专利名称：模块式人造网状铺垫防冲刷装置及方法
技术领域：
本发明涉及的是一种水利工程技术领域的防冲刷技术，具体地说，是一种模块式人造网状铺垫防冲刷装置及方法。
背景技术：
冲刷是经常遇到的一种灾害性问题，如管道被淘刷悬空造成的变形与断裂、桥墩冲刷引起桥梁倒塌等。过去为了防止冲刷，常常使通过在冲刷发生的水流底部放置装有卵石的竹笼或铁笼，或直接放置大块石，直接阻止水流对床面的冲刷。然而这些传统办法，在要保护和防止冲刷部位的流速并没有减少，竹笼或铁笼一旦腐蚀破坏，或放置的大块石被冲走，防止冲刷的功能失效；另外，由于泥沙的掩埋，需要投放的石块量大，工程费用高。因此，发明防止水流冲刷的有效方法具有极其重要的国民经济价值。经对现有技术文献的检索发现，中国申请(专利)号98121425. 8，公开(公告) 号12181 ，公开(公告)日1999. 06. 02。专利名称为水中结构物的防冲刷构件和防冲刷施工法，是一种具有一种水中结构物的防冲刷构件和使用这种防冲刷构件的防冲刷施工法，该构件由以下部分构成用编织物做成的网线线径M与网眼的长边N满足公式3 < N/ MS 20关系的袋体、穿过该袋体开口部附近的网眼的环形吊索、穿过穿。有吊索的网眼附近的网眼且将袋体的开口部封闭的扎紧绳。该专利不足之处在于1)对减少冲刷的机理不清楚，仍然属于传统的防冲刷方法；2)虽然该发明能够使所述的结构物与床面紧密接触，但是，由于在要保护和防止冲刷部位的流速并没有减少，所述的结构物容易被强水流冲走，且由于水流的不断冲刷会引起所述的结构物在泥沙中移动和部分掩埋，造成其防冲的功能失效，因此，需要工程费用高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种模块式人造网状铺垫防冲刷装置及方法，用于防止水工建筑物、河岸及海滩保护的冲刷，实施简单，成本低，功效
尚ο为实现上述的目的，本发明采用以下技术方案本发明所述的模块式人造网状铺垫防冲刷装置，所述装置采用模块式网状铺垫结构，每个网状铺垫包括织物垫、拉链、主缆绳、主锚、次缆绳、次锚组成。所述织物垫四周设置拉链，在织物垫的中心和四周均设置次缆绳，每根次缆绳连接次锚，位于最外围的织物垫上还设有主缆绳，每根主缆绳连接主锚，所述织物垫设有网孔，网绳上带有长于网孔的毛发。进一步的，所述织物垫带有均勻分布的网孔，网绳上可以带有长于5倍网孔以上的毛发。毛发在静止水体中能够垂直漂浮，其密度小于水体密度。网孔的大小为河床或海床床面上被覆盖地的泥沙中值粒径的0. 5-2倍，网孔的密度不小于0. 3。进一步的，主锚是头部为圆锥的柱体上带有多个叶片的空心体，该主锚打入河床或海床，其外部设有一个拉环，主缆绳连结到拉环上。主锚的作用是防止促淤装置被水流冲走。进一步的，所述次锚打入河床或海床床面，其外部设有一个拉环，次缆绳连结到拉环上。次锚的尺寸为主锚的1/2到1/5。次锚可以是头部为圆锥的柱体上带有多个叶片的空心体，也可以是比水体密度大的物块，只要对环境没有污染和经济合算，如铁球，通过次缆绳将每一块织物垫固定在床面上，防止被水流冲走。本发明所述的模块式人造网状铺垫防冲刷方法，具体是通过在床面发生冲刷或者防冲保护部位设置模块式人造网状铺垫，所述网状铺垫铺放固定在河床或海床床面，该网状铺垫的网绳上带有长于网孔的毛发，当水流流动时，人造漂浮毛发向下游倒伏，隔阻水流对河床或海床床面的冲刷，从而达到被覆盖的区域避免或减少冲刷而受到保护之目的。本发明上述方法包括如下步骤(1)准备网状铺垫，网状铺垫的块数取决于要保护的床面面积的大小；(2)将网状铺垫铺放到需要保护的床面上，使人造漂浮毛发的一面朝向水面，每块网状铺垫用拉链连接、拉好；(3)将最外围网状铺垫上设置的主缆绳连接到固定在床面上的主锚上；(4)将中间网状铺垫上设置的次缆绳连接到固定在床面上的次锚上；(5)当水流流动时，人造漂浮毛发向下游倒伏，有效增加床面附近的阻力，减小床面附近的水流速度，进一步达到避免或减少冲刷之目的。与现有技术相比，本发明的创新是利用人造网状铺垫及其漂浮毛发，不但直接阻隔海床泥沙的运动，防止当地泥沙被冲刷外移，而且增加床面附近糙率，减少当地水流挟沙力，减少水流对河床或海床的冲刷能力。本发明可以广泛应用于各类水工建筑物基础附近的防冲刷保护、桥墩附近的防冲刷保护、石油天然气等管道的过江渡海基础的防冲刷保护、 河岸及海岸海滩的防冲刷保护等。本发明的技术实施简单，成本低，功效高。
