CN114703737B - 一种堤坝溃决快速化封堵辅助系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种堤坝溃决快速化封堵辅助系统及方法，封堵辅助系统包括若干动力浮桥河中舟、升降油缸、套筒、桩腿、组合式钢桥、打桩作业设备及锚定系统；桩腿安装在动力浮桥河中舟上，套筒套装在桩腿外，由升降油缸驱动，与桩腿卡合，将动力浮桥河中舟通过桩腿支撑在水面；动力浮桥河中舟上承载和固定打桩作业设备；当堤坝出现渗漏险情但并未溃决时，两个以上动力浮桥河中舟组成自我航行的作业平台，辅助进行渗漏地点的探寻和封堵；当堤坝发生溃决时，组合式钢桥两端分别与动力浮桥河中舟固定连接，组成跨越溃口的分置式作业平台，分置式作业平台通过锚定系统与决口两侧堤坝固定。本发明机动灵活，适应决口宽度范围广，提高封堵速度。

Description

一种堤坝溃决快速化封堵辅助系统及方法

技术领域

本发明涉及水利工程施工及防汛技术领域，具体涉及一种堤坝溃决快速化封堵辅助系统及方法。

背景技术

堤防工程是抵御洪水最为普遍和有效的一种措施，被广泛地运用于水利防洪工程中。但是受经济条件，历史原因等问题的影响，我国现有堤防存在堤身条件差、堤身材料和建筑质量差等多种隐患。当堤防受洪水的袭击，洪水超过堤防的抵御能力，或者高水位洪水长时间浸泡堤防出现抢护不当都会造成决口。

由于各种原因，要消除堤防决口现象十分困难，我国现有的传统堵口技术主要有土石堵口、石笼堵口、打桩进占法堵口、沉船堵口以及埽工进占法堵口等，但均受到决口处的水深、流速、落差、土质等条件限制。这些技术实施难度大、准备工作多、施工效率低、作业人员危险系数高、耗费大量的人力物力，并且施工耗时长，导致淹没范围大，人民生命及财产损失大。

因此，如何提高堵口速度，减少洪水下泄及下游财产损失，是必然要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种堤坝溃决快速化封堵辅助系统及方法，系统机动灵活，适应决口宽度范围广，提高封堵速度。

本发明采用的技术方案如下：

一种堤坝溃决快速化封堵辅助系统，包括若干动力浮桥河中舟、升降油缸、套筒、桩腿、组合式钢桥、打桩作业设备及锚定系统；

所述桩腿安装在动力浮桥河中舟上，所述套筒套装在桩腿外，由升降油缸驱动，与桩腿卡合，将动力浮桥河中舟通过桩腿支撑在水面；所述动力浮桥河中舟上承载和固定打桩作业设备；

当堤坝出现渗漏险情但并未溃决时，两个以上动力浮桥河中舟组成自我航行的作业平台，辅助进行渗漏地点的探寻和封堵；

当堤坝发生溃决时，组合式钢桥两端分别与动力浮桥河中舟固定连接，组成跨越溃口的分置式作业平台，所述分置式作业平台通过锚定系统与决口两侧堤坝固定。

进一步地，所述桩腿为带齿桩腿，可根据水深需要接长，带齿桩腿上的齿关于轴线对称设置；所述套筒内设有与所述齿间隙配合的凹槽，套筒凹槽与所述齿配合时，套筒可与带齿桩腿沿轴向方向相对运动。

进一步地，所述组合式钢桥包括钢箱梁、端箱梁、横向连接梁、导向套筒及护栏；

端箱梁沿纵向分设两列，横向的端箱梁之间通过横向连接梁固连；钢箱梁外侧设置有导向套筒及护栏。

一种堤坝溃决快速化封堵方法，当堤坝出现渗漏险情但并未溃决时，采用两个以上动力浮桥河中舟组成自我航行的作业平台，辅助进行渗漏地点的探寻和封堵；

当堤坝发生溃决时，将组合式钢桥两端分别与动力浮桥河中舟固定连接，组成分置式工作平台，所述分置式工作平台通过锚定系统横跨至溃口处，与决口两侧堤坝固定，打桩作业设备在作业平台上进行打桩作业；进行截流和封堵。

进一步地，当堤坝出现渗漏险情但并未溃决时，具体封堵方法步骤如下：

步骤一，对溃口处两端坝头进行加固，长度范围不小于10m；

步骤二，组合两个以上的动力浮桥河中舟的作业平台，打桩作业设备行驶至作业平台上；通过打桩作业设备辅助在两端的动力浮桥河中舟上各安装4根桩腿，在作业平台上装载封堵物资；

