防止沉坞坑淤积变浅的空箱充填方法及空箱充填结构与流程

本发明涉及港口工程、造船工程、船舶检修维护工程、船舶打捞和运输工程等技术领域，特别涉及一种防止沉坞坑淤积变浅的空箱充填方法及空箱充填结构。

背景技术：

沉坞坑是指江河湖海中由于水深不够，通过挖深河床或海床所形成的深坑，该深坑用于让浮船坞（浮船坞，简称浮坞，是一种主要用于修、造船的工程船舶，还可用于打捞沉船，运送深水船舶通过浅水的航道等）能下沉到必要的深度，以进行船舶制造、维修和检修工作，在其余时间内则闲置无用。

图1为一种典型沉坞坑的断面示意图，在其长度和宽度方向上，包括位于中间且底壁平坦的深水区101和位于四周边缘且底壁呈斜面或弧面的浅水过渡区102；深水区101为沉坞坑100的主要作业区。从深水区到天然河床或海床，采用分段缓坡形式，逐渐过渡，由此形成浅水过渡区，以减少泥沙塌落或淤积。沉坞坑也可以采用竖井式或u型等型式。

在沉坞坑深水区或浅水区闲置期内，由于沉坞坑很深，其附近的泥、土或沙，会在河道内水流、海域海流或者海浪或、风暴潮等动力的作用下向沉坞坑的深水区移动，并不再回到浅水区，最终造成沉坞坑的淤积变浅。

即便在沉坞坑工作期间，浅水过渡区的部分区域也处于空置状态，该区容易形成淤积变浅，并直接影响深水区的水深。

一般而言，沉坞坑内淤积的泥沙主要来源于两个方面，一方面是沉坞坑周围泥沙或土体在水动力或者自身重量作用下向沉坞坑深水区方向滑动而造成淤积；另一方面是海水中漂浮的泥沙随水流飘到沉坞坑上方后，因水动力减弱而下沉造成淤积。

沉坞坑一般以建设在海域居多，由于海域波浪和风暴潮挟带的能量非常强大，能带动的泥沙量很大，所以特别是在遇到台风的时候，很容易造成沉坞坑淤积，专业上称为骤淤。

沉坞坑淤积变浅后，对其功能和作用影响很大，浮船坞会因此无法下沉到指定的深度，进而无法进行船舶的制造、维修和检修工作。为此，需对变浅的沉坞坑进行清理。但沉坞坑一般很深，淤积的泥沙很难被清理，相应的清淤工程成本很高、耗费时间且存在环境污染问题。

沿海地区每年都有数次台风，给沉坞坑带来极大的淤积变浅风险，在无防止淤积措施的情况下，沉坞坑每年的疏浚或维护性泥沙清理费用极高，给沉坞坑所有者增加极大的经营和管理成本。

简而言之，常规的沉坞坑清淤采用疏浚法，存在诸如增加水体污染、施工成本高、疏浚土处置难和存放难等不足之处。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提出一种防止沉坞坑淤积变浅的空箱充填方法及空箱充填结构，旨在防止沉坞坑淤积变浅。

为实现上述目的，本发明提出一种防止沉坞坑淤积变浅的空箱充填方法，包括如下步骤：

s1、在水面位于沉坞坑的深水区上方的区域铺设第一层由预定数量的箱体拼装连接而成的空箱组，所述箱体内部中空形成腔室，箱体的箱壁开设连通腔室的通孔，腔室充水后可浮于水面，第一层空箱组的竖向投影面积或范围与深水区的底壁面积或范围相适；

s2、在第一层空箱组上铺设第二层由预定数量的箱体拼装连接而成的空箱组，第一层空箱组在第二层空箱组的重力作用下，可下沉预定深度；

s3、按步骤s2重复操作至深水区上方的空箱组的总高度与深水区的深度相适，或者空箱组总高度略大于沉坞坑的深度，形成深水箱组，经通孔向箱体的腔室放置配重以使深水箱组下沉至与深水区底壁抵触，完成深水区的深水箱组的充填操作；充填后箱体组高度与沉坞坑高度相适，或者略大于该高度；

s4、在沉坞坑的长度和宽度方向上将深水区四周的浅水区划分成至少一个浅水待填区域，在水面位于最靠近深水区的浅水待填区域的上方参照步骤s1至s3的方式操作，完成该浅水待填区域的浅水箱组充填操作；

s5、在沉坞坑的长度和宽度方向上，以深水区为参照，由近至远的顺序，按步骤s4操作，完成浅水区所有浅水待填区域的浅水箱组充填操作，最终完成防止沉坞坑淤积变浅的空箱组充填工作；充填后箱体组高度与沉坞坑深度相适，或者略大于该深度。

