CN211421045U - 输水状态下渠道衬砌结构干地修复围堰设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了输水状态下渠道衬砌结构干地修复围堰设备，所述的纵向围堰(1)与所述的横向围堰(2)之间通过安装支座铰接为一体，且所述的纵向围堰(1)与所述的横向围堰(2)底部临水侧的侧壁上均围有止水水囊(5)，所述的止水水囊(5)与渠底衬砌板(7.1)及渠坡衬砌板(7.2)之间紧密接触；在位于顶部设置的所述的纵向围堰(1)的两侧设置有桩腿连接架(4.1)；它克服了现有技术中围堰形式还存在修复能力及范围相对有限、难以适应不同渠道断面、施工作业不方便的缺点，具有通过设置的纵向围堰的组装、下沉定位以及拆除基本上可以实现零排放，对渠道供水水质污染小的优点。

Description

输水状态下渠道衬砌结构干地修复围堰设备

技术领域

本实用新型涉及到水利水电工程施工导流技术领域，更加具体地是输水状态下渠道衬砌结构干地修复围堰设备。

背景技术

调水工程的建成运行期间，输水渠道受地下水及渠道运行水位变化、冻融、施工质量等多种因素的影响，可能会出现混凝土衬砌板开裂、塌陷、抗浮失稳等形式的损坏，影响到渠道的安全运行。对于大型调水工程，为尽可能连续向用户供水，减小修复施工对供水能力的影响，需要在不中断渠道输水条件下利用围堰束窄渠道形成干地基坑，进行衬砌干地修复施工。

围堰围护型式大体上可以分为两类，一类为贴坡式围护，如图1所示，围堰贴着渠坡形成外罩；一类为半围式维护，如图2所示，围堰布置采用上下游横向围堰和纵向围堰平面布置为“┗┛”形，维护渠道一侧。

贴坡式围护需设置一定的内部支撑，对施工的干扰较大，形成的基坑空间较小，不利于施工，同时无法适应过水断面渠坡严重变形的情况。

半围式围护的基坑施工空间大，修复范围适应性强，可有效的保证边坡修复质量、提高修复速度，但是围堰的安装定位技术要求高，围堰一次性成本也相对较高。同时对于半围式围护形式，一般采用常规围堰如土石围堰、混凝土围堰、砌石围堰、钢板桩围堰等，其中混凝土、砌石围堰不适宜在输水条件下施工，混凝土水下立模、拆除不仅难度大，也会影响渠道衬砌；土石围堰断面较大，对渠道输水能力影响大、拆除残留物易在渠道内造成淤积、污染水质、取土环境影响大；而钢板桩围堰对衬砌结构造成破坏，封闭止水效果差，且容易对渠内水体造成污染。

现有的围堰形式还存在修复能力及范围相对有限、难以适应不同渠道断面、施工作业不方便、装拆不方便及循环利用率低等问题。

现有的所述渠道采用梯形断面，全断面现浇混凝土衬砌板。渠道断面底宽约29～7m，边坡坡度约2.0～3.5，设计水深8m～3.8m。渠坡混凝土衬砌板厚10cm，渠底混凝土衬砌板厚8cm。因衬砌混凝土采用素混凝土浇筑，强度等级为C20，厚度较薄，比较容易因为受力不均产生破坏。因此围堰重量需满足衬砌板承载力要求，同时需要采取措施使衬砌板上部结构重量均匀分布在衬砌板上。

发明内容

本实用新型的第一目的在于克服上述背景技术的不足之处，而提出输水状态下渠道衬砌结构干地修复围堰设备。

本实用新型的第一目的是通过如下技术方案来实施的：输水状态下渠道衬砌结构干地修复围堰设备，它位于渠道内；它包括纵向围堰、横向围堰、锚定装置、桩腿固定装置、止水水囊和动力装置；

所述的纵向围堰与所述的横向围堰之间通过安装支座铰接为一体，且所述的纵向围堰与所述的横向围堰底部临水侧的侧壁上均围有止水水囊，所述的止水水囊与渠底衬砌板及渠坡衬砌板之间紧密接触；

