CN113818408B - 一种动水作业条件下用于导流洞门槽的检查系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种动水作业条件下用于导流洞门槽的检查系统，该动水作业条件下用于导流洞门槽的检查系统包括吊装装置、测量框和测量装置；导流洞上开设检查槽和闸门井平台，其中，检查槽正对门槽且适配于测量框，闸门井平台位于检查槽上方并连通检查槽；吊装装置设置在闸门井平台上，测量框可拆卸连接吊装装置，测量装置固定在测量框上；吊装装置可沿着检查槽下放至少一个测量框至导流洞内，或，吊起位于导流洞内的测量框。本动水作业条件下用于导流洞门槽的检查系统使用测量框动水作业代替土石围堰，工作量减少，无需动用大型土石方机械设备，无需人员进入测量框即可进行检测，解决了现有的导流洞门槽施工难度大、成本高且风险性高的问题。

Description

一种动水作业条件下用于导流洞门槽的检查系统

技术领域

本发明属于检查设备技术领域，具体涉及一种动水作业条件下用于导流洞门槽的检查系统。

背景技术

导流洞是用于施工导流目的的隧洞。工程导流洞具有设计安全运行年限，若超期服役，洞身结构存在重大安全隐患；为了保障超期服役导流洞的安全导流，需对导流洞的整个洞身段以及门槽部位结构进行水下检查，以确保导流洞洞身结构的完好性，近而保障导流洞的导流安全性，因此对导流洞门槽部位结构进行水下检测是一项有必要且有重要意义的工作。

以往对大坝导流洞门槽运行情况的检查，常规的方法即在隧洞进出口采用土石围堰封堵然后进行干地检测施工；此种方法的前提是导流洞洞身段通常分两孔，同时导流洞两孔的进口段无设置检修闸门的前提下，一孔导流洞单独过流，另一侧导流洞的进出口通过填筑土石围堰进行挡水，检查时，保证该侧洞内干燥无水，提供干地施工条件；检测另一段洞身时采用相同的方法。

但在实际施工过程中，导流洞进口的水流流速很快，临时围堰施工时其取土、修补修路、运送卸土与碾压等具有一定的施工困难，从经济性与适用性来分析成本投入较大；且上游土石围堰在水下的防渗处理操作不理想，很难形成干地施工环境；围堰使用完毕后，围堰水上部分的拆除处理可以正常进行，但是水下土石围堰的拆除工作却不尽理想，经常造成长隧洞渡讯的安全隐患；另外填筑围堰营造干地施工的方法，施工难度较大，费时费力，且施工人员与设备均具有一定的危险性。

发明内容

本发明的目的是提供一种动水作业条件下用于导流洞门槽的检查系统，解决了现有的导流洞门槽施工难度大、成本高且风险性高的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种动水作业条件下用于导流洞门槽的检查系统，包括吊装装置、测量框和测量装置；

导流洞上开设检查槽和闸门井平台，其中，检查槽正对门槽且适配于测量框，闸门井平台位于检查槽上方并连通检查槽；

吊装装置设置在闸门井平台上，测量框可拆卸连接吊装装置，测量装置固定在测量框上；

吊装装置可沿着检查槽下放至少一个测量框至导流洞内，或，吊起位于导流洞内的测量框。

在一种可能的设计中，闸门井平台由上至下依次分为启闭机平台、锁定平台和轨道施工平台，其中，吊装装置位于启闭机平台上，测量框位于锁定平台上，自轨道施工平台向下铺设导轨；

锁定平台上设有第一槽体，轨道施工平台上设有第二槽体，第一槽体的上端连通启闭机平台，第一槽体的下端连通第二槽体；

导轨位于检查槽的侧壁上；第一槽体和第二槽体组成供测量框上下滑动的滑动槽，且滑动槽连通检查槽。

在一种可能的设计中，第一槽体的下端设有放置台；第二槽体的下端设有施工台，相应地，锁定平台和轨道施工平台处设有自启闭机平台延伸至施工台的爬梯。

在一种可能的设计中，测量框包括箱型梁和提拉部，其中，提拉部包括两提拉架和一提拉框，提拉架分别位于提拉框的两端，且提拉架可拆卸连接箱型梁；箱型梁和提拉架上各自设有若干个滑轮。