步骤三，作业平台航行至溃口处跨越在溃口两端，分别与溃口两端固定，放下桩腿并与作业平台固定；

步骤四，打桩作业设备进一步稳固作业平台；

步骤五，从作业平台上抛投封堵物资使决口基本截流后，并进行后续的决口抛填、护坡与加固处理。

进一步地，当堤坝发生溃决时，具体封堵方法步骤如下：

步骤一，对溃口处两端坝头进行加固，长度范围不小于35m；

步骤二，组合成两个以上的动力浮桥河中舟的作业平台，并架设组合式钢桥，通过吊车将组合式钢桥吊至作业平台中央；

步骤三，将作业平台从中部解开，相互分离至达到决口宽度后，将组合式钢桥两端与作业平台进行固定；

步骤四，打桩作业设备行驶至作业平台上；通过打桩作业设备辅助在两端的动力浮桥河中舟上各安装4根桩腿，在作业平台上装载封堵物资；

步骤五，利用一个动力浮桥河中舟作为锚定舟，在溃口上游投锚；

步骤六，作业平台航行至溃口上游与堤坝垂直，靠岸端一角与岸固定，另一端与锚定舟绞盘钢丝绳相连；

步骤七，释放锚定舟绞盘钢丝绳，采用旋转法使作业平台旋转横跨至决口两侧；

步骤八，将作业平台与决口两侧堤坝固定，放下桩腿并与作业平台固定；

步骤九，打桩作业设备进一步稳固作业平台；

步骤十，从作业平台上抛投封堵物资使决口基本截流后，并进行后续的决口抛填、护坡与加固处理。

有益效果：

本发明系统的组成部分可采用车载形式，快速机动至险情发生地点附近，并能迅速展开作业。堤坝溃决后，堤坝及溃口两端往往比较脆弱，中大型工程机械或车辆难以通过堤坝到达溃口处开展封堵作业，从空中展开也不现实，本装备可从水上实施封堵作业。

附图说明

图1中的(a)、(b)、(c)分别为本发明三种使用工况的总布置图。

图2为本发明动力浮桥河中舟示意图。

图3为本发明桩腿示意图。

图4中的(a)为本发明组合式钢桥示意图，(b)为(a)的左视图。

图5为本发明锚定系统示意图。

图6中的(a)～(d)为本发明低流速决口工况下作业流程示意图。

图7中的(a)～(i)为本发明高流速决口工况下作业流程示意图。

其中，1-桩腿，2-升降油缸，3-下套筒，4-上套筒，5-钢箱梁，6-端箱梁， 7-横向连接梁，8-打桩作业设备，9-导向筒，10-护栏。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种堤坝溃决快速化封堵辅助系统，包括若干动力浮桥河中舟、升降油缸2、套筒、桩腿1、组合式钢桥、打桩作业设备8及锚定系统；

如图2所示，动力浮桥河中舟是组成作业平台的主体，作业平台由若干个动力浮桥河中舟组成，用于承载和固定打桩作业设备8，放置钢、木桩及其他封堵材料。与现有河中舟的主要区别在于，在动力浮桥河中方舟上内置了升降油缸2，加装了固定桩腿1的套筒，可以通过液压油缸、套筒配合桩腿1将整个作业平台支承住，从而提高水上作业时的稳定性。

如图3所示，桩腿1为带齿桩腿，可以根据水深需要接长。桩腿1升降的液压动力源由打桩作业设备8或者移动液压泵站提供。带齿桩腿上的齿关于轴线对称设置。桩腿1安装在动力浮桥河中舟上，套筒分为上套筒4、下套筒3，上套筒4、下套筒3均套装在桩腿1外，与该齿卡合，同时，上套筒4、下套筒 3上对称设有凹槽，凹槽与该齿间隙配合时，上套筒4、下套筒3可与带齿桩腿沿轴向方向相对运动。下套筒3与动力浮桥河中方舟固定连接；上套筒4由升降油缸2驱动升降，到达适当位置后与桩腿1卡合，将动力浮桥河中舟通过桩腿1支撑在水面。

组合式钢桥在决口流速较大时使用，可以架设在动力浮桥河中舟上，与动力浮桥河中舟一起形成分置式门桥，然后固定于决口两侧，从而克服决口高的流速，为打桩作业设备8作业创造条件。

如图4中的(a)、(b)所示，组合式钢桥由钢箱梁5、端箱梁6及横向连接梁7构成。端箱梁6沿纵向分设两列，横向的端箱梁6之间通过横向连接梁7 固连，整体连接架设好后通过吊车搁置在若干个动力浮桥河中舟形成的门桥之上，门桥甲板上设置有带限位装置的平滚，将门桥从中部解开，形成两个门桥，使它们相互分离，距离达到溃口宽度后，移除平滚落桥，将组合式钢桥两端与门桥重叠部分进行固定。

