快速堵口装配式结构体系、安装装置及方法与流程

本发明涉及一种快速堵口装配式结构体系、安装装置及方法，属于水利工程挡水堵口装备技术领域。

背景技术：

据发明人所知，在水利工程挡水堵口技术中，目前已存在多种技术手段。

土石坝堵口戗堤方法是一种传统的常规方法，具体为直接向决口方向抛投土石料，靠急流中稳定下来的土石料形成自然戗堤。基于该方法，为减少土石料的冲走量，还采用石笼石串、竹笼、钢筋笼、铅丝笼抛投堵口。

近几十年来，堵口技术手段有了进一步的发展，目前已出现：钢木土石组合坝封堵决口方法，螺旋锚快速堵口方法，橡胶坝堵口方法，沉船、沉箱堵口方法，钢板桩堤防堵口方法，等等。

其中，钢木土石组合坝封堵决口方法是将打入地基的钢管纵横连接在一起，用木桩加固，形成能接受一定压力和冲击力的钢木框，并向内填塞袋装碎石料，再用土工布、塑料布等材料覆盖，并向内填塞袋装碎石料，再用土工布、塑料布等材料覆盖，形成具有综合抗力和防渗透能力的拦水堤坝。

螺旋锚快速堵口方法采用机械下锚代替打桩，采用螺旋锚代替一般的桩，利用锚入的螺旋锚打网架，然后抛填堵口。专用下锚机和独特的施工工艺相结合，螺旋锚使桩的抗拔力、水平承载力显著提高，能大大提高堵口网架的稳定性。

橡胶坝堵口方法充分利用橡胶坝充胀速度快、移动方便等优点，在决口口门的上游设置橡胶坝围堰，给口门的堵复创造有利条件，实现汛期快速堵复决口。

钢板桩堤防堵口方法为：首先，对决口口门两端的堤头打边桩，做u型钢板桩裹头防护处理，防水流冲刷扩大决口口门；其次，在决口口门之间架设水上平台浮桥，作为水上打桩平台和运输钢板桩的交通通道；第三，在决口口门上游临河修筑挑水坝，挑溜外移，减少决口处流量和冲刷；第四，实施钢板桩合龙闭气，围堰顶部采用一层工字钢以围檩形式支护，中间纵向支承采用h钢，按5m间距布置，合龙后围堰抽砂回填。

然而，现有技术中的这些堵口方法，或多或少存在以下不利之处：(1)由于时代的原因，以前的堵口器材是以就地取材为主要技术路线，承载的桩采用钢铁材料，重量大；加密档土用木材体积大。(2)框架的搭建施工工艺是陆上建筑脚手架搭建的工艺方法，在临水工况，速度慢，不方便，工作也有一定的危险性。(3)桩入水是单根的，在高水头的情况下容易弯曲。(4)技术方法上主要是就地取材与人海战术相结合，随着时代的发展，人力的征用难度加大，成本越来越高。

经检索发现，专利号cn99126056.2，授权公告号cn1077941c的中国发明专利，涉及一种用于封堵堤坝决口的快装支架，由多个展合架、工字支撑、弦绳、弦支撑、弦桩、阻水翼和底座等组成。当堤坝发生决口时，在决口得而前上方，迅速将上述元件拼装成与决口宽窄深浅相适应的弓形支架并装上多个橡皮舟或气囊后，通过操纵牵引绳索使支架漂移到决口处，放置好后，多人站在支架上先在支架后边打下多个立桩，再在前边逐个插入大小闸板，紧跟着在支架后边填入沙石泥土，即可堵住决口。

专利号99233465.9，授权公告号cn2391910y的中国实用新型专利，涉及一种堵口桁架，是由型钢制成的梯形结构的堵口桁架，当发生洪水决口时，把堵口桁架置于缺口中组成一个框架，然后再以这个框架为依托建立堵水墙，能防止设堵物资不被水流冲走。