本发明还提出一种防止沉坞坑淤积变浅的空箱充填结构，包括用于充填深水区的深水箱组和位于深水区四周并用于充填浅水区的浅水箱组。所述深水箱组和浅水箱组均包括至少一层空箱组，每层空箱组均由相应数量的箱体拼装连接而成，所述箱体内部中空形成腔室，箱体的箱壁开设连通腔室的通孔，至少部分箱体的腔室内放置有配重，以使深水箱组和浅水箱组可下沉至分别与深水区和浅水区的底壁相抵触。

本发明还提出另一种防止沉坞坑淤积变浅的空箱充填方法，包括如下步骤：a、在水面位于沉坞坑的深水区或浅水区闲置区域的上方铺设第一层由预定数量的箱体拼装连接而成的空箱组，所述箱体内部中空形成腔室，箱体的箱壁开设通连腔室的通孔，腔室充水后可浮于水面，第一层空箱组的竖向投影面积与深水区或浅水区闲置区域的面积相适；

b、在第一层空箱组上铺设第二层由预定数量的箱体拼装连接而成的空箱组，第一层空箱组在第二层空箱组的重力作用下，可下沉预定深度；

c、按步骤b重复操作至深水区或浅水区闲置区域上方的空箱组的总高度与深水区或浅水区闲置区域的深度相适，或者空箱组总高度略大于深水区或浅水区闲置区域的深度，形成深水箱组或浅水箱组，经通孔向箱体的腔室放置配重以使深水箱组或浅水箱组沉至与深水区或浅水区闲置区域底壁抵触，完成深水区或浅水区闲置区域的深水箱组或浅水箱组的充填操作，最终完成防止深水区或浅水区闲置区域淤积变浅的空箱充填工作。

本发明技术方案由预定数量的空箱体拼装连接成分别与深水区和浅水区底边界相适的深水箱组和浅水区箱组，并在相应的空箱的腔室中放置配重，以使深水箱组和浅水箱组可下沉至分别与深水区和浅水区的底壁相抵触，从而将整个沉坞坑充填且空箱组部分出露，由此可在沉坞坑全部或部分闲置期间阻挡或大幅度减少泥沙落入沉坞坑（特别是落入深水区），进而防止沉坞坑淤积变浅。需要使用沉坞坑时，先取出箱体腔室内的配重，以使箱体自动上浮并将箱体组移离沉坞坑工作空间，即可让浮船坞下沉至所需深度，以进行船舶制造、维修和检修工作，而无须对沉坞坑进行高难度的清淤操作，从而节约相应的清淤成本和清淤时间，可大幅降低沉坞坑所有者的经营和管理成本，还可减少清淤疏浚带来的水体污染和环境恶化。移离沉坞坑的箱体则可存放至指定的位置，以在沉坞坑下次闲置时，再次充填沉坞坑。因此本发明具有施工便捷、造价便宜、环保节能和可循环使用等特点。

附图说明

图1为沉坞坑的断面示意图；

图2为单个箱体的立体示意图；

图3为水平相邻和上下相邻的箱体之间的拼接关系示意图；

图4为沉坞坑部分长度范围内充填箱体组后的立体示意图；

图5至9为沉坞坑深水区箱体组充填过程的示意图；

图10为沉坞坑深水区完成深水箱组充填操作后的示意图；

图11至14为沉坞坑浅水区箱体组充填过程的示意图；

图15为完成整个沉坞坑箱体充填后的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后、顶、底、内、外、垂向、横向、纵向，逆时针、顺时针、周向、径向、轴向……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”或者“第二”等的描述，则该“第一”或者“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种防止沉坞坑淤积变浅的空箱充填方法。