图1为本发明一实施例的结构示意图。
具体实施例方式下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。实施例1如图1所示，本实施例提供一种模块式人造网状铺垫防冲刷装置，所述装置采用模块式网状铺垫结构，每个网状铺垫是由人工制造的织物垫1、拉链2、主缆绳3、主锚4、次缆绳5、次锚6组成。本实施例中，织物垫1由一种耐腐蚀、高强度且具有一定柔性的非金属材料做成的网绳编制或压制而成，带有一定大小切均勻分布的网孔，网绳上可以带有长于5倍网孔以上的毛发。毛发在静止水体中能够垂直漂浮，其密度小于水体密度。网孔的大小为河床或海床床面上被覆盖地的泥沙中值粒径的0. 5-2倍，网孔的密度不小于0. 3。每一块织物垫的四周均为拉链2，并设置次缆绳5。最边缘一块的织物垫上还设有主缆绳3。本实施例中，拉链2由一种耐腐蚀、高强度且具有一定柔性的非金属材料做成，每一块织物垫四周的拉链可以连接4块织物垫。本实施例中，主缆绳3由一种耐腐蚀、高强度且具有一定柔性的非金属材料做成， 用于连接主锚4。本实施例中，主锚4是一种由耐腐蚀、高强度做成的、头部为圆锥的柱体上带有多个叶片的空心体，施工时通过振动枪将其快速打人海床，其外部设有一个拉环，主缆绳3连结到拉环上。主锚的作用是防止促淤装置被水流冲走。本实施例中，次缆绳5由一种耐腐蚀、高强度且具有一定柔性的非金属材料做成， 用于连接次锚6。本实施例中，次锚6可以是一种由耐腐蚀、高强度做成的、头部为圆锥的柱体上带有多个叶片的空心体，施工时通过振动枪将其快速打人海床，其外部设有一个拉环，次缆绳 5连结到拉环上。次锚的尺寸为主锚的1/2到1/5。次锚也可以是比水体密度大的物块，只要对环境没有污染和经济合算，如铁球，通过次缆绳将每一块织物垫固定在床面上，防止被水流冲走。实施例2桥墩周围的床面(泥沙粒径Imm)的防冲刷保护。用尼龙绳做成的高强度耐磨的绳束编制一块柔性的织物垫，尺寸为1米乘1米，用2mm粗绳束编制，网孔大小为2mm，网孔的密度为0. 3 ；四周设置拉链；在织物垫的中心点和四周的中心点上均设置次缆绳，每根次缆绳连接到带4个叶片的长30cm直径5cm的次锚上；将最外围的每块织物垫连接四根主缆绳上，主缆绳的两端分别连接到带4个叶片的长IOOcm直径IOcm的主锚上。共计织物垫 100 片。将人造网状铺垫紧密铺设在桥墩周围的床面上，在桥墩上游铺设4排、下游铺6 排，每排铺设10块，直径1米的圆柱型桥墩处于保护措施的中心，次锚打入床面下，最后将主锚打入床面下。这种设置在水底的人造网状铺垫将有效形成长10米宽10米的防冲刷保护区。实施例3海底输油管道周围的床面(泥沙粒径0. 2mm)的防冲刷保护。用尼龙绳做成的高强度耐磨的绳束编制一块柔性的织物垫，尺寸为4米乘2米，用2mm粗绳束编制，网孔大小为1mm，网孔的密度为0. 5 ；四周设置拉链；在织物垫的中心点和四周的中心点上均设置次缆绳，每根次缆绳连接到带4个叶片的长30cm直径5cm的次锚上；将最外围的每块织物垫连接四根主缆绳上，主缆绳的两端分别连接到带4个叶片的长IOOcm直径IOcm的主锚上。 共计织物垫15000片。将人造网状铺垫紧密铺设在海底输油管道周围的床面上，在海底输油管道周围的床面上沿海底输油管道方向铺设1000块，垂直于海底输油管道路由方向铺设15块，海底输油管道处于保护措施的中心，直径0. 5米的海底输油管道处于保护措施的中心，次锚打入床面下，最后将主锚打入床面下。这种设置在水底的人造网状铺垫将有效形成长4000米宽 30米的海底输油管道防冲刷保护区。实施例4大坝护坦下游的床面(泥沙粒径2mm)的防冲刷保护。用尼龙绳做成的高强度耐磨的绳束编制一块柔性的织物垫，尺寸为4米乘2米，用2mm粗绳束编制，网孔大小为3mm，网孔的密度为0. 35 ；四周设置拉链；在织物垫的中心点和四周的中心点上均设置次缆绳， 每根次缆绳连接到次锚上；将最外围的每块织物垫连接四根主缆绳上，主缆绳的两端分别连接到主锚上。