CN107130620B - 具有断面流量补偿功能的渠道钢围堰布置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有断面流量补偿功能的渠道钢围堰布置方法，一、制作钢围堰：钢围堰由倒U形段和密封衔接于倒U形段下端部的封堵单元所构成的堰体构成；二、安装钢围堰：首先在需要修复的渠坡两侧沿坡向敷设钢滑轨，把钢围堰吊立到钢滑轨上，通过倒U形堰体单元的就位装置沿钢滑轨滑移到位后，通过倒U形堰体单元的密封装置、沉浮装置和吸固装置将钢围堰密封吸附到渠坡衬砌板上表面；三、布置增流装置：增流装置由钢桁架、贯流潜水泵、输水管道、固定装置组成。本发明优点在于钢围堰具有结构简单、模块化设计，现场快速安装和拆卸。由于阻水面小，对渠道的输水流量影响较小，且便于储存、运输和安装，非常适合于对输水流量有特殊要求的水渠。

Description

具有断面流量补偿功能的渠道钢围堰布置方法

技术领域

本发明涉及利用钢围堰实施干法施工修复方法，尤其是涉及具有断面流量补偿功能的渠道钢围堰布置方法。

背景技术

渠道输水过程中，混凝土衬砌板可能会出现开裂、塌陷、抗浮失稳等损坏现象。当衬砌板发生损坏时，将在一定程度上导致局部水头损失增加、防渗体系破坏，严重时造成坡体土软化导致边坡失稳，影响到渠道的安全运行。如果堤坡衬砌板发生破损而采取断流措施进行修复，将严重影响渠道工程沿线城镇居民的生活用水和工业用水。因此，需要一种专用围堰，不但能在渠坡水面上、下形成旱地施工环境，对破损的衬砌板进行修复，而且还应当具备方便运输、快速安装和拆卸，同时要求围堰断面积较小，对渠道的输水量影响较小，实现边修复施工边供水的目标，但目前还未见诸有关报道。

发明内容

本发明目的在于提供一种具有断面流量补偿功能的渠道钢围堰布置方法，达到既满足渠道连续供水又能在水下形成旱地工作面，便于开放性修复施工。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述具有断面流量补偿功能的渠道钢围堰布置方法，按照下述步骤进行：

第一步、制作钢围堰：

所述钢围堰由倒U形段和密封衔接于所述倒U形段下端部的封堵单元所构成的堰体构成；倒U形段由结构相同的多节倒U形堰体单元依次通过法兰和密封圈相互密封连接；每节所述倒U形堰体单元与渠坡衬砌板的接触面之间、以及所述封堵单元与渠底衬砌板的接触面之间均设置有密封装置、沉浮装置、吸固装置和就位装置；

第二步、安装钢围堰：

安装钢围堰时，首先在需要修复的渠坡两侧沿坡向敷设钢滑轨，把所述钢围堰吊立到所述钢滑轨上，通过倒U形堰体单元的所述就位装置沿钢滑轨滑移到位后，通过倒U形堰体单元的密封装置、沉浮装置和吸固装置将钢围堰密封吸附到渠坡衬砌板上表面，完成钢围堰的安装，在水下形成旱地工作面，以便修复破损的衬砌板；

第三步、布置增流装置：

增流装置由钢桁架、贯流潜水泵、输水管道、固定装置组成；所述钢桁架布置在钢围堰上游侧的渠底衬砌板上，所述贯流潜水泵固定在钢桁架的底部，贯流潜水泵的进水口朝着上游侧设置，贯流潜水泵的出水口与所述输水管道连通，输水管道绕过钢围堰将渠水引至钢围堰下游侧；所述固定装置为布置于渠道两岸位于钢桁架上、下游侧的四台地锚绞车，每台所述地锚绞车分别通过钢丝绳与钢桁架固定连接。

