柔性挡沙幕结构.pdf

本发明公开了柔性挡沙幕结构，包括幕身，在幕身的上下分布固定设置漂浮体和坠体，以形成一个整体。坠体受重力和水平向摩阻力，起着稳定整个结构的作用；浮漂通过提供向上的浮力牵起幕身，从而形成一道隔水挡沙屏障。在潮流作用下，幕身会向一侧极限位置倾斜。由于挡沙幕自身的柔性特点，对水流只起到引导作用，而非进行强制抵抗，其受到的水流力也将远小于刚性结构。与现有技术相比，本发明柔性挡沙幕结构的优点是结构十分简单，造价非常低廉，施工速度快，能适应任何地基条件。

1.  柔性挡沙幕结构，其特征在于，包括幕身，在所述幕身的上端设置浮漂，在所述幕身的下端设置坠体，所述幕身、浮漂和坠体连接为一体。

2.  根据权利要求1所述的柔性挡沙幕结构，其特征在于，在浮漂下端设置带有凹槽的浮漂连接端，在坠体上设置带有凹槽的坠体连接端，幕身的上端设置在浮漂连接端的凹槽中，并使用第一锁定杆进行固定，幕身的下端设置在坠体连接端的凹槽中，并使用第二锁定杆进行固定。

3.  根据权利要求1所述的柔性挡沙幕结构，其特征在于，将幕身包裹坠体和浮漂并进行固定，利用幕身连接坠体和浮漂，以形成整体幕身结构。

4.  根据权利要求1－3之一所述的柔性挡沙幕结构，其特征在于，所述幕身为土工布，所述浮漂为灰塑管，所述坠体为混凝土预制块体。

5.  根据权利要求4之一所述的柔性挡沙幕结构，其特征在于，所述幕身为长纤维土工布、织造土工布或者短纤维土工布。

6.  根据权利要求4之一所述的柔性挡沙幕结构，其特征在于，所述幕身断裂强度根据当地潮流波浪等实际情况计算得出，优选不小于10KN/m；等效孔径的选取应以有效阻挡淤泥通过为准，挡沙效果较好，例如毫米级的等效孔径。