专利号2009100747782.2，授权公告号cn101586335b的中国发明专利，涉及一种溃口截流装置及截流方法，溃口截流装置为一个或多个用绳子并连的吸水堵漏袋，堵漏袋内装有高吸水树脂，堵漏袋连接绳两端与固定在堤坝上的空心钢桩相连接。截流方法包括：a、将四个空心圆钢桩分别固定在溃口两端，每端两个；b、将并连的溃口堵漏袋在溃口水面上方架设，并挂于两端四个空心圆钢桩的挂环上，拉紧，用钢柱将其击入溃口水中；c、下一组溃口堵漏袋用同样方法进入水中，直至最后一组溃口堵漏袋超出水面；靠溃口截流装置的吸水膨胀，将溃口堵住。

申请号cn201610656081.x，申请公布号cn106245584a的中国发明专利申请，涉及一种用于修筑堤坝或截流堵口的双叉头网架，若干条边框两两交接成为框架，每两条邻近边框的边端在交接点处向外延伸成为相互交叉的双叉头；在框架内装接网丝成为双叉头网架；若干个双叉头网架的边框两两相互并接成为笼体，笼体顶点成为三叉头顶点，笼体成为三叉头笼体。实施时，将双叉头网架制作半成品部件，在抗洪抢险现场快速组装正四面体三叉头钢筋笼，组装时在钢筋笼内放入石块，泥土或沙袋，成为有效的抗洪抢险物资；三叉头钢筋笼的每个方向均有三个叉头，很容易插入到水底下或堤坝中，然后其他叉头又可钩住别的钢筋笼或堵水截流重物，提高抢险效果；网架的每个交接点处有叉头，可以作为手柄，便于搬运。

以上述技术方案为代表的现有技术，一方面或多或少存在之前提及的不利之处，另一方面均难以在靠近决口中心处确保快速安全地搭建堵口体系，亟需研发出能解决上述问题的技术手段。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术存在的问题，提供一种装配式堵口快速安装装置，可快速方便地将组装好的堵口模块放入溃堤口内，便于快速安全地实施堵口。还提供采用该安装装置的快速堵口装配式结构体系，以及相应的堵口方法。

本发明解决其技术问题的技术方案如下：

装配式堵口快速安装装置，包括底座，其特征是，所述底座包括固定底座和活动底座，所述固定底座、活动底座的底部分别具有轨道，所述轨道分别与对应的导轨配合并构成滑移副，所述导轨设于外部构筑体上；所述固定底座具有位于轨道旁、且锁紧后使固定底座固定在导轨上的锁紧装置；所述固定底座与活动底座之间设有伸缩装置，所述伸缩装置的受控端与固定底座具有的推收机构传动连接；所述活动底座设有竖桩夹持装置，所述竖桩夹持装置的受控端与固定底座具有的放桩控制机构传动连接；

所述安装装置具有竖桩夹持装置夹持有竖桩的第一状态；推收机构控制伸缩装置推动活动底座沿导轨向远离固定底座的方向滑动的第二状态；放桩控制机构控制竖桩夹持装置放开竖桩的第三状态；推收机构控制伸缩装置拉动活动底座沿导轨向靠近固定底座的方向滑动的第四状态。

采用该安装装置，可在确保安全的基础上，实施放桩作业，利于安全快速地搭建快速堵口装配式结构体系，实施堵口方法。

优选地，所述伸缩装置包括伸缩架、主驱动装置以及从驱动装置；

所述伸缩架具有靠近固定底座的主动自由端、以及靠近活动底座的从动自由端；

所述主驱动装置与主动自由端一一对应；所述主驱动装置包括支撑于固定底座的第一滑杆、套设于第一滑杆周向的第一滑块、轴承座、以及与第一滑杆平行的螺杆；所述螺杆的一端支撑于轴承座内、且另一端与推收机构的输出端传动连接；所述第一滑块还具有与螺杆螺纹连接的螺孔；所述第一滑块与螺杆构成螺杆副，所述第一滑块与第一滑杆构成滑移副；所述第一滑块与对应的伸缩架主动自由端铰接；

所述从驱动装置与从动自由端一一对应；所述从驱动装置包括支撑于活动底座的第二滑杆、以及套设于第二滑杆周向的第二滑块；所述第二滑杆与第二滑块构成滑移副；所述第二滑块与对应的伸缩架从动自由端铰接；

