CN111472330A - 一种消力池底板水下修复装置及修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消力池底板水下修复装置及修复方法，包括装置本体，所述装置本体由顶部封闭底部开放的空心筒体，以及覆盖在筒体顶端并与筒体相连通的塔筒构成；所述筒体的顶盖下侧围绕筒体圆心至少固定设置有六个将筒体均分的分仓板，各分仓板之间的顶盖上设置有与筒体内部连通的连通阀，筒体的筒裙底端固定设置有密封圈。本发明旨在提供一种可进行水下施工修复，简化施工流程，提高消力池底板的修复效率，实现消力池底板干仓施工的水下修复装置及修复方法。
Description
技术领域
本发明涉及水利工程技术领域，尤其涉及一种消力池底板水下修复装置及修复方法。
背景技术
我国水电行业发展较快，一大批高坝大库已建成并投产运行。截至目前，我国已建成的30m以上的水库大坝六千余座，其中100m以上的大坝超过200座，良好的运行维护机制是未来水电行业发展所需关注的主要问题。
在众多水工建筑物中，消力池是不可或缺的元素之一。消力池在泄洪期间起到消除下泄水流能量的作用，其自身的稳定是实现消能和防冲的关键。由于高速水流及其与结构相互作用的复杂性，国内外曾发生多起消力池防护结构严重破坏的实例，如前苏联的Sayano-Shushenskaya、美国的Libby、印度的Bhakra、墨西哥的Malpaso以及我国的五强溪、安康、鱼塘等水电站的消力池底板都被严重破坏。因此，有效的消力池底板修复技术一直是学术界和工程界较为关注的课题之一。
消力池通常处于有水状态，若采取干式施工，必须排除其内部水体，施工进度缓慢，严重影响水电站的正常运行，成本较高。因此，一些水下修复材料如PBM聚合物、SR防渗模块、SXM水下密封剂等相继提出并使用。然而，上述技术、材料仅在一定程度上保证水下施工，但成本仍然较高，且技术尚不成熟。截止目前，仍然没有一个高效、低成本的施工技术可有效解决消力池底板的水下修复难题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，旨在提供一种可进行水下施工修复，简化施工流程，提高消力池底板的修复效率，实现消力池底板干仓施工的水下修复装置及修复方法。
为达到上述目的，本发明是通过下述技术方案予以实现的：
一种消力池底板水下修复装置，包括装置本体，所述装置本体由顶部封闭底部开放的空心筒体，以及覆盖在筒体顶端并与筒体相连通的塔筒构成；所述筒体的顶盖下侧围绕筒体圆心至少固定设置有六个将筒体均分的分仓板，各分仓板之间的顶盖上设置有与筒体内部连通的连通阀，筒体的筒裙底端固定设置有密封圈。
进一步的，所述筒体的直径为5m-30m，筒体的裙板高度为2m-7m，所述分仓板比筒体的裙板短0.2m-0.5m。
进一步的，所述塔筒的柱状部分直径为2m-6m。
进一步的，所述筒体和所述塔筒均由钢材构成。
还包括一种消力池底板水下修复方法，步骤如下：
①预先探测待修复消力池底板中的冲坑位置，将预制好的筒体结构置于消力池中冲坑与消力池底板的交界处，打开各连通阀，使筒体内部进水自由下沉；
②将筒体沉至消力池底，并使筒体底端一半以上的投影面积位于于消力池底板上，通过送料船对未支撑在消力池底板的筒体裙板底端区域进行注浆，形成支撑于筒体裙板底端与冲坑之间的混凝土墩，并最终平衡筒体，使得筒体裙板底端的密封圈与消力池底板及混凝土墩完全贴合；