在位于顶部设置的所述的纵向围堰的两侧设置有桩腿连接架，所述的桩腿固定装置贯穿桩腿连接架固定在所述的渠道内；

所述的纵向围堰和横向围堰均通过所述的锚定装置与两岸渠堤连接，所述的渠道内设置有动力装置，所述的动力装置位于所述的纵向围堰的一侧。

在上述技术方案中：所述的纵向围堰包括围堰箱体、围堰板、快速接头、水密橡胶和承压块；

相邻的所述的围堰箱体之间通过设置所述的水密橡胶和快速接头拼接成所述的纵向围堰，位于底部设置所述的围堰箱体的底部均设置有承压块，所述的承压块位于所述的渠底衬砌板上，位于顶部设置的围堰箱体一侧设围堰板水箱，所述的围堰板水箱内嵌有所述的围堰板，所述的围堰板位于背水侧，且所述的围堰板与两侧设置的所述的横向围堰之间拼接连为一体。

在上述技术方案中：所述的横向围堰由三角板单元、梯形单元和矩形板单元拼接而成。

在上述技术方案中：在所述的围堰箱体上表面设置有箱体进水口和围堰板进水口；所述的围堰板进水口与所述的围堰板水箱贯通。

在上述技术方案中：所述的桩腿固定装置通过桩腿连接架与所述的围堰箱体连接。

在上述技术方案中：所述的围堰板采用铝合金材质制作而成，且中间填充聚酯纤维材料，所述的围堰板伸出所述的围堰箱体顶部的高度与渠道内的水深相匹配。

本实用新型的第二目的在于克服上述背景技术的不足之处，而提出输水状态下渠道衬砌结构干地修复围堰设备的拼装方法。

本实用新型的第二目的是通过如下技术方案来实施的：输水状态下渠道衬砌结构干地修复围堰设备的拼装方法，它包括如下拼装步骤；

①、施工前准备：通过运输车将需要用的纵向围堰、横向围堰、锚定装置、桩腿固定装置、止水水囊和动力装置运送至安装地点，所述的纵向围堰和横向围堰均由若干个围堰箱体组成，且同时将吊车就位；

②、首先通过吊车将动力装置吊入至渠道内的水中；

③、吊装预先准备好的所述的围堰箱体吊入至所述的渠道，并进行水中拼装工作，先利用一侧设置的动力装置将预先准备好两个所述的围堰箱体移动至指定的位置，然后通过两个围堰箱体上的快速接头的连接和收紧，压紧两个所述的围堰箱体之间的水密橡胶实现水密密封；重复上述步骤③进行其他所述的围堰箱体的拼装，将所有的所述的围堰箱体快速拼装组成纵向围堰；

④、通过吊车和所述的动力装置进行所述的横向围堰内三角板单元、梯形单元和矩形板单元拼接组装，通过支座铰接将一侧设置的纵向围堰与所述的横向围堰拼接连为一体；

⑤、拼接剩余的三角板单元、梯形单元和矩形板单元形成所述的横向围堰；

⑥、通过吊车和所述的动力装置将桩腿固定装置运至安装部位，通过动力装置将桩腿连接架与所述的围堰箱体链接，并将桩腿固定装置插入至所述的桩腿连接架中，安装后所述的桩腿固定装置位于所述的纵向围堰的顺水流向的两侧且在水中悬空，所述的桩腿固定装置悬空于所述的渠底衬砌板上方；

最后通过所述的动力装置调整组装成整体的纵向围堰、横向围堰和桩腿固定装置的位置，直到达到设计要求，然后放下桩腿固定装置，直至桩腿固定装置底部接触渠底衬砌板；

⑦、围堰板的升降：通过所述的围堰板进水口向围堰板水箱充水直至将所述的围堰板升至设计的高度，安装相邻围堰板之间、围堰板与横向围堰设备之间的止水连接构件，实现围堰板与横向围堰之间的水密密封；

⑧、先向所述的止水水囊内注水，待所述的止水水囊撑起，然后通过箱体进水口向所述的围堰箱体注水，实现组装成整体的所述的纵向围堰和横向围堰的升降，然后使组装成整体的所述的纵向围堰和横向围堰缓慢下沉，保证所述的横向围堰首先接触边坡，且绕铰点翻转以适应所述的渠坡的坡比；

⑨、通过岸堤上的锚定装置固定所述的横向围堰；

⑩、对所述的渠道内的进行基坑抽水，同时调整各结构部件工作状态，实现衬砌修复干地基坑条件。

在上述技术方案中：在步骤⑦和⑧中；预先在所述的横向围堰和纵向围堰底部设置有止水水囊形成密闭结构，同时所述的纵向围堰的围堰箱体的底部设置承压块。

本实用新型具有如下优点：1、本实用新型中的横向围堰和纵向围堰主体材料选择钢结构，无毒无害，不污染水质，重量轻，相对传统土石围堰等，可循环利用，且整体相对于现有的材料整体省材节约成本约30％～40％。