7.  根据权利要求6之一所述的柔性挡沙幕结构，其特征在于，所述毫米级的等效孔径为0.1－0.01mm。

柔性挡沙幕结构
技术领域
本发明涉及港口及海岸工程，更加具体地说，涉及一种主要针对淤泥质和粉沙质海岸上人工开挖的港池及航道泥沙回淤问题提出的柔性挡沙结构。
背景技术
在淤泥质和粉沙质海岸上建港的最大问题是港池和航道泥沙回淤。为了维持一定航道水深，港口营运单位每年需要花费大量资金用于港池和航道的清淤。引起港池和内航道泥沙淤积的来源有三个，一是潮流将口门外含沙水体带入港内落淤；二是港池和航道内边滩上的泥沙受波浪扰动而起悬，风浪过后落淤；三是导堤顶部越浪将堤外浑水带入堤内落淤，其中从口门外的来沙占主要部分。为了减少港池和航道泥沙回淤量，最有效的办法就是将导沙堤延伸到泥沙活动区以外。但随着导堤向外海深水区延伸，导堤每延米造价迅速增加。传统的抛石斜坡堤或直立堤结构在水深-7m情况下，每延米造价大致在15～20万元，价格十分昂贵。因此，开发一种既经济，又实用的挡沙结构，不但具有巨大经济效益，而且也是海岸结构创新。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，针对现有技术中抛石堤结构造价昂贵的缺陷，提供一种经济实用的柔性挡沙幕结构，通过隔断港内外水体交换来达到挡沙减淤的目的。
本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：
柔性挡沙幕结构，包括幕身，在所述幕身的上端设置浮漂，在所述幕身的下端设置坠体，所述幕身、浮漂和坠体连接为一体。其中所述坠体与海底（或者河道底部）接触，并固定且通过本身受重力和水平向摩阻力，起着稳定整个结构的作用；所述浮漂漂浮在 水平面上，通过提供向上的浮力牵起幕身，从而形成一道隔水挡沙屏障；所述幕身选择柔性材料，保证在水流波浪作用下能够自由摇摆和倾斜，例如土工布，其断裂强度要求根据当地潮流波浪等实际情况计算得出；等效孔径的选取应以有效阻挡淤泥通过为准，以实现有效挡沙。幕身与浮漂在波浪作用下可以自由摇摆。为了适应高水位，幕身在垂向上的高度应当比当地最大水深大。浮漂采用密度较小，且有较大强度和刚度的灰塑管，两端密封后，形成气密结构，价格也较低。底部坠体采用混凝土预制块体，结构十分简单。
挡沙幕结构选择若干坠体固定在海底；选择若干浮漂进行连接以组成整体浮漂。所述幕身、浮漂和坠体通过适当机构连接为一体，例如选择幕身为柔性材料，例如土工布，选择幕身包裹坠体和浮漂并进行固定，这样一来，利用幕身连接坠体和浮漂，以形成整体幕身结构。
就整体挡沙幕结构而言，还可以通过如下结构进行连接：在浮漂下端设置带有凹槽的浮漂连接端，在坠体上设置带有凹槽的坠体连接端，幕身的上端安装在浮漂连接端的凹槽中，并使用第一锁定杆进行固定，幕身的下端安装在坠体连接端的凹槽中，并使用第二锁定杆进行固定。
与现有技术相比，本发明柔性挡沙幕结构的优点是结构十分简单，造价非常低廉，施工速度快，能适应任何地基条件。以-7m水深处的传统抛石堤与柔性挡沙幕相比，传统抛石堤结构每延米造价大约20万元，而柔性挡沙幕的造价经初步测算约为1.2万元/每延米。
附图说明
图1是本发明柔性挡沙幕结构示意图（1），其中1为浮漂，2为幕身，3为坠体，4为水平面，5为海底。
图2是本发明柔性挡沙幕结构示意图（2），其中1为浮漂，2为幕身，3为坠体，4为海底，5为第一锁定杆，6为浮漂连接端，7为坠体连接端，8为第二锁定杆。
图3是本发明柔性挡沙幕结构在高水位和低水位情况下的运行方式，其中1－1为高 水位情况下的浮漂，1－2为低水位情况下的浮漂，2－1为高水位情况下的幕身，2－2为低水位情况下的幕身，3为坠体，4为海底。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
如附图1所示本发明柔性挡沙幕结构示意图（1），其中1为浮漂，2为幕身，3为坠体，4为水平面，5为海底。本发明柔性挡沙幕结构，包括幕身，在所述幕身的上端设置浮漂，在所述幕身的下端设置坠体。所述坠体与海底接触固定，并通过本身受重力和水平向摩阻力，起着稳定整个结构的作用；所述浮漂漂浮在水平面上，通过提供向上的浮力牵起幕身，从而形成一道隔水挡沙屏障。幕身、浮漂和坠体连接为一体，可选择幕身包裹坠体和浮漂并进行固定，这样一来，利用幕身连接坠体和浮漂，以形成整体幕身结构。
如附图2所示本发明柔性挡沙幕结构示意图（2），其中1为浮漂，2为幕身，3为坠体，4为海底，5为第一锁定杆，6为浮漂连接端，7为坠体连接端，8为第二锁定杆。就整体挡沙幕结构而言，在浮漂下端设置带有凹槽的浮漂连接端，在坠体上设置带有凹槽的坠体连接端，幕身的上端安装在浮漂连接端的凹槽中，并使用第一锁定杆进行固定，幕身的下端安装在坠体连接端的凹槽中，并使用第二锁定杆进行固定。
所述幕身选择柔性材料，保证在水流波浪作用下能够自由摇摆和倾斜，例如土工布（市场上常见的长纤维土工布、织造土工布、短纤维土工布），其断裂强度要求根据当地潮流波浪等实际情况计算得出，例如优选不小于10KN/m；等效孔径的选取应以有效阻挡淤泥通过为准，挡沙效果较好，例如毫米级的等效孔径，在0.1－0.01mm。就整体挡沙幕结构而言，幕身与浮漂在波浪作用下可以自由摇摆。为了适应高水位，幕身在垂向上的高度应当比当地最大水深大。浮漂采用密度较小，且有较大强度和刚度的灰塑管，两端密封后，形成气密结构，价格也较低。底部坠体采用混凝土预制块体，结构十分简单。
如附图3所示本发明柔性挡沙幕结构在高水位和低水位情况下的运行方式，其中1－1为高水位情况下的浮漂，1－2为低水位情况下的浮漂，2－1为高水位情况下的幕身，2－2为低水位情况下的幕身，3为坠体，4为海底。
淤泥和粉沙质海岸泥沙运动的基本规律是波浪掀沙，潮流输沙。进入航道和港池内 的泥沙主要是由风浪将岸滩上的泥沙扰动起来，由潮流挟带进港落淤的。因此，只要将挡沙结构延长到深水区，并隔断航道内外水体的交换，航道内回淤量即可大大减少，柔性挡沙幕的作用即是通过隔断外部含沙水流与航道内水体的交换，达到减淤目的。
本发明的挡沙幕是一种柔性结构，不具备抵御波浪的能力。处于平衡位置的挡沙幕与浮漂不需要抵抗波浪力，只需随波浪在平衡位置摇摆即可。在潮流作用下，幕身会向一侧极限位置倾斜（如附图3所示）。由于挡沙幕自身的柔性特点，对水流只起到引导作用，而非进行强制抵抗，因此其受到的水流力也将远小于刚性结构。即使与波浪作用叠加，其荷载也有限。但由于此时系幕身所受荷载的最不利状态，应保证该极限工况下结构的稳定。
挡沙幕结构可以采用陆上预制和加工，水上安装的施工方法。其中幕身和浮漂需要预先加工成型，混凝土坠体需要陆上预制。挡沙幕幕身与混凝土块坠体的连接在水下完成。整个结构施工工艺十分简单，只需对普通驳船进行简单改造即可用于施工，施工速度也很快。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。