一种兼具拦沙功能的透水型装配式防波堤的制作方法

本实用新型属于海洋海岸工程领域，具体涉及一种兼具拦沙功能的透水型装配式防波堤。

背景技术：

防波堤为阻断波浪的冲击力、围护港池、维持水面平稳以保护港口免受坏天气影响、以便船舶安全停泊和作业而修建的水中建筑物，也给船舶提供了平稳、安全的停泊和作业条件，同时还可以减少或阻止泥沙进港，减轻港内淤积。目前实心式防波堤(简称实心堤)是应用最为广泛的防波堤类型，但是实心堤的不透水性也带来了港池内水体交换差、污染严重等问题，尤其是我国《海洋生态文明建设实施方案》提出了“蓝色海湾”的要求，新型的透水式防波堤的关注也越来越多。

透水式防波堤可较好地实现港池内水体与外海水体的交换，环保效果明显。但是由于其透水性，无法阻挡外海泥沙进入港池内部，导致港池内泥沙淤积，增大了航道等的维护成本。这也为我国“蓝色海湾”目标的实现增加了不确定性。同时现有透水型防波堤的研究多是针对上部挡浪结构的研发，对下部结构拦沙功能的改进相对较少。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术中透水式防波堤无法阻挡外海泥沙进入港池内部的缺陷，提出一种防浪效果、港内外水体交换效果良好，并可在一定程度上阻止港外泥沙进入港池内部的新型透水型装配式防波堤。

本实用新型是采用以下的技术方案实现的：一种兼具拦沙功能的透水型装配式防波堤，所述防波堤包括多个堤身结构单元，所述堤身结构单元包括底部固定插入在海底的两个平行设置的竖向支撑桩，竖向支撑桩的一侧设置有斜支撑桩，以提高堤身结构单元的稳定性，竖向支撑桩和斜支撑桩为打入式预制桩；

所述竖向支撑桩上从上至下依次设置有挡浪板、上拦沙板和下拦沙板，挡浪板固定设置在竖向支撑桩的上部，下拦沙板固定设置在竖向支撑桩的下部，下拦沙板直接接触海底且与海底之间不留任何缝隙；所述竖向支撑桩上相对设置有滑道，竖向支撑桩上还设置有电机，电机的输出轴通过钢丝绳与上拦沙板相连，由电机控制钢丝绳的伸长或收缩实现上拦沙板沿滑道的上下移动，上拦沙板向上移动可隐藏在挡浪板后方，向下移动可与下拦沙板顶面接触，且挡浪板的底面与下拦沙板的顶面之间的间距大于上拦沙板的整体宽度，以保证上拦沙板下移至与下拦沙板接触时，上拦沙板的顶面与挡浪板的底面之间存在一定的空间，保证港池内外正常的水体交换；

所述下拦沙板的外侧还设置有样本采集室，所述样本采集室内设置有超声波探测仪，所述超声波探测仪与一控制装置相连，所述控制装置设置在竖向支撑桩的顶部，控制装置的输出端与电机的控制端相连，控制装置接收超声波探测仪检测的泥沙浓度信息后对电机发出控制信号，由电机控制上拦沙板实现相应上移或下移动作；

所述竖向支撑桩的外侧还设有卡箍，挡浪板通过卡箍设置在竖向支撑桩上，且在挡浪板上方还设有太阳能板，所述电机、控制装置均与太阳能板相连，通过太阳能为所有用电设备供电，整个装置结构简便，便于组装拆卸，利于检修。

进一步的，所述竖向支撑桩上开设有沉槽，两个竖向支撑桩所开设沉槽方向相对，所述滑道与所述沉槽相匹配，所述下拦沙板直接插入沉槽内，以提高其结构强度及稳定性，且组装拆卸方便。

进一步的，所述卡箍为“┘”形状，卡箍上设有一排螺栓，螺栓的中心在一条直线上，卡箍通过螺栓与竖向支撑桩相连接，挡浪板设置在卡箍和竖向支撑桩形成的槽口处，不仅提高挡浪板的稳定性，且方便其组装拆卸。