2、本实用新型中的围堰箱体均采用模块化制作而成，制造和拼装方便，形成装配式围堰。

3、本实用新型中的纵向围堰的围堰箱体可组装成单列单层、双列双层以及多层多列以满足不同水深、不同修复区域范围要求。

4、本实用新型中靠充、泄水进行升降的围堰板，充分利用水压力，减轻围堰箱尺寸和重量，结构轻，整体减少钢材用量约30％，同时自升降的围堰板减少了机械连接构数量及液压系统，经济环保。

5、本实用新型中的横向围堰可自适应渠道、坡面、渠底结构，与不同坡比的坡面间均可实现水密结构。

6、本实用新型中的横向围堰主要是依靠围堰板充、泄水，实现横向围堰结构下沉、上浮，通过围堰箱体自身重力对渠底压力产生的摩擦力抵抗外部荷载，高水头作用下，辅以锚碇支承加强围堰整体稳定性，不对需修复范围以外渠道衬砌结构造成破坏。

7、本实用新型中的纵向围堰的组装、下沉定位以及拆除基本上可以实现零排放，对渠道供水水质污染小。

8、本实用新型中的动力船拖带或顶推围堰箱体在渠道内移动，对围堰箱体进行注水或抽水作业，进行复制围堰箱体的拼装，实现快速施工，整体较传统围堰施工减少50％～80％组装时间。

附图说明

图1为现有的技术中贴坡式围护示意图。

图2为现有技术中半围式围护示意图。

图3为本实用新型系统结构布置的横剖面示意图(边坡坡比1:2)。

图4为本实用新型系统结构布置的横剖面示意图(边坡坡比1:3.5)。

图5为本实用新型系统结构布置的平面示意图。

图6为本实用新型中纵向围堰的围堰单元模块沿垂直渠道轴线方向侧视图。

图7为本实用新型中纵向围堰的围堰单元模块沿渠道轴线方向侧视图(围堰板收起状态)。

图8为本实用新型中纵向围堰的围堰单元模块沿渠道轴线方向侧视图(围堰板升起状态)。

图9为本实用新型中纵向围堰的围堰单元模块俯视图。

图10为本实用新型中纵向围堰的围堰单元模块底部承压块示意图。

图11为本实用新型中横向围堰的梯形单元模块示意图。

图12为本实用新型中横向围堰的矩形单元模块示意图。

图13为本实用新型中横向围堰的三角板单元模块示意图。

图14为本实用新型中的桩腿固定装置在围堰漂浮状态时示意图。

图15为本实用新型中的桩腿固定装置在围堰沉底状态时示意图。

图16为本实用新型中的围堰箱单元自升式围堰板收拢状态示意图。

图17为本实用新型中的围堰箱单元自升式围堰板升起状态示意图。

图中：纵向围堰1、围堰箱体1.1、箱体进水口1.1.1、围堰板水箱1.1.2、围堰板进水口1.1.3、围堰板1.2、快速接头1.3、水密橡胶1.4、承压块1.5、横向围堰2、三角板单元2.1、梯形单元2.2、矩形板单元2.3、锚定装置3、桩腿固定装置4、桩腿连接架4.1、止水水囊5、动力装置6、渠道7、渠道底部衬砌板7.1、渠坡衬砌板7.2、渠道渠堤7.3、支撑结构8、基坑9。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅作举例而已；同时通过说明对本实用新型的优点将变得更加清楚和容易理解。

参照图3-17所示：本实用新型输水状态下渠道衬砌结构干地修复围堰设备，它位于渠道7内；它包括纵向围堰1、横向围堰2、锚定装置3、桩腿固定装置4、止水水囊5和动力装置6；

所述的纵向围堰1与所述的横向围堰2之间通过安装支座铰接为一体，且所述的纵向围堰1与所述的横向围堰2底部临水侧的侧壁上均围有止水水囊5，所述的止水水囊5与渠底衬砌板7.1及渠坡衬砌板7.2之间紧密接触；