本发明实施例中，如图1至15所示，该防止沉坞坑淤积变浅的空箱充填方法，包括如下步骤：

s1、在位于沉坞坑100的深水区101上方的水面区域铺设第一层（由底向顶依次排序）由预定数量的箱体1拼装连接而成的空箱组，所述箱体1内部中空形成腔室（未图示），箱体1的箱壁开设连通腔室的通孔（未图示），腔室充水浮于水面，第一层空箱组的竖向投影面积与深水区101的底壁面积相适（见图1至5）。

具体地，箱体1材质的密度与水相近，优选略小于水的密度（例如密度为0.5g/cm³~0.9g/cm³），以保证箱体1充水（未向腔室放置配重）后能浮于水面，箱体1可采用塑料或者其他轻质且有足够强度的材料（如木）制成。

在步骤s1中，在水面位于沉坞坑100的深水区101上方的区域铺设第一层由预定数量的箱体1拼装连接而成的空箱组的操作中，包括通过插榫11和插槽12的配合将水平相邻的箱体1进行拼装的过程。

s2、在第一层空箱组上铺设第二层由预定数量的箱体1拼装连接而成的空箱组，第一层空箱组在第二层空箱组的重力作用下，下沉预定深度，而第二层空箱组则部分伸出水面（见图6）；

在本发明实施例中，在第一层空箱组上铺设第二层由预定数量的箱体1拼装连接而成的空箱组的步骤s2中，还包括将上下相邻的箱体1进行拼装连接的过程，以防止上下层的空箱组（如第一层空箱组和第二层空箱组）发生错位移动。

具体地，将上下相邻的箱体1拼装连接的过程为通过插榫11和插槽12的配合将上下相邻的箱体1拼接。

s3、按步骤s2重复操作至深水区101上方的空箱组的总高度与深水区101的深度相适或者空箱组总高度略大于沉坞坑的深度，形成深水箱组10，经通孔向箱体1的腔室放置配重以使深水箱组10下沉至与深水区101底壁抵触，完成深水区101的深水箱组10的充填操作（见图7至10），可在沉坞坑100深水区101闲置时，阻挡或者大幅度减少泥沙落入深水区101。配重可以为金属（如铁）或者沙石等类似密度的重物。

应当说明的是，所述的沉坞坑100深度指深水区101底壁到沉坞坑顶面（或称泥面）的垂向距离。在步骤s3中，应铺设（或者说堆积）多少层空箱组，是根据沉坞坑100的深度和单层空箱组的高度而定。

s4、在沉坞坑100的长度和宽度方向上将深水区101四周的浅水区102均划分成至少一个浅水待填区域，在水面位于最靠近深水区101的浅水待填区域的上方参照步骤s1至s3的方式操作，完成该浅水待填区域的浅水箱组20充填操作（见图11）。

应当说明的是，浅水箱组20同样包括多层堆叠的空箱组，空箱组由预定数量的箱体1拼装连接而成，具体的拼装连接方式参照深水箱组10，且至少部分箱体1的腔室内放置配重，以使浅水箱组20下沉与相应浅水待填区域的底壁抵触，可在沉坞坑100浅水区102闲置时，阻挡或者大幅度减少泥沙落入该浅水待填区域。

s5、在沉坞坑100的长度和宽度方向上，以深水区101为参照，由近至远的顺序，按步骤s4操作，完成浅水区102所有浅水待填区域的浅水箱组20充填操作，最终完成防止整个沉坞坑100淤积变浅的空箱充填工作（见图12至15）。将整个沉坞坑100充填且空箱组部分出露，可在沉坞坑100闲置期间阻挡或大幅度减少泥沙落入沉坞坑100（特别是落入深水区101），进而防止沉坞坑100淤积变浅。而需要使用沉坞坑100时，逐步取出箱体1的腔室内的配重，以使箱体1自动上浮并将箱体1移离沉坞坑100，即可让浮船坞下沉至所需深度，以进行船舶制造、维修和检修工作；无须对沉坞坑100进行高难度的清淤操作，从而节约相应的清淤成本和时间，大幅降低沉坞坑100的经营和管理成本，也能减少清淤疏浚带来的污染和环境破坏。移离沉坞坑100的箱体1则可存放至指定的位置，以在沉坞坑100下次闲置时，再次充填沉坞坑100。本发明所提出的方法具有施工便捷、造价便宜、环保节能和可循环使用等特点。