所述伸缩装置具有推收机构带动螺杆旋转，螺杆带动第一滑块在第一滑杆上滑动，第一滑块通过驱动伸缩架主动自由端使伸缩架伸出或缩回，进而通过伸缩架从动自由端带动第二滑块在第二滑杆上滑动的运动状态。

更优选地，所述伸缩架由两个交叉的杆状件在交叉点铰接而成，所述支架具有两个靠近固定底座的主动自由端、以及两个靠近活动底座的从动自由端；所述主动自由端、从动自由端分别对称分布于交叉点的两侧；所述主驱动装置、从驱动装置分别有两套，且分别对称分布于交叉点的两侧。

采用该优选方案，可沿导轨迅速部署放桩位置，利于提高作业效率。

优选地，所述推收机构为换向传动器；所述换向传动器具有传动连接的手摇曲柄和输出轴；所述换向传动器的输出轴经联轴器与螺杆的另一端传动连接。

采用该优选方案，可简单有效地实现对伸缩装置的位置部署。

优选地，所述竖桩夹持装置有至少一个；所述竖桩夹持装置包括持握夹、收紧机构以及顶开机构；

所述持握夹由支撑座和两个对称放置的单臂构成，所述支撑座与活动底座固定连接；所述单臂的一端设有面向竖桩的夹板、且另一端设有限位长孔，所述单臂的中部铰接支撑于支撑座；两个单臂的夹板彼此相对且两者之间形成持握空间；两个单臂另一端的限位长孔上下相叠；

所述收紧机构包括基座、导柱、弹性件以及推杆；所述导柱固定于支撑座；所述基座套设于导柱周向并构成移动副；所述弹性件套设于导柱周向，弹性件的一端与支撑座抵接且另一端与基座抵接；所述推杆固连于基座上，且推杆插入两个单臂的限位长孔；

所述顶开机构为中部铰接支撑于活动底座的杠杆，所述杠杆的一端与放桩控制机构的控制端传动连接，所述杠杆的另一端设有顶开部件；

所述持握夹具有放桩控制机构控制端通过杠杆使顶开部件推动推杆，推杆带动基座沿导柱移动并压缩弹性件，同时推杆通过作用于限位长孔使两个单臂的夹板分别朝远离彼此的方向运动的打开状态；以及，放桩控制机构控制端通过杠杆使顶开部件脱离推杆，弹性件舒张并推动基座沿导柱移动，基座带动推杆移动，推杆通过作用于限位长孔使两个单臂的夹板分别朝靠近彼此的方向运动的收紧状态。

更优选地，所述顶开部件为呈杆状或球状的构件；所述放桩控制机构包括具有软管的刹车线以及手闸，所述刹车线的一端与顶开机构杠杆的一端固定连接，所述刹车线的另一端与手闸固定连接。

采用该优选方案，即以简单结构实现跨水放桩，安全快速。

优选地，所述锁紧装置包括固定板、活动板、螺栓以及螺母；所述固定板和活动板分别位于导轨的两侧；所述固定板与固定底座固定连接并与导轨相接触，所述活动板支撑于固定底座并构成移动副；所述螺栓的一端与固定板固连且另一端穿过活动板并与螺母螺纹连接，或者，所述螺栓的一端与活动板固连且另一端穿过固定板并与螺母螺纹连接；

所述锁紧装置具有旋紧螺母使活动板朝固定板移动、并与固定板一起夹紧导轨，使固定底座固定在导轨上的锁紧状态。

采用该优选方案，可确保固定底座能在需要时锁紧，提高作业可靠性。

本发明还提供：

快速堵口装配式结构体系，其特征是，包括前文述及的安装装置；还包括平行的第一导轨和第二导轨、一组堵口模块、一组横梁、一组工作台以及一组拦网；所述第一、第二导轨设于外部构筑物上；所述堵口模块包括第一竖桩、第二竖桩、斜撑架以及x形加固件，所述第一竖桩的顶端与第一导轨固连，所述第二竖桩的顶端与第二导轨固连，所述x形加固件的一侧端部与第一竖桩固连且另一侧端部与第二竖桩固连；所述斜撑架包括斜杆、横杆和竖杆，所述斜杆的一端与竖杆上部固连，所述斜杆的另一端与横杆的一端固连，所述横杆的另一端与竖杆下部固连，所述竖杆与第一竖桩连接；所述拦网设于相邻堵口模块的第一竖桩之间；所述横梁、工作台彼此间隔地固定于第一、第二导轨之上。