在位于顶部设置的所述的纵向围堰1的两侧设置有桩腿连接架4.1，所述的桩腿固定装置4贯穿桩腿连接架4.1固定在所述的渠道7内；

所述的纵向围堰1和横向围堰2均通过所述的锚定装置3与两岸渠堤7.3连接，所述的渠道7内设置有动力装置6，所述的动力装置6位于所述的纵向围堰1的一侧。

所述的纵向围堰1包括围堰箱体1.1、围堰板1.2、快速接头1.3、水密橡胶1.4和承压块1.5；

相邻的所述的围堰箱体1.1之间通过设置所述的水密橡胶1.4和快速接头1.3拼接成所述的纵向围堰1，位于底部设置所述的围堰箱体1.1的底部均设置有承压块1.5，所述的承压块1.5位于所述的渠底衬砌板7.1上，位于顶部设置的围堰箱体1.1一侧设围堰板水箱1.1.2，所述的围堰板水箱1.1.2内嵌有所述的围堰板1.2，所述的围堰板1.2位于背水侧，且所述的围堰板1.2与两侧设置的所述的横向围堰2之间拼接连为一体。

所述的承压块1.5具有一定强度又具有一定的柔性，可以通过一定程度的变形适应衬砌板7.1的不平整性，使衬砌板7.1上部结构重量均匀分布在衬砌板7.1上。

所述的横向围堰2由三角板单元2.1、梯形单元2.2和矩形板单元2.3拼接而成。

所述横向围堰2由不同的标准结构单元组成，减少了单体尺寸，能够实现快速拼装，施工更加灵活。

在所述的围堰箱体1.1上表面设置有箱体进水口1.1.1和围堰板进水口1.1.3；所述的围堰板进水口1.1.3与所述的围堰板水箱1.1.2贯通。

所述围堰板1.2的结构轻，通过向围堰板水箱1.1.2充水，使围堰板1.2的升起挡水，动力系统较传统的液压油系统简单环保。

所述的桩腿固定装置4通过桩腿连接架4.1与所述的围堰箱体1.1连接。

所述桩腿固定装置4简单方便，能够有效限制围堰箱体1.1在水中的水平晃动，有利于围堰箱体1.1的精确定位及下沉就位。

所述的围堰板1.2采用铝合金材质制作而成，且中间填充聚酯纤维材料，所述的围堰板1.2伸出所述的围堰箱体1.1顶部的高度与渠道7内的水深相匹配。

所述的围堰板1.2能够收纳入围堰箱体1.1，减小了运输尺寸，同时减少了围堰箱体1.1的数量，并减少了机械连接构数量及液压系统，经济环保。

本实用新型还包括一种如下拼装方法：输水状态下渠道衬砌结构干地修复围堰设备的拼装方法，它包括如下拼装步骤；

①、施工前准备：通过运输车将需要用的纵向围堰1、横向围堰2、锚定装置3、桩腿固定装置4、止水水囊5和动力装置6运送至安装地点，所述的纵向围堰1和横向围堰2均由若干个围堰箱体1.1组成，且同时将吊车就位；

②、首先通过吊车将动力装置6吊入至渠道7内的水中；

③、吊装预先准备好的所述的围堰箱体1.1吊入至所述的渠道7，并进行水中拼装工作，先利用一侧设置的动力装置6将预先准备好两个所述的围堰箱体1.1移动至指定的位置，然后通过两个围堰箱体1.1上的快速接头1.3的连接和收紧，压紧两个所述的围堰箱体1.1之间的水密橡胶1.4实现水密密封；重复上述步骤③进行其他所述的围堰箱体1.1的拼装，将所有的所述的围堰箱体1.1快速拼装组成纵向围堰1；

④、通过吊车和所述的动力装置6进行所述的横向围堰2内三角板单元2.1、梯形单元2.2和矩形板单元2.3拼接组装，通过支座铰接将一侧设置的纵向围堰1与所述的横向围堰2拼接连为一体；

⑤、拼接剩余的三角板单元2.1、梯形单元2.2和矩形板单元2.3形成所述的横向围堰2；

⑥、通过吊车和所述的动力装置6将桩腿固定装置4运至安装部位，通过动力装置6将桩腿连接架4.1与所述的围堰箱体1.1链接，并将桩腿固定装置4插入至所述的桩腿连接架4.1中，安装后所述的桩腿固定装置4位于所述的纵向围堰1的顺水流向的两侧且在水中悬空，所述的桩腿固定装置4悬空于所述的渠底衬砌板7.1上方；

最后通过所述的动力装置6调整组装成整体的纵向围堰1、横向围堰2和桩腿固定装置4的位置，直到达到设计要求，然后放下桩腿固定装置4，直至桩腿固定装置4底部接触渠底衬砌板7.1；