③打开筒体顶盖上的各连通阀，通过塔筒下放水管穿过阀门至冲坑底部，将密封圈、消力池底板和混凝土墩包围的冲坑区域内的水体抽出，使空气由塔筒顶端进入筒体中，直至筒体、塔筒以及冲坑内的水体完全被抽干，使筒体内各分仓板之间形成干室仓，密封圈均与消力池底板、混凝土墩之间密封接触；
④在消力池水面通过送料船从塔筒顶端向筒体内输送施工人员与建筑材料，并进行干仓施工，开展修复工作；
⑤修复完成后，人员、物料、设备通过塔筒运出，使用水泵向筒体内充入水体至塔筒内的水面高度与外部消力池的水面高度一致，密封条与消力池底板之间解除密封，再向筒体顶盖的各连通阀上连接气泵，向筒体内压入高压气体，使装置本体上浮；
⑥通过持续向筒体内压入高压气体，使水体由筒体裙板底端排出的方式，让装置整体保持上浮，当装置整体浮至水面后，通过拖航船将装置拖至下一修复点进行修复工作。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明在保证消力池水位不改变的条件下实现干仓施工，极大简化了施工流程，提高施工效率。首先，当筒体内部抽空水体，巧妙利用了水体自身的压力对筒体施压，使得筒体、止水及消力池面层紧密结合，起到良好的封水效果；筒体内部分仓，通过改变仓内的气压实现筒体的下沉、上浮以及其调平工作，实现了筒体的重复利用及施工的便捷性；此外，利用塔筒进行人员、物料的出入，更加快捷有效。总之，采用此装置与方法不必排出消力池内水体，实现消力池冲坑的水下修复，且装置设计制造简单，具备重复利用功能，应用前景良好。
附图说明
图1为本发明的剖面结构示意图；
图2为图1的俯视结构示意图；
图3为本发明的施工修复方法步骤①的结构示意图；
图4为本发明的施工修复方法步骤②的结构示意图；
图5为本发明的施工修复方法步骤③的结构示意图；
图6为本发明的施工修复方法步骤④的结构示意图；
图7为本发明的施工修复方法步骤⑤的结构示意图；
图8为本发明的施工修复方法步骤⑥的结构示意图。
附图标记：
1-筒体，2-密封圈，3-分仓板，4-连通阀，5-塔筒，6-送料船，7-混凝土墩，8-冲坑，9-侧墙，10-消力池，11-消力池底板。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1和图2所示，一种消力池底板水下修复装置，包括装置本体，所述装置本体由顶部封闭底部开放的空心筒体1，以及覆盖在筒体1顶端并与筒体1相连通的塔筒5构成；所述筒体1的顶盖下侧围绕筒体1圆心至少固定设置有六个将筒体1均分的分仓板3，各分仓板3之间的顶盖上设置有与筒体1内部连通的连通阀4，筒体1的筒裙底端固定设置有密封圈2；所述筒体1的直径为5m-30m，本实施例中筒体1直径为10m，筒体1的裙板高度为2m-7m，本实施例中裙板高度为4m，所述分仓板3比筒体1的裙板短0.2m-0.5m，本实施例中分仓板3比筒体1底端端0.2m；所述塔筒5的柱状部分直径为2m-6m，本实施例中塔筒5直径为4m，高度为18m；所述筒体1和所述塔筒5均由钢材构成。
本发明的施工修复方法，步骤如下：
①如图3所示，预先探测待修复消力池底板11中的冲坑8位置，将预制好的筒体结构置于消力池10中冲坑8与消力池底板11的交界处，打开各连通阀4，使筒体1内部进水自由下沉。
②如图4所示，将筒体1沉至消力池10底，并使筒体1底端一半以上的投影面积位于于消力池底板11上，通过送料船6对未支撑在消力池底板11的筒体1裙板底端区域进行注浆，形成支撑于筒体1裙板底端与冲坑8之间的混凝土墩，并最终平衡筒体1，使得筒体1裙板底端的密封圈2与消力池底板11及混凝土墩7完全贴合。
