CN220057811U - 一种用于水下混凝土检修的双壁干室舱修复装备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于水利工程枢纽安全除险加固技术领域，公开了一种用于水下混凝土检修的双壁干室舱修复装备，包括外舱和内舱，外舱与内舱均通过潜水器连接段与潜水器相连接；外舱底部设置有外舱裙板，外舱裙板设置有D型止水橡胶和外层VA型止水橡胶；外舱裙板的上部设置有泵室，泵室内设有抽水泵且连接有排水管和抽水管；内舱能够笼罩水下混凝土的待检修处，内舱的底部外缘设置有内层VA型止水橡胶。本实用新型一方面利用了外界水体对舱体的水压力，橡胶止水效果更好，同时增加了整体稳固性；另一方面利用气体对内舱水体的外排作用，更好的实现干燥作业环境；巧妙的突破了大水深条件下的止水密封难题，解决了大水深情况下检修的需求问题。

Description

一种用于水下混凝土检修的双壁干室舱修复装备

技术领域

本实用新型属于水利工程枢纽安全除险加固技术领域，具体的说，是涉及一种用于水下混凝土检修的设备。

背景技术

水利工程的泄洪消能建筑物主要包括溢流坝(道)、水垫塘、泄流洞、水工闸门等，这些建筑物在水电站运行泄洪时，承受了巨大的高速水流冲击力，其混凝土面板在高速水流的情况下，极易发生冲刷、空蚀、磨蚀、振动损伤、底板劈裂和断裂等破坏。而当面板遭到破坏之后，巨大的水流冲击会不断的淘刷建筑物基础，严重的会直接破坏坝基。据统计，国内外有近40％水利工程的泄洪消能建筑物发生过不同程度的破坏，如美国的Libby、苏联的Sayano-Shushenskaya，我国的五强溪、鱼塘、寺坪等水电站的消能防护设施都曾被破坏。泄流结构一旦发生破坏，对整个水利工程的安全运行是一个巨大的隐患，随着基础的不断淘刷，极易引发溃坝等重大安全事故，也将严重威胁下游城市和人民的生命与财产安全。

在已有的研究与工程实践中，对于遭受破坏的消力池底板多采用两种修复方式：直接水下修复和干地作业修复，两种修复方式的各有优缺点。直接水下修复需水下处理破坏面，之后使用水下混凝土(环氧树脂类等)对破坏部分进行修复，优点是不需要将消力池内的水排空，可节约工期，但总体技术难度大，潜水员下潜深度有限，且修复成本高，处理的效果也欠佳，后期极易发生二次破坏。干地作业修复需要将消力池内的水全部抽排出去，创造出干燥的环境，优点是对破坏部分可以进行彻底处理，可以使修复后的结构与原有结构形成一体，较为坚固耐用，但过程耗时长且经济成本巨大。因此本研究团队提出水下混凝土破损干地修复技术，可创造局部的干地环境，很好的解决了上述两种现有技术的存在的不足。

局部干地作业是指采用相关的设备或围堰将破损面圈围住，然后将围堰内的水抽取掉，从而形成一个相对于外界水域的局部干燥环境，以便工人进入对底板进行预处理和后期修复，该方法相对于完全干地作业，不需将消力池内的水全部抽排，只将围堰内的水抽排出即可，该种方法既保证了干地的作业环境，又相对节约了较大成本。采用局部干地作业修复水下破损结构面的方法也将成为未来研究的重要方向。

不过以往的技术方案也存在一定程度的缺陷和不足，主要是采用的止水方法的效果相对较差，难以较好的实现局部干地环境，对施工操作和修复效果造成不好的影响；此外，以往的方法多仅适用于水深较浅的情况，对于大水深的检修需求难以满足。

实用新型内容

综合现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种用于水下混凝土检修的双壁干室舱修复装备，不需将待检修的水工建筑结构内的水全部抽排，只将双壁干室舱修复装备内的水抽排出，即可实现水下混凝土的干地检修，巧妙的突破了大水深条件下的止水密封难题，使得大水深情况下的检修施工质量有效提升，施工周期有效缩短。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下的技术方案予以实现：