在一种可能的设计中，滑轮包括滚轮和侧轮，其中，箱型梁的两侧面和提拉架的两侧面上分别设有若干个滚轮，箱型梁的两侧面上还各设有若干个侧轮；

滚轮朝向第一方向设置，侧轮朝向第二方向设置，其中，第一方向为平行于检查槽的宽度方向，第二方向平行于检查槽的长度方向。

在一种可能的设计中，箱型梁和提拉架均设置为由钢管和工字钢组成的框架结构；提拉框包括至少两个方形框体。

在一种可能的设计中，测量装置选用三维定点侧扫声呐，测量框上设有挡水罩，三维定点侧扫声呐位于挡水罩内。

在一种可能的设计中，吊装装置包括龙门架、卷扬机、供电结构和吊车；

龙门架包括主梁和可移动设置在主梁上的锁定梁，主梁上设有导向地锚，卷扬机的钢丝绳穿过导向地锚连接测量框，移动锁定梁以下放测量框；

供电结构电连接龙门架和卷扬机，并向龙门架和卷扬机供电；吊车用于吊运测量框。

在一种可能的设计中，主梁上还设有滑轮组，钢丝绳绕过滑轮组连接测量框。

在一种可能的设计中，所述的检查系统还包括通信模块、存储模块和处理模块，通信模块通信连接测量装置，处理模块分别电连接通信模块和存储模块。

有益效果：

本动水作业条件下用于导流洞门槽的检查系统使用测量框动水作业代替了土石围堰，工作量大大减少，无需动用大型土石方机械设备，只需提前在加工厂加工钢结构运到现场，利用起重设备起吊，无需人员进入测量框即可进行检测。且不会因填筑围堰对当地生态、水质造成影响。

同时，使用不受电站运行条件限制，不需弃水施工，节约工期，节约水资源，节约电力资源，降低工程造价。此外，整体结构上兼具制造、安装、使用简便的特点，可重复使用，经济可靠。

附图说明

图1为一种动水作业条件下用于导流洞门槽的检查系统的结构示意图。

图2为龙门架的结构示意图。

图3为测量框的结构示意图。

图4为测量框局部的正视结构示意图。

图5为图4中A处的局部放大结构示意图。

图中：

1、吊装装置；2、测量框；21、箱型梁；22、提拉部；221、提拉架；222、提拉框；231、滚轮；232、侧轮；31、检查槽；32、启闭机平台；33、锁定平台；34、轨道施工平台；35、爬梯；301、放置台；302、施工台。

具体实施方式

实施例：

如图1-5所示，一种动水作业条件下用于导流洞门槽的检查系统，包括吊装装置1、测量框2和测量装置；导流洞上开设检查槽31和闸门井平台，其中，检查槽31正对门槽且适配于测量框2，闸门井平台位于检查槽31上方并连通检查槽31；吊装装置1设置在闸门井平台上，测量框2可拆卸连接吊装装置1，测量装置固定在测量框2上；吊装装置1可沿着检查槽31下放至少一个测量框2至导流洞内，或，吊起位于导流洞内的测量框2。

对导流洞的结构进行改进，即开设检查槽31与闸门井平台，其中，检查槽31位于导流洞门槽上方，以便于测量框2沿着检查槽31下行至导流洞门槽处；闸门井平台既提供了安装空间，又提供了操作空间。

吊装装置1安装于闸门井平台上并用于测量框2的上下运行，同时，由于闸门井平台内空间较狭窄，空间有限，故吊装装置1需适配于闸门井平台内的结构、体积等。以测量框2为平台，借助吊装装置1所提供的驱动力，使测量框2可上下运行。测量装置安放在测量框2上，并随测量框2沿着检查槽31上下运行，当测量框2下移至导流洞门槽上时，通过测量装置对门槽结构、结构周边混凝土破损情况、门槽底板、闸墩等部位扫描检查；此外，可以将测量装置所测得的数据进行存储和汇总，交由相关人员进行缺陷的检查与汇总，并形成数据库和检查报告，从而为导流洞的建设、维护等工作提供科学指导。

工作时，工作人员在闸门井平台上进行设备操作，测量框2放置在闸门井平台上并连接吊装装置1，同时将测量装置安装在测量框2上。工作人员操作吊装装置1将测量框2下放，测量框2穿过检查槽31下移至导流洞门槽，进而通过测量装置进行导流洞门槽的检查以及数据的测量与收集。当检查完成后，工作人员再操作吊装装置1吊起测量框2即可。测量框2可根据检查需要决定是否继续连接吊装装置1。

本动水作业条件下用于导流洞门槽的检查系统无需检测人员下水作业，可保障人员及设备的生命与财产安全；动水作业，不受电站运行情况、水文水情影响；导流洞内布置场地快捷，缩短施工工期，也就极大减小了施工难度，且所有施工人员均在陆上操作，施工安全得到了有效保证。