③如图5所示，打开筒体1顶盖上的各连通阀4，通过塔筒5下放水管穿过阀门至冲坑8底部，将密封圈2、消力池底板11和混凝土墩7包围的冲坑8区域内的水体抽出，使空气由塔筒5顶端进入筒体1中，直至筒体1、塔筒5以及冲坑8内的水体完全被抽干，使筒体1内各分仓板3之间形成干室仓，并通过装置本体的自重以及水体对塔筒5底部曲面的水压克服水体浮力，使本装置始终沉于消力池10底面，随着内部的水位下降，筒体1受到外部水体对其压力不断增大，让受到压力的密封圈2不断被压实，使密封圈2均与消力池底板11、混凝土墩7之间密封接触。
④如图6所示，在消力池10水面通过送料船6从塔筒5顶端向筒体1内输送施工人员与建筑材料，并进行干仓施工，开展修复工作。
⑤如图7所示，修复完成后，人员、物料、设备通过塔筒5运出，使用水泵向筒体1内充入水体至塔筒5内的水面高度与外部消力池10的水面高度一致，密封圈2与消力池底板11之间解除密封，再向筒体1顶盖的各连通阀4上连接气泵，通过各气泵同时向连通阀4内压入高压气体，利用位于筒体1顶部的高压气体持续挤压筒体1下侧的水体，直至将底部水体挤压出筒体1底部，使装置本体上浮。
⑥如图8所示，通过持续向筒体1内压入高压气体，使顶部封闭的筒体1内部气体持续增加，利用气体将筒体1内的水体持续下压排出的方式，增大装置本体所受的浮力，并通过控制筒体1内部的气量，让装置整体保持上浮，当装置整体浮至水面后，通过拖航船将装置拖至下一修复点进行修复工作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种消力池底板水下修复装置，包括装置本体，其特征在于：所述装置本体由顶部封闭底部开放的空心筒体，以及覆盖在筒体顶端并与筒体相连通的塔筒构成；所述筒体的顶盖下侧围绕筒体圆心至少固定设置有六个将筒体均分的分仓板，各分仓板之间的顶盖上设置有与筒体内部连通的连通阀，筒体的筒裙底端固定设置有密封圈。
2.根据权利要求1所述的一种消力池底板水下修复装置，其特征在于：所述筒体的直径为5m-30m，筒体的裙板高度为2m-7m，所述分仓板比筒体的裙板短0.2m-0.5m。
3.根据权利要求1所述的一种消力池底板水下修复装置，其特征在于：所述塔筒的柱状部分直径为2m-6m。
4.根据权利要求1所述的一种消力池底板水下修复装置，其特征在于：所述筒体和所述塔筒均由钢材构成。
5.一种消力池底板水下修复方法，其特征在于：步骤如下：
①预先探测待修复消力池底板中的冲坑位置，将预制好的筒体结构置于消力池中冲坑与消力池底板的交界处，打开各连通阀，使筒体内部进水自由下沉；
②将筒体沉至消力池底，并使筒体底端一半以上的投影面积位于于消力池底板上，通过送料船对未支撑在消力池底板的筒体裙板底端区域进行注浆，形成支撑于筒体裙板底端与冲坑之间的混凝土墩，并最终平衡筒体，使得筒体裙板底端的密封圈与消力池底板及混凝土墩完全贴合；
③打开筒体顶盖上的各连通阀，通过塔筒下放水管穿过阀门至冲坑底部，将密封圈、消力池底板和混凝土墩包围的冲坑区域内的水体抽出，使空气由塔筒顶端进入筒体中，直至筒体、塔筒以及冲坑内的水体完全被抽干，使筒体内各分仓板之间形成干室仓，密封圈均与消力池底板、混凝土墩之间密封接触；
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⑥通过持续向筒体内压入高压气体，使水体由筒体裙板底端排出的方式，让装置整体保持上浮，当装置整体浮至水面后，通过拖航船将装置拖至下一修复点进行修复工作。
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