本实用新型提供了一种用于水下混凝土检修的双壁干室舱修复装备，包括外舱和内舱，所述外舱与外界水体直接接触，所述内舱设置在所述外舱内部；所述外舱与所述内舱通过潜水器连接段连接，所述潜水器连接段设置在所述外舱和所述内舱的顶部；所述潜水器连接段顶部设置有连接法兰，并通过所述连接法兰与潜水器相连接；

所述外舱底部设置有外舱裙板，所述外舱裙板底面设置有至少两道D型止水橡胶，所述外舱裙板的外缘设置有外层VA型止水橡胶；所述外舱裙板的上部设置有泵室，所述泵室内部设置有抽水泵，所述抽水泵连接有排水管和抽水管，所述排水管穿过所述泵室并与外界水体相接，所述排水管设置有单向止逆阀；所述抽水管穿过所述外舱并通至所述外舱内部；所述D型止水橡胶、所述外层VA型止水橡胶、所述抽水泵为所述内舱提供外层止水屏障；

所述内舱能够笼罩水下混凝土的待检修处；所述内舱的底部外缘设置有内层VA型止水橡胶，所述内舱内部的充气和所述内层VA型止水橡胶组成了内层止水屏障。

进一步地，所述双壁干室舱修复装备能够由潜水器携带入水，并航行至水下混凝土的待检修处；所述双壁干室舱修复装备将待检修处笼罩后，通过先进行橡胶初步止水，再进行外舱抽水、内舱充气，形成相对于外界的局部干燥环境，实现对水下混凝土进行检修。

进一步地，多个所述抽水泵围绕所述内舱周向均匀布置。

进一步地，所述内舱和所述外舱之间设置有支撑肋板，多个所述支撑肋板围绕所述内舱周向均匀布置。

进一步地，所述潜水器连接段内侧布设固定充气管路，所述充气管路的出口延伸至所述内舱的内部，所述充气管路的入口与潜水器内的压缩机或气泵相连。

本实用新型的有益效果是：

(一)本实用新型一方面能够良好的利用外界水体对舱体的水压力，可使双壁干室舱与混凝土贴合更紧密，更大程度的发挥橡胶止水的作用，同时增加了装置整体的稳固性，也不需要依赖大量的配重便可使装备与水下结构面实现较好贴合，可减轻装备整体重量和用材，节省成本；另一方面，能够利用气体对内舱水体的外排作用，可使内舱更好的实现干燥作业环境。

(二)本实用新型能够较好的突破大水深条件下的止水密封难题，解决大水深情况下检修的需求问题，并可有效缩短施工工期、降低施工成本，并保障修复质量。

附图说明

图1为本实用新型所提供的双壁干室舱修复装备的整体构造立体图；

图2为本实用新型所提供的双壁干室舱修复装备的俯视图；

图3为本实用新型所提供的双壁干室舱修复装备的剖面立体图；

图4为本实用新型所提供的双壁干室舱修复装备的剖面正视图；

图5为本实用新型所提供的双壁干室舱修复装备的外舱内部立体构造图；

图6为本实用新型所提供的双壁干室舱修复装备的外舱内部俯视图；

图7为本实用新型所提供的双壁干室舱修复装备的泵室内部布置立体示意图；

图8为本实用新型所提供的双壁干室舱修复装备的泵室内部布置俯视示意图；

图9为本实用新型所提供的双壁干室舱修复装备与潜水器连接示意图。

上述图中：1、外舱，2、排水管，3、泵室，4、外层VA型止水橡胶，5、潜水器连接段，6、连接法兰，7、内舱，8、D型止水橡胶，9、内层VA型止水橡胶，10、抽水管，11、外舱裙板，12、抽水泵，13、支撑肋板，14、潜水器。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1至图4所示，本实用新型提供了一种用于水下混凝土检修的双壁干室舱修复装备，主要由外舱1、排水管2、泵室3、外层VA型止水橡胶4、潜水器连接段5、连接法兰6、内舱7、D型止水橡胶8、内层VA型止水橡胶9、抽水管10、外舱裙板11、抽水泵12和支撑肋板13组成。