下面结合各个装置的具体结构对检查过程进行说明：

在本实施例中，闸门井平台由上至下依次分为启闭机平台32、锁定平台33和轨道施工平台34，闸门井平台分为三个不同的功能层，最上方的是启闭机平台32，即用于安放吊装装置1、存放测量框2、供工作人员使用和收纳其他设备，可见启闭机平台32具有人多设备多的特点，实际使用时要合理划区，提高空间利用率，也有助于提高工作安全性。启闭机平台32下方是锁定平台33，用于暂时放置测量框2，进而将测量框2连接于吊装装置1。最下方的是轨道施工平台34，轨道施工平台34的空间也较大，一方面是提供了放置设备的空间，方便于打通导流洞的顶部，以使测量框2可以进入导流洞内，另一方面是可以在测量框2下放过程中方便工作人员进行导引，使测量框2快速对准并进入检查槽31内，提高检查的效率。

在一种可能的实现方式中，吊装装置1位于启闭机平台32上，测量框2位于锁定平台33上，自轨道施工平台34向下铺设导轨；锁定平台33上设有第一槽体，轨道施工平台34上设有第二槽体，第一槽体的上端连通启闭机平台32，第一槽体的下端连通第二槽体；导轨位于检查槽31的侧壁上；第一槽体和第二槽体组成供测量框2上下滑动的滑动槽，且滑动槽连通检查槽31。

显然，测量框2的重量较大，有利于动水作业条件保持稳定，但这也使得测量框2仅在检查过程中连接吊装装置1，以保护吊装装置1，也是保证作业安全。那么，在测量框2连接吊装装置1时，测量框2至少部分要放入锁定平台33内，也即第一槽体内，可选地，第一槽体上设有供放置测量框2的凸出部，从而方便测量框2的放置。

滑动槽，即第一槽体和第二槽体，的宽度是大于测量框2的宽度，因此当测量框2沿着滑动槽上下滑动时所受到的摩阻力较小，故可无需设置导轨。而检查槽31的宽度较小，测量框2沿着检查槽31上下滑动所受到的摩阻力较大，故需设置导轨，以提高测量框2的使用寿命。

同时，测量框2在滑动槽内滑动时，由于各种原因可能出现测量框2晃动，至少在第二槽体与检查槽31的交接处，测量框2可能出现抵接于第二槽体底部的情况，测量框2无法准确进入检查槽31内，故至少在第二槽体处，也就是轨道施工平台34处，可安排若干个工作人员进行导引工作。

可选地，第一槽体上还设有位于凸出部对侧的副凸出部，即测量框2脱离凸出部后出现左右晃动，此时可在副凸出部上设置工作人员和/或相应的设备来使测量框2快速稳定。

可选地，第一槽体的下端设有放置台301；第二槽体的下端设有施工台302，放置台301即前述的凸出部，施工台302即第二槽体的底部，也就是第二槽体与检查槽31的交接处，则二者的功能与作用已经说明，在此不再赘述。

相应地，锁定平台33和轨道施工平台34处设有自启闭机平台32延伸至施工台302的爬梯35，或者，可用电梯替代爬梯35，可以根据实际施工条件进行选择。

在本实施例中，测量框2包括箱型梁21和提拉部22，其中，提拉部22包括两提拉架221和一提拉框222，提拉架221分别位于提拉框222的两端，且提拉架221可拆卸连接箱型梁21；箱型梁21和提拉架221上各自设有若干个滑轮。

测量框2设计为超静定桁架结构，且经水力计算、受力核算后充分保证其结构强度，以确保能够在动水条件下使用。此外，测量框2包括箱型梁21和提拉部22两个部分，一方面提高了运输性能，参见图3，测量框2呈U型，拆分后的箱型梁21和提拉部22均为长方体，形状更为规则，有利于收纳和放置，运输也就更为方便。另一方面实现了模块化设计，有效降低了使用成本。

那么，当测量框2放置在锁定平台33上时需进行两个操作，即提拉部22的下端连接箱型梁21，提拉部22的上端连接吊装装置1，具体来说，提拉架221用于连接箱型梁21，提拉框222用于连接吊装装置1。可选地，可以采用任何合适的可拆卸连接方式实现连接。

现给出一种实际可行的连接方案，提拉架221的下端上设有若干排第一螺孔，每排第一螺孔各有若干个，相应地，箱型梁21的上端设有适配于第一螺孔的第二螺孔，提拉架221下移使第一螺孔与第二螺孔同轴，且第一螺孔和第二螺孔一一对应设置，进而通过螺栓或螺钉实现连接。同时，吊装装置1包括钢丝绳，钢丝绳下放并缠绕在提拉框222上，实现吊装装置1与提拉框222的连接。