采用该快速堵口装配式结构体系，可先组装好堵口模块，再利用安装装置将各堵口模块投放至预定位置，然后即能搭建好整个结构体系，安全快速。

优选地，所述第一、第二竖桩分别由桩杆和桩尖插接而成，所述桩尖构成第一或第二竖桩的底端；所述桩杆采用呈矩形且四面具有滑槽的中空型材；所述斜撑架横杆的一端设有朝下的锚尖，所述斜撑架竖杆具有与第一竖桩滑槽相配的滑块；所述拦网的两侧分别与长条滑块固连，所述长条滑块分别位于对应第一竖桩的滑槽内。

采用该优选方案，可进一步提高作业效率。

本发明还提供：

快速装配充填固结堵口方法，其特征是，采用前文述及的结构体系；所述方法包括以下步骤：

第一步、对溃堤堤头进行裹头处理；将第一、第二导轨的末端分别固定于堤上，且使第一、第二导轨跨越溃堤决口；装配一组堵口模块；

第二步、在导轨上架设安装装置：将固定底座、活动底座的轨道分别与导轨扣合，并将固定底座移动至临水前缘，通过锁紧装置将固定底座固定在导轨上；放桩控制机构控制竖桩夹持装置打开，然后将堵口模块的第一、第二竖桩分别放入对应的竖桩夹持装置中，放桩控制机构控制竖桩夹持装置夹持第一、第二竖桩；推收机构控制伸缩装置推动活动底座沿导轨移动至预定位置；放桩控制机构控制竖桩夹持装置打开，放下第一、第二竖桩，并打桩入土；

第三步、移走安装装置；铺设工作台至已打桩的堵口模块处；将堵口模块第一、第二竖桩的顶端分别与对应导轨固连；在工作台前端安装与导轨固连的横梁；

第四步、判断是否继续安置堵口模块，若是则转至第二步，若否则转至第五步；

第五步、在相邻堵口模块的第一竖桩之间，将拦网两侧的长条滑块放入对应第一竖桩的滑槽内，并使拦网滑动至预定位置；

第六步、在拦网的迎水侧分别放置充填袋，向充填袋中充入高水速凝材料的料浆，待形成充填体并达到预定强度后，完成堵口。

本发明采用独特设计的装配式堵口快速安装装置，能快速方便地将组装好的堵口模块放入溃堤口内，便于快速安全地实施堵口；在搭建快速堵口装配式结构体系时，采用装配式作业，快速、高效，适合应急抢险；快速堵口装配式结构体系的整体重量轻，搬运、施工方便，劳动强度低；第一、第二竖桩之间由x形加固件连接，增强了抵抗洪水冲击产生的弯矩能力；斜撑架安装方便、支撑合理，提高了整个结构体系的稳定性；以拦网拦截抛投物，安装方便快速，且体积小、重量轻；在实施堵口方法时，采用高水速凝材料取代土石抛投物，操作简单，机械化程度高、施工速度快。

附图说明

图1为本发明实施例1安装装置的结构示意图。

图2、图3分别为本发明实施例1竖桩夹持装置中持握夹处于收紧、打开状态时的示意图。

图4为本发明实施例1锁紧装置的示意图。

图5为本发明实施例2结构体系的示意图。

图6为本发明实施例2导轨的示意图。

图7为本发明实施例2第一、第二竖桩的示意图。

图8为本发明实施例2桩杆的截面示意图。

图9为斜撑架的示意图。

图10为图9的俯视截面示意图。

具体实施方式

下面参照附图并结合实施例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。

实施例1

如图1所示，本实施例的装配式堵口快速安装装置，包括底座，底座包括固定底座01和活动底座02，固定底座01、活动底座02的底部分别具有轨道，轨道分别与对应的导轨03配合并构成滑移副，导轨03设于外部构筑体上；固定底座01具有位于轨道旁、且锁紧后使固定底座01固定在导轨03上的锁紧装置；固定底座01与活动底座02之间设有伸缩装置05，伸缩装置05的受控端与固定底座01具有的推收机构06传动连接；活动底座02设有竖桩夹持装置07，竖桩夹持装置07的受控端与固定底座01具有的放桩控制机构08传动连接；