优选地，钢箱梁5外侧设置有导向筒9和护栏10。导向筒9用于高流速下打桩时克服水流冲击力，使钢木桩保持垂直；护栏10用于防止打桩作业设备8 跌落，同时也不影响打桩作业设备8的回转。

打桩作业设备8由挖掘机和震动液压打桩机组成，将原铲斗替换成震动液压打桩机即可实施打桩作业，桩头可根据桩的类型进行更换，可以自行夹桩和打桩。

如图5所示，锚定系统的作用在于高流速下帮助动力浮桥河中舟及组合式钢桥组成的分置式作业平台成功跨在决口两端。由一个临时加装投锚装置的动力浮桥河中舟在离决口较远水流较缓处进行投锚。

本系统在封堵时还需要用到辅助器材，辅助器材包括移动液压泵站、平滚、千斤顶、拼舟具、钩篙等。

封堵方法在三种工况下的作业流程如下：

工况一：堤坝渗漏等险情探查

如图1中的(a)所示，两个动力浮桥河中舟泛水组成两舟作业平台，配以堤坝渗漏探测仪器或设备在水上对堤坝进行巡视探查，找寻到具体位置后，作业平台携带相应的处理设备进行灌浆、土工布覆盖、嵌入止水橡胶等方法进行险情处理。

工况二：低流速决口封堵

决口附近流速较低时，动力浮桥自身完全可以适应，此种情形下封堵的主要作业流程为在对溃口处坝头进行加固后，利用动力浮桥河中舟拼组成作业平台，作业平台航行并横跨至溃口处，打桩作业设备8在作业平台上进行打桩作业，抛投土工布、编织袋等与桩群一起使决口基本截流后，其他工程机械进行后续决口抛填、护坡与加固处理。

如图6中的(a)～(d)所示，具体作业流程如下所示：

步骤一，对溃口处两端坝头进行加固，长度范围不小于10m；

步骤二，在堤坝安全处组合两个以上的动力浮桥河中舟的作业平台，打桩作业设备8行驶至作业平台上；通过打桩作业设备8辅助在两端的动力浮桥河中舟上各安装4根桩腿1，在作业平台上装载钢、木桩、封堵物资及辅助作业设备等；

步骤三，作业平台航行至溃口处跨越在溃口两端，分别与溃口两端固定，放下桩腿1并与作业平台固定，使其支承住平台；

步骤四，打桩作业设备8在作业平台四个角打钢木桩进一步对作业平台进行稳固；

步骤五，打桩作业设备8在决口处打钢木桩；

步骤六，从作业平台上抛投土工布、编织袋等与桩群一起使决口基本截流后，其他工程机械进行后续的决口抛填、护坡与加固处理。

工况三：高流速决口封堵

决口流速过大时，动力浮桥自身已无法适应，此种情形下封堵的主要作业流程为在对溃口处坝头进行加固后，利用动力浮桥河中舟和组合式钢桥拼组成分置式作业平台，作业平台在锚定系统辅助下横跨至溃口处，打桩作业设备8 在作业平台上进行打桩作业，抛投土工布、编织袋等与桩群一起使决口基本截流后，其他工程机械进行后续决口抛填、护坡与加固处理。

如图7中的(a)～图7(i)所示，具体作业流程如下所示：

步骤一，对溃口处两端坝头进行加固，长度范围不小于35m；

步骤二，在堤坝安全处组合成两个以上的动力浮桥河中舟的作业平台，并在桥面上布设好平滚；在岸上架设好组合式钢桥，通过吊车将组合式钢桥吊至作业平台中央；

步骤三，将作业平台从中部解开，形成两个门桥，使它们相互分离至达到决口宽度后，移除平滚落下组合式钢桥，将组合式钢桥两端与作业平台进行固定；

步骤四，打桩作业设备8行驶至作业平台上；通过打桩作业设备8辅助在两端的动力浮桥河中舟上各安装4根桩腿1，在作业平台上装载钢、木桩及辅助作业设备；

步骤五，利用一个动力浮桥河中舟作为锚定舟，在溃口上游投锚；

步骤六，作业平台航行至溃口上游与堤坝垂直，靠岸端一角与岸固定，另一端与锚定舟绞盘钢丝绳相连；

步骤七，缓慢释放锚定舟绞盘钢丝绳，采用旋转法使作业平台缓慢旋转横跨至决口两侧；

步骤八，将作业平台与决口两侧堤坝固定，放下桩腿1并与作业平台固定，使其支承住作业平台；

步骤九，打桩作业设备8在作业平台四个角打钢木桩进一步对作业平台进行稳固；

步骤十，打桩作业设备8在决口处打钢木桩；

步骤十一，从作业平台上抛投土工布、编织袋等与桩群一起使决口基本截流后，其他工程机械进行后续的决口抛填、护坡与加固处理。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (6)