进一步的，所述竖向支撑桩为空心圆柱不锈钢结构，竖向支撑桩的内部和外侧均采用混凝土浇灌，所述电机设置在竖向支撑桩内部。

进一步的，所述挡浪板、上拦沙板和下拦沙板均采用不锈钢钢板，以有效避免遭受海水腐蚀。

进一步的，所述上拦沙板的侧面还设置有滚珠，以减小上拦沙板在滑道内滑动的摩擦。

进一步的，所述样本采集室的外侧开有直径为45mm-55mm的小孔，小孔尺寸能够使海水中泥沙自由进出样本采集室。

进一步的，所述挡浪板和竖向支撑桩的上方开设有凹槽，太阳能板的下方设置有与所述凹槽匹配的榫头，在保证强度的基础上装配在挡浪板和竖向支撑桩上，为控制装置和电机提供稳定的电源。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：

本方案所提出的防波堤兼具挡浪、透水、拦沙等功能，正常情况下上拦沙板隐藏在挡浪板后，下拦沙板上方与挡浪板下方的区域可以满足港池内外水体交换的需求，减少港池内水体污染。当样本采集室监测到外海水体中泥沙含量升高至某一阈值时，将信号反馈到控制装置，控制装置通过电动机控制上拦沙板沿滑道从挡浪板后下降至下拦沙板上侧，在一定程度上避免港池外泥沙进入港池内。整个堤身结构单元所有用电设备都依靠太阳能板来供电，整体装置便于组装和拆卸，利于检修，该防波堤的上、下拦沙板的设计方式与形式也为解决透水型防波堤无法阻止泥沙对港池的影响提供了新思路，对于港池防护及环保具有重要意义。

附图说明

图1为本实用新型实施例在极端海况时防波堤状态的结构示意图；

图2为未安装太阳能板时防波堤的俯视图；

图3为正常海况时防波堤堤身结构单元的侧视图；

图4为图1中A处放大示意图；

图5为图3中B处局部放大示意图；

图6为本实用新型实施例所述样本采集室侧视图。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。需要说明的是，本实施例中所述“上”、“下”等位置关系以图1所示方向为准，且所述的“外侧”是指港池外侧，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例，本实施例公开一种兼具拦沙功能的透水型装配式防波堤，所述防波堤包括多个堤身结构单元，如图1和3所示，所述堤身结构单元包括底部固定插入在海底的两个平行设置的竖向支撑桩1，竖向支撑桩1的一侧设置有斜支撑桩2，以提高堤身结构单元的稳定性，竖向支撑桩1和斜支撑桩2为打入式预制桩；继续参考图1，其中M为海面，N为海底，竖向支撑桩1上从上至下依次设置有挡浪板3、上拦沙板4和下拦沙板5，挡浪板3固定设置在竖向支撑桩1的上部，下拦沙板5固定设置在竖向支撑桩1的下部，下拦沙板5直接接触海底N且与海底N之间不留任何缝隙；所述竖向支撑桩1上相对设置有滑道11，竖向支撑桩1上还设置有电机6，电机6的输出轴通过钢丝绳7与上拦沙板4相连，由电机6控制钢丝绳7的伸长或收缩实现上拦沙板4沿滑道11的上下移动，为减小上拦沙板4在滑道11内滑动的摩擦，如图4所示，在上拦沙板4的侧面还设置有滚珠41，如图2和图3所示，图2中，O是指港池外侧，P是指港池内侧，上拦沙板4向上移动可隐藏在挡浪板3后方，向下移动可与下拦沙板5顶面接触，从图1可以看出，挡浪板3的底面与下拦沙板5的顶面之间的间距大于上拦沙板4的整体宽度，以保证上拦沙板下移至与下拦沙板接触时，上拦沙板的顶面与挡浪板的底面之间存在一定的空间，保证港池内外正常的水体交换。

另外，如图3、图4和图6所示，所述下拦沙板5的外侧还设置有样本采集室8，所述样本采集室8内设置有超声波探测仪81，所述超声波探测仪81与一控制装置9相连，所述样本采集室8的外侧开有直径为45mm-55mm的小孔82，小孔尺寸能够使海水中泥沙自由进出样本采集室8，所述控制装置9可采用成熟的现有设备或单片机，所述控制装置9设置在竖向支撑桩1的顶部，控制装置9的输出端与电机6的控制端相连，控制装置9接收超声波探测仪81检测的泥沙浓度信息后对电机发出控制信号，当泥沙浓度达到某以阈值时，由电机控制上拦沙板实现相应上移或下移动作，该阈值根据实际海况进行设定。