共计织物垫2000片。将人造网状铺垫紧密铺设在大坝护坦下游的床面上，在大坝护坦下游的床面上沿河道方向铺设100块，河道断面方向铺设20块，保护措施的设置起于大坝护坦尾。这种设置在水底的人造网状铺垫将有效形成长400米宽40米的防冲刷保护区。由以上实施例可以看出本发明利用人造网状铺垫及其漂浮毛发，不但直接阻隔海床泥沙的运动，防止当地泥沙被冲刷外移，而且增加床面附近糙率，减少当地水流挟沙力，减少水流对河床或海床的冲刷能力。本发明技术实施简单，成本低，功效高，是一种经济的方法。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求
1.一种模块式人造网状铺垫防冲刷装置，其特征在于，所述装置采用模块式网状铺垫结构，每个网状铺垫包括织物垫、拉链、主缆绳、主锚、次缆绳、次锚组成，所述织物垫四周设置拉链，在织物垫的中心和四周均设置次缆绳，每根次缆绳连接次锚，位于最外围的织物垫上还设有主缆绳，每根主缆绳连接主锚，所述织物垫设有网孔，网绳上带有长于网孔的毛发。
2.根据权利要求1所述的模块式人造网状铺垫防冲刷装置，其特征在于，所述织物垫带有均勻分布的网孔，网绳上带有长于5倍网孔以上的毛发，毛发在静止水体中能够垂直漂浮，其密度小于水体密度。
3.根据权利要求2所述的模块式人造网状铺垫防冲刷装置，其特征在于，所述网孔的大小为河床或海床床面上被覆盖地的泥沙中值粒径的0. 5-2倍，网孔的密度不小于0. 3。
4.根据权利要求1所述的模块式人造网状铺垫防冲刷装置，其特征在于，所述主锚是头部为圆锥的柱体上带有多个叶片的空心体，该主锚打入河床或海床，其外部设有一个拉环，主缆绳连结到拉环上。
5.根据权利要求1所述的模块式人造网状铺垫防冲刷装置，其特征在于，所述次锚打入河床或海床床面，其外部设有一个拉环，次缆绳连结到拉环上。
6.根据权利要求1-5任一项所述的模块式人造网状铺垫防冲刷装置，其特征在于，所述次锚的尺寸为主锚的1/2到1/5。
7.根据权利要求1-5任一项所述的模块式人造网状铺垫防冲刷装置，其特征在于，所述次锚是头部为圆锥的柱体上带有多个叶片的空心体，或者是比水体密度大的物块。
8.一种采用权利要求1-7任一项所述装置的模块式人造网状铺垫防冲刷方法，其特征在于，通过在床面发生冲刷或者防冲保护部位设置模块式人造网状铺垫，所述网状铺垫铺放固定在河床或海床床面，该网状铺垫的网绳上带有长于网孔的毛发，当水流流动时，人造漂浮毛发向下游倒伏，隔阻水流对河床或海床床面的冲刷，从而达到被覆盖的区域避免或减少冲刷而受到保护之目的。
9.根据权利要求8所述的模块式人造网状铺垫防冲刷方法，其特征在于，包括如下步骤(1)准备网状铺垫，网状铺垫的块数取决于要保护的床面面积的大小；(2)将网状铺垫铺放到需要保护的床面上，使人造漂浮毛发的一面朝向水面，每块网状铺垫用拉链连接、拉好；(3)将最外围网状铺垫上设置的主缆绳连接到固定在床面上的主锚上；(4)将中间网状铺垫上设置的次缆绳连接到固定在床面上的次锚上；(5)当水流流动时，人造漂浮毛发向下游倒伏，有效增加床面附近的阻力，减小床面附近的水流速度，进一步达到避免或减少冲刷之目的。
全文摘要
本发明公开一种水利工程技术的模块式人造网状铺垫防冲刷装置及方法，所述装置采用模块式网状铺垫结构，每个网状铺垫包括织物垫、拉链、主缆绳、主锚、次缆绳、次锚组成。所述织物垫四周设置拉链，在织物垫的中心和四周均设置次缆绳，每根次缆绳连接次锚，位于最外围的织物垫上还设有主缆绳，每根主缆绳连接主锚，所述织物垫设有网孔，网绳上带有长于网孔的毛发。，当水流流动时，人造漂浮毛发向下游倒伏，有效增加床面附近的阻力，减小床面附近的水流速度，进一步达到避免或减少冲刷之目的。本发明的技术实施简单，成本低，功效高。
文档编号E02B3/12GK102561262SQ20111042479
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者喻国良, 张睿智, 斯峰, 杨闻宇, 王华坤 申请人:上海交通大学