安装装置具有竖桩夹持装置07夹持有竖桩09的第一状态；推收机构06控制伸缩装置05推动活动底座02沿导轨03向远离固定底座01的方向滑动的第二状态；放桩控制机构08控制竖桩夹持装置07放开竖桩09的第三状态；推收机构06控制伸缩装置05拉动活动底座02沿导轨03向靠近固定底座01的方向滑动的第四状态。

如图1所示，伸缩装置05包括伸缩架10、主驱动装置以及从驱动装置；伸缩架10具有靠近固定底座01的主动自由端11、以及靠近活动底座02的从动自由端12；

主驱动装置与主动自由端11一一对应；主驱动装置包括支撑于固定底座01的第一滑杆13、套设于第一滑杆13周向的第一滑块14、轴承座15、以及与第一滑杆13平行的螺杆16；螺杆16的一端支撑于轴承座15内、且另一端与推收机构06的输出端传动连接；第一滑块14还具有与螺杆16螺纹连接的螺孔；第一滑块14与螺杆16构成螺杆副，第一滑块14与第一滑杆13构成滑移副；第一滑块14与对应的伸缩架主动自由端11铰接；

从驱动装置与从动自由端12一一对应；从驱动装置包括支撑于活动底座02的第二滑杆17、以及套设于第二滑杆17周向的第二滑块18；第二滑杆17与第二滑块18构成滑移副；第二滑块18与对应的伸缩架从动自由端12铰接；

伸缩装置05具有推收机构06带动螺杆16旋转，螺杆16带动第一滑块14在第一滑杆13上滑动，第一滑块14通过驱动伸缩架主动自由端11使伸缩架10伸出或缩回，进而通过伸缩架从动自由端12带动第二滑块18在第二滑杆17上滑动的运动状态。

具体而言，伸缩架10由两个交叉的杆状件在交叉点铰接而成，支架具有两个靠近固定底座01的主动自由端11、以及两个靠近活动底座02的从动自由端12；主动自由端11、从动自由端12分别对称分布于交叉点的两侧；主驱动装置、从驱动装置分别有两套，且分别对称分布于交叉点的两侧。

推收机构06为换向传动器；换向传动器具有传动连接的手摇曲柄20和输出轴21；换向传动器的输出轴21经联轴器22与螺杆16的另一端传动连接。

如图1至图3所示，竖桩夹持装置07有至少一个；竖桩夹持装置07包括持握夹、收紧机构以及顶开机构；持握夹由支撑座23和两个对称放置的单臂24构成，支撑座23与活动底座02固定连接；单臂24的一端设有面向竖桩09的夹板25、且另一端设有限位长孔26，单臂24的中部铰接支撑于支撑座23；两个单臂24的夹板25彼此相对且两者之间形成持握空间；两个单臂24另一端的限位长孔26上下相叠；

收紧机构包括基座27、导柱28、弹性件29以及推杆30；导柱28固定于支撑座23；基座27套设于导柱28周向并构成移动副；弹性件29套设于导柱28周向，弹性件29的一端与支撑座23抵接且另一端与基座27抵接；推杆30固连于基座27上，且推杆30插入两个单臂24的限位长孔26；

顶开机构为中部铰接支撑于活动底座02的杠杆31，杠杆31的一端与放桩控制机构08的控制端传动连接，杠杆31的另一端设有顶开部件32；

持握夹具有放桩控制机构08控制端通过杠杆31使顶开部件32推动推杆30，推杆30带动基座27沿导柱28移动并压缩弹性件29，同时推杆30通过作用于限位长孔26使两个单臂24的夹板25分别朝远离彼此的方向运动的打开状态；以及，放桩控制机构08控制端通过杠杆31使顶开部件32脱离推杆30，弹性件29舒张并推动基座27沿导柱28移动，基座27带动推杆30移动，推杆30通过作用于限位长孔26使两个单臂24的夹板25分别朝靠近彼此的方向运动的收紧状态。