⑦、围堰板的升降：通过所述的围堰板进水口1.1.3向围堰板水箱1.1.2充水直至将所述的围堰板1.2升至设计的高度，安装相邻围堰板1.2之间、围堰板1.2与横向围堰2设备之间的止水连接构件，实现围堰板1.2与横向围堰2之间的水密封；

⑧、先向所述的止水水囊5内注水，待所述的止水水囊5撑起，然后通过箱体进水口1.1.1向所述的围堰箱体1.1注水，实现组装成整体的所述的纵向围堰1和横向围堰2的升降，然后使组装成整体的所述的纵向围堰1和横向围堰2缓慢下沉，保证所述的横向围堰2首先接触边坡，且绕铰点翻转以适应所述的渠坡7.2的坡比；

⑨、通过岸堤上的锚定装置3固定所述的横向围堰2；

⑩、对所述的渠道7内的进行基坑抽水，同时调整各结构部件工作状态，实现衬砌修复干地基坑条件。

在步骤⑦和⑧中；预先在所述的横向围堰1和纵向围堰1底部设置有止水水囊5形成密闭结构，同时所述的纵向围堰1的围堰箱体1.1的底部设置承压块1.5。所述止水水囊5能够更加方便的适应不同的边坡及不平整度，结构简单。

上述未详细说明的部分均为现有技术。

Claims (6)

1.输水状态下渠道衬砌结构干地修复围堰设备，它位于渠道(7)内；其特征在于：它包括纵向围堰(1)、横向围堰(2)、锚定装置(3)、桩腿固定装置(4)、止水水囊(5)和动力装置(6)；

所述的纵向围堰(1)与所述的横向围堰(2)之间通过安装支座铰接为一体，且所述的纵向围堰(1)与所述的横向围堰(2)底部临水侧的侧壁上均围有止水水囊(5)，所述的止水水囊(5)与渠底衬砌板(7.1)及渠坡衬砌板(7.2)之间紧密接触；

在位于顶部设置的所述的纵向围堰(1)的两侧设置有桩腿连接架(4.1)，所述的桩腿固定装置(4)贯穿桩腿连接架(4.1)固定在所述的渠道(7)内；

所述的纵向围堰(1)和横向围堰(2)均通过所述的锚定装置(3)与两岸渠堤(7.3)连接，所述的渠道(7)内设置有动力装置(6)，所述的动力装置(6)位于所述的纵向围堰(1)的一侧。

2.根据权利要求1所述的输水状态下渠道衬砌结构干地修复围堰设备，其特征在于：所述的纵向围堰(1)包括围堰箱体(1.1)、围堰板(1.2)、快速接头(1.3)、水密橡胶(1.4)和承压块(1.5)；

相邻的所述的围堰箱体(1.1)之间通过设置所述的水密橡胶(1.4)和快速接头(1.3)拼接成所述的纵向围堰(1)，位于底部设置所述的围堰箱体(1.1)的底部均设置有承压块(1.5)，所述的承压块(1.5)位于所述的渠底衬砌板(7.1)上，位于顶部设置的围堰箱体(1.1)一侧设围堰板水箱(1.1.2)，所述的围堰板水箱(1.1.2)内嵌有所述的围堰板(1.2)，所述的围堰板(1.2)位于背水侧，且所述的围堰板(1.2)与两侧设置的所述的横向围堰(2)之间拼接连为一体。

3.根据权利要求1或2所述的输水状态下渠道衬砌结构干地修复围堰设备，其特征在于：所述的横向围堰(2)由三角板单元(2.1)、梯形单元(2.2)和矩形板单元(2.3)拼接而成。

4.根据权利要求2所述的输水状态下渠道衬砌结构干地修复围堰设备，其特征在于：在所述的围堰箱体(1.1)上表面设置有箱体进水口(1.1.1)和围堰板进水口(1.1.3)；所述的围堰板进水口(1.1.3)与所述的围堰板水箱(1.1.2)贯通。

5.根据权利要求4所述的输水状态下渠道衬砌结构干地修复围堰设备，其特征在于：所述的桩腿固定装置(4)通过桩腿连接架(4.1)与所述的围堰箱体(1.1)连接。

6.根据权利要求5所述的输水状态下渠道衬砌结构干地修复围堰设备，其特征在于：所述的围堰板(1.2)采用铝合金材质制作而成，且中间填充聚酯纤维材料，所述的围堰板(1.2)伸出所述的围堰箱体(1.1)顶部的高度与渠道(7)内的水深相匹配。

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