可以理解地，深水区101四周的浅水区102分别划分为多少个浅水待填区域可根据实际情况（如受浅水区102底壁的倾斜情况）而定，如可以分别划分为一个、两个、三个、四个、五个甚至更多的浅水待填区域，如图11-15所示为分别划分为四个的情况，浅水待填区域的宽度可以相同，也可以不同，如图所示为不同的情况。

本发明还提出一种防止沉坞坑淤积变浅的空箱充填结构，包括用于充填深水区101的深水箱组10和位于深水区101四周并用于充填浅水区102的各个浅水待填区域的浅水箱组20，所述深水箱组10和浅水箱组20均包括至少一层（包括一层和多层）空箱组，每层空箱组均由相应数量的箱体1拼装连接而成，所述箱体1内部中空形成腔室，箱体1的箱壁开设连通腔室的通孔（未图示），至少部分箱体1的腔室内放置有配重，以使深水箱组10和浅水箱组20下沉至分别与深水区101和浅水区102的各个浅水待填区域的底壁相抵触。

在本发明实施例中，如图1至15所示，箱体1材质的密度与水相近，优选略小于水的密度（例如密度为0.5g/cm³~0.9g/cm³），以保证箱体1充水（未向腔室放置配重）后能浮于水面，箱体1可采用塑料或者其他轻质且有足够强度的材料（如木）制成。

在本发明实施例中，箱体1的形状以六面体为佳，顶面水平，侧面竖直或者与沉坞坑的侧壁相适，底面与相接触的箱体1的顶面或者沉坞坑的底壁相适，例如，与深水区101底壁相抵触的箱体1的底面为平面，与浅水待填区域相抵触的箱体1的底面为斜面或者弧面，其余的箱体1的底面为平面。当然，箱体1的形状也可以为其他容易堆积铺设的其他形状。

在本发明实施实施例中，同一层的空箱组中，水平相邻的两个箱体1通过插榫11和插槽12的配合可进行拼装连接，为了防止上下层的空箱组（如第一层空箱组和第二层空箱组）错位移动，上下相邻的箱体1也可通过插槽12和插榫11的配合进行拼接。当然，水平相邻的箱体1以及上下相邻的箱体1之间也可以通过卡扣结构完成拼装和连接。

可以选择地，所述通孔可开设在箱体1的任意箱壁上，例如，可开设在顶箱壁，侧箱壁或者底箱壁上，为了便于向腔室放置配重，优选开设在侧箱壁或者顶箱壁上。

在本发明实施例中，配重可以为金属（如铁）或者沙石等密度为水的2倍以上的重物。腔室内放置有配重的箱体1还可安装用于将通孔开启和关闭的活动盖板，该盖板可铰接或者卡接或者通过螺纹配合连接于箱体1，在需要向腔室充水或者放置配重时，将盖板打开，完成后，将盖板关闭，可防止杂物进入腔室。

应当说明的是，在沉坞坑部分水域被占用时，沉坞坑深水区未被占用的水域，或者未被占用的浅水区及其部分水域也可以采用本发明防止沉坞坑淤积变浅的空箱充填方法及空箱充填结构进行充填，同样也能防止沉坞坑淤积变浅。具体而言，此防止沉坞坑淤积变浅的空箱充填方法，包括如下步骤：

a、在水面位于沉坞坑的深水区或浅水区各个闲置区域的上方铺设第一层由预定数量的箱体拼装连接而成的空箱组，所述箱体内部中空形成腔室，箱体的箱壁开设通连腔室的通孔，腔室充水后可浮于水面，第一层空箱组的竖向投影面积与深水区或浅水区各个闲置区域的面积相适；

b、在第一层空箱组上铺设第二层由预定数量的箱体拼装连接而成的空箱组，第一层空箱组在第二层空箱组的重力作用下，可下沉预定深度；

c、按步骤b重复操作至深水区或浅水区各个闲置区域上方的空箱组的总高度与深水区或浅水区闲置区域的深度相适，或者空箱组总高度略大于深水区或浅水区各个闲置区域的深度，形成深水箱组或浅水箱组，经通孔向箱体的腔室放置配重以使深水箱组或浅水箱组沉至与深水区或浅水区各个闲置区域底壁抵触，完成深水区或浅水区闲置区域的深水箱组或浅水箱组的充填操作，最终完成防止深水区或浅水区闲置区域淤积变浅的空箱充填工作。至于箱体的结构、材质以及箱体之间的拼接方式可参照上述实施例。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。