此外，滑轮适配于导轨，则在测量框2上下滑动时，滑轮有效减少了测量框2所受到的摩阻力。

在一种可能的实现方式中，滑轮包括滚轮231和侧轮232，其中，箱型梁21的两侧面和提拉架221的两侧面上分别设有若干个滚轮231，箱型梁21的两侧面上还各设有若干个侧轮232；滚轮231朝向第一方向设置，侧轮232朝向第二方向设置，其中，第一方向为平行于检查槽的宽度方向，第二方向平行于检查槽的长度方向。

滑轮分为滚轮231和侧轮232两种，滚轮231适配于导轨，用以减小提拉框222在提放过程中所受到的摩阻力，既保护了提拉框222，也降低了提放的难度。容易理解的，箱型梁21上的滚轮231和提拉架221上的滚轮231均要对应设置可连接导轨的位置上，从而才能连接导轨。

侧轮232可通过焊接的方式固定在箱型梁21上，并起到限位的作用，即在测量框2工作时，导流洞内处于动水条件下，测量框2时刻受到水流的冲击；在沿检查槽31的长度方向上，测量框2是可以自由移动的，而当测量框2的端部移动至检查槽31的外侧，即测量框2的端部移动至导流洞中，在水流冲击下，测量框2将会出现歪斜的现象，如此一来，测量框2不能正常完成检测工作，且难以回收测量框2。

因此通过侧轮232来限制测量框2沿着检查槽31长度方向的移动，一方面保证了测量框2具有一定的自由度，可以进行一定距离的移动，另一方面又避免了测量框2的端部外移至导流洞内。

可选地，箱型梁21和提拉架221均设置为由钢管和工字钢组成的框架结构；容易理解的，框架结构可以构造为任意合适的形状和结构，本发明对此并不作任何限制。

可选地，提拉框222包括至少两个方形框体。方形框体的具体数量可以根据实际使用情况进行适当增减。

在本实施例中，测量装置选用三维定点侧扫声呐，测量框2上设有挡水罩，三维定点侧扫声呐位于挡水罩内。

动水作业时，导流洞内又处于流速较大、流态较差的条件下，水流冲击下测量装置处于不稳定的状态中，而测量装置只有在平稳状态下才能保证检测数据的有效性和准确性。因此，在测量框2上设置挡水罩，测量装置放置于挡水罩内并连接测量框2，如此一来，一方面阻挡了水流对测量装置的直接冲击，减少了测量装置受到的冲击，也极力避免出现测量装置被冲走的情况，有效提高了测量装置的使用寿命，另一方面平稳了水流，使测量装置处于一个相对稳定的状态下，提高了测量的效果。

同时，挡水罩所覆盖的体积可大于测量装置的体积，则挡水罩内还预留了供测量装置转动的空间，则测量装置可在检查过程中进行多位置旋转，实现多位置检查，提供了更多的检查数据，有助于提高检查结果的准确性。

容易理解的，测量装置可以设置在测量框2上任意合适的位置，可以根据实际检查条件进行选择。优选地，测量装置安装在箱型梁21的底面上，以减少测量框2对测量装置扫描范围的影响。相应地，挡水罩设置测量框2对应位置上，且挡水罩可以构造为任意合适的形状。

可选地，三维定点侧扫声呐选用的型号为BV-5000，BV-5000可检测并摄录，收集数据的种类多样，可以相互印证以提高检查的准确性。此外，测量装置包括但不限于三维定点侧扫声呐，也可以选用其他任意合适的设备。

在本实施例中，吊装装置1包括龙门架、卷扬机、供电结构和吊车；龙门架包括主梁和可移动设置在主梁上的锁定梁，主梁上设有导向地锚，卷扬机的钢丝绳穿过导向地锚连接测量框2，移动锁定梁以下放测量框2；供电结构电连接龙门架和卷扬机，并向龙门架和卷扬机供电；吊车用于吊运测量框2。

鉴于启闭机平台32的空间较为狭小，故龙门架和卷扬机均选用体积较小的型号。此外，也考虑测量框2入水后受到来自导轨的摩阻力，钢丝绳处设计了滑轮组进行施工，以承担摩阻力施加于钢丝绳的载荷，同时也便于在狭小空间中吊起测量框2。

下放测量框2时，测量框2在锁定平台33完成组装后，通过卷扬机将测量框2吊起后，移动测量框2至放置台301外，使测量框2处于可下移的状态中。通过移动锁定梁实现测量框2的匀速下放，待测量框2移动至施工台302处，有工作人员引导测量框2滑动连接至导轨，进而使测量框2沿着检查槽31下移至导流洞门槽内。