外舱1与外部水体直接接触，需满足外界水压力、内舱7传导气压的承载力要求，外舱1顶部开设有圆孔并在该圆孔处连接有潜水器连接段5。

潜水器连接段5顶部设置有连接法兰6，并通过连接法兰6使整个修复装备与潜水器14相连接，同时为其他设备、管道和施工提供通道。

外舱1底部设置有外舱裙板11，外舱裙板11为闭合围绕于外舱1的平板结构。外舱裙板11的底面设置有至少两道D型止水橡胶8，外舱裙板11的外缘设置有外层VA型止水橡胶4。

外舱裙板11的上部设置有泵室3，泵室3为空腔结构。泵室3内部设置有抽水泵12，多个抽水泵12围绕外舱1周向均匀布置。应用时，可根据实际需求确定抽水泵12的具体数量。抽水泵12的主要作用是抽取外舱1、支撑肋板13和内舱7联合组成的中空夹层结构中及内舱7外排的水。抽水泵12连接有排水管2和抽水管10，排水管2穿过泵室3并与外界水体相接，排水管2设置有单向止逆阀，以防止外部水体回流至外舱1内；抽水管10穿过外舱1，通至外舱1内部。

D型止水橡胶8、外层VA型止水橡胶4、抽水泵12以及排水管2和抽水管10综合作用为内舱7提供外层止水屏障。

内舱7设置在外舱1内部，需满足外舱1传导的水压力、内部气压的承载力要求，内舱7顶部开设有圆孔并通过该圆孔与潜水器连接段5连接。内舱7和外舱1之间设置有支撑肋板13，多个支撑肋板13围绕内舱7周向均匀布置，用于加强外舱1的承载力，以及装备整体的坚固度。同时，外舱1通过潜水器连接段5和支撑肋板13与内舱7连接固定。

内舱7的罩体底部外缘设置有内层VA型止水橡胶9，内舱7内部的充气和内层VA型止水橡胶9组成了内层止水屏障。内舱7所需气体由潜水器14提供，潜水器连接段5内侧布设固定充气管路，充气管路的入口与潜水器14内的压缩机或气泵相连，出口延伸至内舱7内部。

内舱7能够将水下混凝土的待检修处笼罩住，并充气的方式将内舱7内部的水挤压排出，最终为水下混凝土的检修提供干燥作业环境。

上述双壁干室舱修复装备由潜水器14携带入水，并航行至水下混凝土的待检修处；双壁干室舱修复装备将待检修处笼罩后，先进行橡胶初步止水，再进行外舱1抽水、内舱7充气的操作，使双壁干室舱修复装备内部形成一个相对于外界的局部干燥环境，即可对水下混凝土进行检修。

具体地，可以按照如下步骤进行作业：

(1)双壁干室舱修复装备坐底，橡胶初步止水

通过潜水器14的携带和角度微调，使双壁干室舱修复装备在水下混凝土的待检修处周围坐底，并使外层VA型止水橡胶4、D型止水橡胶8、内层VA型止水橡胶9与水下混凝土的表面接触，依靠双壁干室舱修复装备整体在水中的自重完成初步的橡胶压缩和止水工作。

(2)外舱1抽水，内舱7充气

待外层VA型止水橡胶4、D型止水橡胶8、内层VA型止水橡胶9与水下混凝土的表面贴合完全，且双壁干室舱修复装备整体平稳后，启动泵室3内的抽水泵12，将外舱1内的水抽排至外界水体。其中，双壁干室舱修复装备整体平稳，可以通过安装在双壁干室舱修复装备上的位移传感器进行判断。