具体而言，顶开部件32为呈杆状或球状的构件；放桩控制机构08包括具有软管的刹车线33以及手闸(图中未示)，刹车线33的一端与顶开机构杠杆31的一端固定连接，刹车线33的另一端与手闸固定连接。

如图4所示，锁紧装置包括固定板34、活动板35、螺栓36以及螺母37；固定板34和活动板35分别位于导轨03的两侧；固定板34与固定底座01固定连接并与导轨03相接触，活动板35支撑于固定底座01并构成移动副；螺栓36的一端与固定板34固连且另一端穿过活动板35并与螺母37螺纹连接(也可视情况采用：螺栓36的一端与活动板35固连且另一端穿过固定板34并与螺母37螺纹连接)；

锁紧装置具有旋紧螺母37使活动板35朝固定板34移动、并与固定板34一起夹紧导轨03，使固定底座01固定在导轨03上的锁紧状态。

实施例2

如图5至图10所示，本实施例的快速堵口装配式结构体系，包括实施例1的安装装置；还包括平行的第一导轨38和第二导轨39、一组堵口模块、一组横梁40、一组工作台(图中未示)以及一组拦网41；第一、第二导轨38、39设于外部构筑物上；堵口模块包括第一竖桩42、第二竖桩43、斜撑架44以及x形加固件45，第一竖桩42的顶端与第一导轨38固连，第二竖桩43的顶端与第二导轨39固连，x形加固件45的一侧端部与第一竖桩42固连且另一侧端部与第二竖桩43固连；斜撑架44包括斜杆、横杆和竖杆，斜杆的一端与竖杆上部固连，斜杆的另一端与横杆的一端固连，横杆的另一端与竖杆下部固连，竖杆与第一竖桩42连接；拦网41设于相邻堵口模块的第一竖桩42之间；横梁40、工作台彼此间隔地固定于第一、第二导轨38、39之上。

具体而言，第一、第二竖桩42、43分别由桩杆46和桩尖47插接而成，桩尖47构成第一或第二竖桩的底端；桩杆46采用呈矩形且四面具有滑槽的中空型材；斜撑架横杆的一端设有朝下的锚尖48，斜撑架竖杆具有与第一竖桩42滑槽相配的滑块；拦网41的两侧分别与长条滑块固连，长条滑块分别位于对应第一竖桩42的滑槽内。

实施例3

本实施例的快速装配充填固结堵口方法，采用实施例2述及的快速堵口装配式结构体系。

本实施例方法包括：

第一步、对溃堤堤头进行裹头处理；将第一、第二导轨38、39的末端分别固定于堤上，且使第一、第二导轨38、39跨越溃堤决口；装配一组堵口模块；

第二步、在导轨03上架设安装装置：将固定底座01、活动底座02的轨道分别与导轨03扣合，并将固定底座01移动至临水前缘，通过锁紧装置将固定底座01固定在导轨03上；放桩控制机构08控制竖桩夹持装置07打开，然后将堵口模块的第一、第二竖桩42、43分别放入对应的竖桩夹持装置07中，放桩控制机构08控制竖桩夹持装置07夹持第一、第二竖桩42、43；推收机构06控制伸缩装置05推动活动底座02沿导轨03移动至预定位置；放桩控制机构08控制竖桩夹持装置07打开，放下第一、第二竖桩42、43，并打桩入土(即将桩尖47和锚尖48打入土中)；

第三步、移走装配式堵口快速安装装置；铺设工作台至已打桩的堵口模块处；将堵口模块第一、第二竖桩42、43的顶端分别与对应导轨03固连(如采用哈夫夹)；在工作台前端安装与导轨03固连的横梁40；

第四步、判断是否继续安置堵口模块，若是则转至第二步，若否则转至第五步；

第五步、在相邻堵口模块的第一竖桩42之间，将拦网41两侧的长条滑块放入对应第一竖桩42的滑槽内，并使拦网41滑动至预定位置；

第六步、在拦网41的迎水侧分别放置充填袋，向充填袋中充入高水速凝材料的料浆，待形成充填体并达到预定强度后，完成堵口。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。