂連接端，在墜體上設(shè)置帶有凹槽的墜體連接端，幕身的上端安裝在浮漂連接端的凹槽中，并使用第一鎖定桿進(jìn)行固定，幕身的下端安裝在墜體連接端的凹槽中，并使用第二鎖定桿進(jìn)行固定。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明柔性擋沙幕結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，造價(jià)非常低廉，施工速度快，能適應(yīng)任何地基條件。以_7m水深處的傳統(tǒng)拋石堤與柔性擋沙幕相比，傳統(tǒng)拋石堤結(jié)構(gòu)每延米造價(jià)大約20萬(wàn)元，而柔性擋沙幕的造價(jià)經(jīng)初步測(cè)算約為1.2萬(wàn)元/每延米。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本發(fā)明柔性擋沙幕結(jié)構(gòu)示意圖(I )，其中I為浮漂，2為幕身，3為墜體，4為水平面，5為海底。
[0010]圖2是本發(fā)明柔性擋沙幕結(jié)構(gòu)示意圖(2)，其中I為浮漂，2為幕身，3為墜體，4為海底，5為第一鎖定桿,6為浮漂連接端,7為墜體連接端,8為第二鎖定桿。
[0011]圖3是本發(fā)明柔性擋沙幕結(jié)構(gòu)在高水位和低水位情況下的運(yùn)行方式，其中I 一 I為高水位情況下的浮漂，1- 2為低水位情況下的浮漂，2 — I為高水位情況下的幕身，2 -2為低水位情況下的幕身，3為墜體，4為海底。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0013]如附圖1所示本發(fā)明柔性擋沙幕結(jié)構(gòu)示意圖(1)，其中I為浮漂，2為幕身，3為墜體，4為水平面，5為海底。本發(fā)明柔性擋沙幕結(jié)構(gòu)，包括幕身，在所述幕身的上端設(shè)置浮漂，在所述幕身的下端設(shè)置墜體。所述墜體與海底接觸固定，并通過(guò)本身受重力和水平向摩阻力，起著穩(wěn)定整個(gè)結(jié)構(gòu)的作用；所述浮漂漂浮在水平面上，通過(guò)提供向上的浮力牽起幕身，從而形成一道隔水擋沙屏障。幕身、浮漂和墜體連接為一體，可選擇幕身包裹墜體和浮漂并進(jìn)行固定，這樣一來(lái)，利用幕身連接墜體和浮漂，以形成整體幕身結(jié)構(gòu)。
[0014]如附圖2所示本發(fā)明柔性擋沙幕結(jié)構(gòu)示意圖(2)，其中I為浮漂，2為幕身，3為墜體，4為海底，5為第一鎖定桿,6為浮漂連接端,7為墜體連接端,8為第二鎖定桿。就整體擋沙幕結(jié)構(gòu)而言，在浮漂下端設(shè)置帶有凹槽的浮漂連接端，在墜體上設(shè)置帶有凹槽的墜體連接端，幕身的上端安裝在浮漂連接端的凹槽中，并使用第一鎖定桿進(jìn)行固定，幕身的下端安裝在墜體連接端的凹槽中，并使用第二鎖定桿進(jìn)行固定。
[0015]所述幕身選擇柔性材料，保證在水流波浪作用下能夠自由搖擺和傾斜，例如土工布(市場(chǎng)上常見(jiàn)的長(zhǎng)纖維土工布、織造土工布、短纖維土工布)，其斷裂強(qiáng)度要求根據(jù)當(dāng)?shù)爻绷鞑ɡ说葘?shí)際情況計(jì)算得出，例如優(yōu)選不小于ΙΟΚΝ/m ;等效孔徑的選取應(yīng)以有效阻擋淤泥通過(guò)為準(zhǔn)，擋沙效果較好，例如毫米級(jí)的等效孔徑，在0.1 - 0.01_。就整體擋沙幕結(jié)構(gòu)而言，幕身與浮漂在波浪作用下可以自由搖擺。為了適應(yīng)高水位，幕身在垂向上的高度應(yīng)當(dāng)比當(dāng)?shù)刈畲笏畲?。浮漂采用密度較小，且有較大強(qiáng)度和剛度的灰塑管，兩端密封后，形成氣密結(jié)構(gòu)，價(jià)格也較低。底部墜體采用混凝土預(yù)制塊體，結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單。
[0016]如附圖3所示本發(fā)明柔性擋沙幕結(jié)構(gòu)在高水位和低水位情況下的運(yùn)行方式，其中1-1為高水位情況下的浮漂，1- 2為低水位情況下的浮漂，2 -1為高水位情況下的幕身，2 — 2為低水位情況下的幕身，3為墜體，4為海底。
[0017]淤泥和粉沙質(zhì)海岸泥沙運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律是波浪掀沙，潮流輸沙。進(jìn)入航道和港池內(nèi)的泥沙主要是由風(fēng)浪將岸灘上的泥沙擾動(dòng)起來(lái)，由潮流挾帶進(jìn)港落淤的。因此，只要將擋沙結(jié)構(gòu)延長(zhǎng)到深水區(qū)，并隔斷航道內(nèi)外水體的交換，航道內(nèi)回淤量即可大大減少，柔性擋沙幕的作用即是通過(guò)隔斷外部含沙水流與航道內(nèi)水體的交換，達(dá)到減淤目的。
[0018]本發(fā)明的擋沙幕是一種柔性結(jié)構(gòu)，不具備抵御波浪的能力。處于平衡位置的擋沙幕與浮漂不需要抵抗波浪力，只需隨波浪在平衡位置搖擺即可。在潮流作用下，幕身會(huì)向一偵撤限位置傾斜(如附圖3所示)。由于擋沙幕自身的柔性特點(diǎn)，對(duì)水流只起到引導(dǎo)作用，而非進(jìn)行強(qiáng)制抵抗，因此其受到的水流力也將遠(yuǎn)小于剛性結(jié)構(gòu)。即使與波浪作用疊加，其荷載也有限。但由于此時(shí)系幕身所受荷載的最不利狀態(tài)，應(yīng)保證該極限工況下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