此时受抽水的作用，外舱1内上部相对于外界水体逐步形成负压状态，由于负压的存在使得双壁干室舱修复装备受到外界水体垂直于舱壁的水压力，同时促使双壁干室舱的外层VA型止水橡胶4、D型止水橡胶8、内层VA型止水橡胶9进一步压缩，外层VA型止水橡胶4、D型止水橡胶8、内层VA型止水橡胶9与水下混凝土的接触面进一步增大，止水效果也有所提升。

在外舱1抽水的同时，通过潜水器14内的空压机或气泵对内舱7进行缓慢充气。气体缓慢进占内舱7的内部空间，将内舱7里的水压迫至外舱1中，并通过抽水泵12抽走。由于受充气的作用，内舱7内上部形成正压状态，使得双壁干室舱修复装备受到内部气体的顶托力，此过程需控制抽水速率大于充气速率，保证修复装备受到的外界水体压力始终大于内部气体顶托力，进而实现修复装备在破损面处的吸附，保障装备的水下稳定性。直至内舱7内部的水完全排干后，且内舱内气压足够抵抗外界水压(即内部气压等于外部水压)，可保障外界水体无法进入内舱时，停止对内舱7充气。当外舱1内的水很少，水位低于抽水管10的抽水要求水位时，停止抽水。

其中外舱1受到的外界水压力和内舱7受到的气体顶托力可通过安装在双壁干室舱修复装备上的压力传感器进行识别判断。此外，外舱1内的水位可以通过安装在双壁干室舱修复装备上的水位传感器进行判断。

经过上述操作，双壁干室舱修复装备的内舱7内部形成了一个相对于外界水体的局部干燥环境，以便研究和施工人员对水下混凝土进行检修。维修过程中，应实时控制内舱7内的气压保持恒定，如果压力下降需及时补充，若外界的水渗流至外舱1，当外舱1内的水位略高于抽水管10抽水要求水位时，启动抽水泵12将外舱1内的水排出，始终保持外舱1内的水位低于排水管的抽水要求水位。

尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于水下混凝土检修的双壁干室舱修复装备，其特征在于，包括外舱和内舱，所述外舱与外界水体直接接触，所述内舱设置在所述外舱内部；所述外舱与所述内舱通过潜水器连接段连接，所述潜水器连接段设置在所述外舱和所述内舱的顶部；所述潜水器连接段顶部设置有连接法兰，并通过所述连接法兰与潜水器相连接；

所述外舱底部设置有外舱裙板，所述外舱裙板底面设置有至少两道D型止水橡胶，所述外舱裙板的外缘设置有外层VA型止水橡胶；所述外舱裙板的上部设置有泵室，所述泵室内部设置有抽水泵，所述抽水泵连接有排水管和抽水管，所述排水管穿过所述泵室并与外界水体相接，所述排水管设置有单向止逆阀；所述抽水管穿过所述外舱并通至所述外舱内部；所述D型止水橡胶、所述外层VA型止水橡胶、所述抽水泵为所述内舱提供外层止水屏障；

所述内舱能够笼罩水下混凝土的待检修处；所述内舱的底部外缘设置有内层VA型止水橡胶，所述内舱内部的充气和所述内层VA型止水橡胶组成了内层止水屏障。

2.根据权利要求1所述的一种用于水下混凝土检修的双壁干室舱修复装备，其特征在于，多个所述抽水泵围绕所述内舱周向均匀布置。

3.根据权利要求1所述的一种用于水下混凝土检修的双壁干室舱修复装备，其特征在于，所述内舱和所述外舱之间设置有支撑肋板，多个所述支撑肋板围绕所述内舱周向均匀布置。

4.根据权利要求1所述的一种用于水下混凝土检修的双壁干室舱修复装备，其特征在于，所述潜水器连接段内侧布设固定充气管路，所述充气管路的出口延伸至所述内舱的内部，所述充气管路的入口与潜水器内的压缩机或气泵相连。