此外，容易理解的，吊车可选用任意合适的市售型号。且供电结构可以选用任何合适的方式，本发明对此并不作任何限制。

在本实施例中，所述的检查系统还包括通信模块、存储模块和处理模块，通信模块通信连接测量装置，处理模块分别电连接通信模块和存储模块。具体来说，存储模块用于存储测量装置所测量的数据。通信模块既可以用于数据的传输，也可以在检查过程中传递工作人员所发出的指令。处理模块选用任意合适的市售的处理器。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。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 (9)

1.一种动水作业条件下用于导流洞门槽的检查系统，其特征在于，包括吊装装置（1）、测量框（2）和测量装置；

导流洞上开设检查槽（31）和闸门井平台，其中，检查槽（31）正对门槽且适配于测量框（2），闸门井平台位于检查槽（31）上方并连通检查槽（31）；

吊装装置（1）设置在闸门井平台上，测量框（2）可拆卸连接吊装装置（1），测量装置固定在测量框（2）上；

吊装装置（1）可沿着检查槽（31）下放至少一个测量框（2）至导流洞内，或，吊起位于导流洞内的测量框（2）；

闸门井平台由上至下依次分为启闭机平台（32）、锁定平台（33）和轨道施工平台（34），其中，吊装装置（1）位于启闭机平台（32）上，测量框（2）位于锁定平台（33）上，自轨道施工平台（34）向下铺设导轨；

锁定平台（33）上设有第一槽体，轨道施工平台（34）上设有第二槽体，第一槽体的上端连通启闭机平台（32），第一槽体的下端连通第二槽体；

导轨位于检查槽（31）的侧壁上；第一槽体和第二槽体组成供测量框（2）上下滑动的滑动槽，且滑动槽连通检查槽（31）。

2.根据权利要求1所述的动水作业条件下用于导流洞门槽的检查系统，其特征在于，第一槽体的下端设有放置台（301）；第二槽体的下端设有施工台（302），相应地，锁定平台（33）和轨道施工平台（34）处设有自启闭机平台（32）延伸至施工台（302）的爬梯（35）。

3.根据权利要求1所述的动水作业条件下用于导流洞门槽的检查系统，其特征在于，测量框（2）包括箱型梁（21）和提拉部（22），其中，提拉部（22）包括两提拉架（221）和一提拉框（222），提拉架（221）分别位于提拉框（222）的两端，且提拉架（221）可拆卸连接箱型梁（21）；箱型梁（21）和提拉架（221）上各自设有若干个滑轮。

4.根据权利要求3所述的动水作业条件下用于导流洞门槽的检查系统，其特征在于，滑轮包括滚轮（231）和侧轮（232），其中，箱型梁（21）的两侧面和提拉架（221）的两侧面上分别设有若干个滚轮（231），箱型梁（21）的两侧面上还各设有若干个侧轮（232）；

滚轮（231）朝向第一方向设置，侧轮（232）朝向第二方向设置，其中，第一方向为平行于检查槽的宽度方向，第二方向平行于检查槽的长度方向。

5.根据权利要求3所述的动水作业条件下用于导流洞门槽的检查系统，其特征在于，箱型梁（21）和提拉架（221）均设置为由钢管和工字钢组成的框架结构；提拉框（222）包括至少两个方形框体。

6.根据权利要求1所述的动水作业条件下用于导流洞门槽的检查系统，其特征在于，测量装置选用三维定点侧扫声呐，测量框（2）上设有挡水罩，三维定点侧扫声呐位于挡水罩内。

7.根据权利要求1所述的动水作业条件下用于导流洞门槽的检查系统，其特征在于，吊装装置（1）包括龙门架、卷扬机、供电结构和吊车；

龙门架包括主梁和可移动设置在主梁上的锁定梁，主梁上设有导向地锚，卷扬机的钢丝绳穿过导向地锚连接测量框（2），移动锁定梁以下放测量框（2）；

供电结构电连接龙门架和卷扬机，并向龙门架和卷扬机供电；吊车用于吊运测量框（2）。

8.根据权利要求7所述的动水作业条件下用于导流洞门槽的检查系统，其特征在于，主梁上还设有滑轮组，钢丝绳绕过滑轮组连接测量框（2）。

9.根据权利要求1所述的动水作业条件下用于导流洞门槽的检查系统，其特征在于，所述的检查系统还包括通信模块、存储模块和处理模块，通信模块通信连接测量装置，处理模块分别电连接通信模块和存储模块。