[0019]擋沙幕結(jié)構(gòu)可以采用陸上預(yù)制和加工，水上安裝的施工方法。其中幕身和浮漂需要預(yù)先加工成型，混凝土墜體需要陸上預(yù)制。擋沙幕幕身與混凝土塊墜體的連接在水下完成。整個(gè)結(jié)構(gòu)施工工藝十分簡(jiǎn)單，只需對(duì)普通駁船進(jìn)行簡(jiǎn)單改造即可用于施工，施工速度也很快。
[0020]以上對(duì)本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說(shuō)明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡(jiǎn)單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)的等同替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.柔性擋沙幕結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括幕身，在所述幕身的上端設(shè)置浮漂，在所述幕身的下端設(shè)置墜體，所述幕身、浮漂和墜體連接為一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性擋沙幕結(jié)構(gòu)，其特征在于，在浮漂下端設(shè)置帶有凹槽的浮漂連接端，在墜體上設(shè)置帶有凹槽的墜體連接端，幕身的上端設(shè)置在浮漂連接端的凹槽中，并使用第一鎖定桿進(jìn)行固定，幕身的下端設(shè)置在墜體連接端的凹槽中，并使用第二鎖定桿進(jìn)行固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性擋沙幕結(jié)構(gòu)，其特征在于，將幕身包裹墜體和浮漂并進(jìn)行固定，利用幕身連接墜體和浮漂，以形成整體幕身結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1一 3之一所述的柔性擋沙幕結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述幕身為土工布，所述浮漂為灰塑管，所述墜體為混凝土預(yù)制塊體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4之一所述的柔性擋沙幕結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述幕身為長(zhǎng)纖維土工布、織造土工布或者短纖維土工布。
6.根據(jù)權(quán)利要求4之一所述的柔性擋沙幕結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述幕身斷裂強(qiáng)度根據(jù)當(dāng)?shù)爻绷鞑ɡ说葘?shí)際情況計(jì)算得出，優(yōu)選不小于ΙΟΚΝ/m ;等效孔徑的選取應(yīng)以有效阻擋淤泥通過(guò)為準(zhǔn)，擋沙效果較好，例如毫米級(jí)的等效孔徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6之一所述的柔性擋沙幕結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述毫米級(jí)的等效孔徑為 0.1 — 0.0lmnin
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了柔性擋沙幕結(jié)構(gòu)，包括幕身，在幕身的上下分布固定設(shè)置漂浮體和墜體，以形成一個(gè)整體。墜體受重力和水平向摩阻力，起著穩(wěn)定整個(gè)結(jié)構(gòu)的作用；浮漂通過(guò)提供向上的浮力牽起幕身，從而形成一道隔水擋沙屏障。在潮流作用下，幕身會(huì)向一側(cè)極限位置傾斜。由于擋沙幕自身的柔性特點(diǎn)，對(duì)水流只起到引導(dǎo)作用，而非進(jìn)行強(qiáng)制抵抗，其受到的水流力也將遠(yuǎn)小于剛性結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明柔性擋沙幕結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，造價(jià)非常低廉，施工速度快，能適應(yīng)任何地基條件。
【IPC分類】E02B8-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104863097
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410057418
【發(fā)明人】李紹武, 武慶衛(wèi)
【申請(qǐng)人】天津大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2014年2月20日