而且，在所述竖向支撑桩1的外侧还设有卡箍12，挡浪板3通过卡箍12设置在竖向支撑桩1上，如图5所示，且在挡浪板3上方还设有太阳能板10，所述电机6、控制装置9均与太阳能板10相连，通过太阳能为所有用电设备供电，整个装置结构简便，便于组装拆卸，利于检修。

本实施例中，为了提高防波堤的整体结构强度及稳定性，并实现便捷的组装与拆卸，所述竖向支撑桩1上相对开设有沉槽13，如图2所示，两个竖向支撑桩1所开设沉槽13方向相对，所述滑道11与所述沉槽13相匹配，所述下拦沙板5直接插入沉槽内；如图3所示，所述卡箍12采用“┘”形状，卡箍12上设有一排螺栓14，螺栓14的中心在一条直线上，卡箍12通过螺栓14与竖向支撑桩1相连接，挡浪板3设置在卡箍12和竖向支撑桩1形成的槽口处，不仅提高挡浪板3的稳定性，且方便其组装拆卸。而且，本实施例中，所述竖向支撑桩1为空心圆柱不锈钢结构，竖向支撑桩1的内部和外侧均采用混凝土浇灌，所述电机6设置在竖向支撑桩1内部，为有效避免遭受海水腐蚀，所述挡浪板3、上拦沙板4和下拦沙板5均采用不锈钢钢板。

另外，如图5所示，在所述挡浪板3和竖向支撑桩1的上方开设有凹槽31，太阳能板10的下方设置有与所述凹槽31匹配的榫头32，在保证强度的基础上装配在挡浪板和竖向支撑桩上，为控制装置和电机提供稳定的电源。

本实施例所述防波堤的工作原理如下：样本采集室设于下拦沙板外侧，且开有极小的进出水小孔，通过样本采集室中的超声波探测仪对采集室中的海水样本进行测量。当测得的海水中泥沙含量不高时，上拦沙板置于挡浪板后方，可以增大水体交换区的面积，有利于改善港内外水质质量，避免港湾内受污染严重；当泥沙含量升高时，超声波探测仪将记录的数据传递至控制装置的单片机上，单片机根据数据变化控制电动机的开关，最后由电动机释放钢丝绳来控制上拦沙板沿滑道向下滑动，增大拦沙面积，减小港内外水体交换；泥沙含量恢复正常时，电动机收缩钢丝绳，直至上拦沙板再次回复至挡浪板后。

具体在施工时，该装配式防波堤的施工方法如下：

S1、在岸上将竖向支撑桩上开设有沉槽处焊接上滑道；

S2、将竖向支撑桩和斜支撑桩固定在海底，通过螺栓将控制装置连接在竖向支撑桩港池内侧，同时将竖向支撑桩内的电机与控制装置相连；

S3、利用施工船将设置有样本采集室的下拦沙板插入到滑道内，直至下拦沙板接触海底底面，连接样本采集室与控制装置；

S4、利用施工船将两侧设有滚珠的上拦沙板设置在滑道内，在上拦沙板上连接钢丝绳，并将钢丝绳与竖向支撑桩内的电机的输出轴相连；

S5、将卡箍通过一排螺栓固定在竖向支撑桩外侧；

S6、利用施工船直接将挡浪板插入到竖向支撑桩与卡箍形成的槽口中；

S7、最后利用施工船将太阳能板的榫头插入到挡浪板和竖向支撑桩上方的凹槽内，完成施工。

本方案所提出的防波堤兼具挡浪、透水、拦沙和环保的功能。正常情况下上拦沙板隐藏在挡浪板后，下拦沙板上方与挡浪板下方的区域可以满足港池内外水体交换的需求，减少港池内水体污染。当样本采集室监测到外海水体中泥沙含量升高至某一阈值时，将信号反馈到控制装置，控制装置通过电动机控制上拦沙板沿滑道从挡浪板后下降至下拦沙板上侧，在一定程度上避免港池外泥沙进入港池内。整个堤身单元所有用电设备都依靠太阳能板来供电，整体装置便于组装和拆卸，利于检修，该防波堤的上、下拦沙板设置为解决透水型防波堤无法阻止泥沙对港池的影响提供了一条新思路，具有防浪、拦沙、环保和组装简易的特点，适合推广使用。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。