1.一种堤坝溃决快速化封堵辅助系统，其特征在于，包括若干动力浮桥河中舟、升降油缸、套筒、桩腿、组合式钢桥、打桩作业设备及锚定系统；

所述桩腿安装在动力浮桥河中舟上，所述套筒套装在桩腿外，由升降油缸驱动，与桩腿卡合，将动力浮桥河中舟通过桩腿支撑在水面；所述动力浮桥河中舟上承载和固定打桩作业设备；

当堤坝出现渗漏险情但并未溃决时，两个以上动力浮桥河中舟组成自我航行的作业平台，辅助进行渗漏地点的探寻和封堵；

当堤坝发生溃决时，组合式钢桥两端分别与动力浮桥河中舟固定连接，组成跨越溃口的分置式作业平台，所述分置式作业平台通过锚定系统与决口两侧堤坝固定。

2.如权利要求1所述的堤坝溃决快速化封堵辅助系统，其特征在于，所述桩腿为带齿桩腿，可根据水深需要接长，带齿桩腿上的齿关于轴线对称设置；所述套筒内设有与所述齿间隙配合的凹槽，套筒凹槽与所述齿配合时，套筒可与带齿桩腿沿轴向方向相对运动。

3.如权利要求1所述的堤坝溃决快速化封堵辅助系统，其特征在于，所述组合式钢桥包括钢箱梁、端箱梁、横向连接梁、导向套筒及护栏；

钢箱梁沿纵向分设两列，端箱梁设置在两列钢箱梁两端，横向的钢箱梁之间通过横向连接梁固连；钢箱梁外侧设置有导向套筒及护栏。

4.一种堤坝溃决快速化封堵方法，其特征在于，当堤坝出现渗漏险情但并未溃决时，采用两个以上动力浮桥河中舟组成自我航行的作业平台，辅助进行渗漏地点的探寻和封堵；

当堤坝发生溃决时，将组合式钢桥两端分别与动力浮桥河中舟固定连接，组成分置式工作平台，所述分置式工作平台通过锚定系统横跨至溃口处，与决口两侧堤坝固定，打桩作业设备在作业平台上进行打桩作业；进行截流和封堵。

5.如权利要求4所述的堤坝溃决快速化封堵方法，其特征在于，当堤坝出现渗漏险情但并未溃决时，具体封堵方法步骤如下：

步骤一，对溃口处两端坝头进行加固，长度范围不小于10m；

步骤二，组合两个以上的动力浮桥河中舟的作业平台，打桩作业设备行驶至作业平台上；通过打桩作业设备辅助在两端的动力浮桥河中舟上各安装4根桩腿，在作业平台上装载封堵物资；

步骤三，作业平台航行至溃口处跨越在溃口两端，分别与溃口两端固定，放下桩腿并与作业平台固定；

步骤四，打桩作业设备进一步稳固作业平台；

步骤五，从作业平台上抛投封堵物资使决口基本截流后，并进行后续的决口抛填、护坡与加固处理。

6.如权利要求4所述的堤坝溃决快速化封堵方法，其特征在于，当堤坝发生溃决时，具体封堵方法步骤如下：

步骤一，对溃口处两端坝头进行加固，长度范围不小于35m；

步骤二，组合成两个以上的动力浮桥河中舟的作业平台，并架设组合式钢桥，通过吊车将组合式钢桥吊至作业平台中央；

步骤三，将作业平台从中部解开，相互分离至达到决口宽度后，将组合式钢桥两端与作业平台进行固定；

步骤四，打桩作业设备行驶至作业平台上；通过打桩作业设备辅助在两端的动力浮桥河中舟上各安装4根桩腿，在作业平台上装载封堵物资；

步骤五，利用一个动力浮桥河中舟作为锚定舟，在溃口上游投锚；

步骤六，作业平台航行至溃口上游与堤坝垂直，靠岸端一角与岸固定，另一端与锚定舟绞盘钢丝绳相连；

步骤七，释放锚定舟绞盘钢丝绳，采用旋转法使作业平台旋转横跨至决口两侧；

步骤八，将作业平台与决口两侧堤坝固定，放下桩腿并与作业平台固定；

步骤九，打桩作业设备进一步稳固作业平台；

步骤十，从作业平台上抛投封堵物资使决口基本截流后，并进行后续的决口抛填、护坡与加固处理。