所述倒U形堰体单元和封堵单元的顶壁及立壁均为内板体和外板体组成的夹层结构，所述内板体和外板体之间通过间隔设置的钢骨架固定连接，位于相邻所述钢骨架之间的夹层内分别设置有水箱；所述密封装置由：沿所述倒U形堰体单元和封堵单元的所述立壁外板体的底边外缘设置的L形水封和内缘设置的一字形水封、以及沿倒U形堰体单元和封堵单元的立壁内板体的底边外缘设置的遇水膨胀止水带构成，所述L形水封的横边延伸出立壁的外板体之外；所述沉浮装置由所述水箱和设置在每个水箱侧壁上的截止阀构成，每个所述截止阀分别通过管道与渠岸动力站对应的一个电磁换向阀相连通，每个所述电磁换向阀均与离心式自吸排污泵相连通；所述吸固装置由：设置在所述倒U形堰体单元和封堵单元夹层底部的多个真空吸盘和真空腔室、以及设置在倒U形堰体单元和封堵单元的立壁内板体的外板面的真空管道构成；每个所述真空吸盘抽气口与所述真空腔室相连通，真空腔室与所述真空管道相连通，真空管道通过真空发生、释放电磁阀和节流阀与渠岸动力站的真空罐相连通，所述真空罐抽气口通过真空调压阀与水环式真空泵相连通，真空管道上设置有真空压力开关，所述真空压力开关的开关信号输出端与所述真空发生、释放电磁阀的控制信号输入端连接；所述就位装置由：设置在所述倒U形堰体单元和封堵单元夹层底部的滑块组和设置在所述滑块组上的囊式空气弹簧组构成；所述囊式空气弹簧组的进气口通过高度调节阀、单向阀和钢丝编织胶管与渠岸动力站的储气罐相连通，所述储气罐进气口通过单向阀、干燥过滤器、截止阀与空压机出气口相连通，囊式空气弹簧组上设置有位移传感器，所述位移传感器的信号输出端与所述高度调节阀的控制信号输入端连接。

所述堰体的倒U形段位于迎水面的立壁高度大于背水面的立壁高度；所述迎水面立壁、背水面立壁与所述顶壁连接处为弧形过渡面。

本发明优点在于所述钢围堰具有结构简单、模块化设计，能够在现场快速安装和拆卸。由于阻水面小，对渠道的输水流量影响较小，而且还便于储存、运输和安装，非常适合于对输水流量有特殊要求的水渠。由于实现了不断流即可采用旱地施工快速修复破损的渠坡衬砌板，因此本钢围堰在调水工程上推广应用前景广阔。

附图说明

图1是本发明的立面布置示意图。

图2是本发明的平面布置示意图。

图3是本发明所述增流装置的结构示意图（隐去固定装置）。

图4是图3的左视示意图。

图5是本发明所述倒U形堰体的结构示意图。

图6是图5的A-A向剖视结构示意图。

图7是图6的I部放大结构示意图。

图8是图5的J部放大结构示意图。

图9是图5的B-B向剖视结构示意图。

图10是图9的K部放大结构示意图。

图11是图5的C-O-C向阶梯剖视结构示意图。

图12是图11的L部放大结构示意图。

图13是本发明所述沉浮装置的控制系统框图。

图14是本发明所述吸固装置的控制系统框图。

图15是本发明所述就位装置的控制系统框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

如图1-15所示，本发明所述具有断面流量补偿功能的渠道钢围堰布置方法，按照下述步骤进行：

第一步、制作钢围堰：

所述钢围堰由倒U形段2和密封衔接于倒U形段2下端部的封堵单元3所构成的堰体；堰体的倒U形段2位于迎水面的立壁高度大于背水面的立壁高度；迎水面立壁、背水面立壁与顶壁连接处为弧形过渡面；倒U形段2由结构相同的多节倒U形堰体单元依次通过法兰4和密封圈相互密封连接；每节倒U形堰体单元与渠坡衬砌板1的接触面之间、以及封堵单元3与渠底衬砌板的接触面之间均设置有密封装置、沉浮装置、吸固装置和就位装置；倒U形堰体单元和封堵单元3的顶壁及立壁均由内板体5和外板体6组成的夹层结构，内板体5和外板体6之间通过间隔设置的工字钢骨架7固定连接，位于相邻工字钢骨架7之间的夹层内分别设置有水箱8，每个水箱8分别设置有截止阀8.1；水箱8和截止阀8.1构成沉浮装置，每个截止阀8.1分别通过管道与渠岸动力站对应的一个电磁换向阀相连通，每个电磁换向阀均与离心式自吸排污泵相连通（如图13所示）。

如图2、5所示，密封装置由：沿倒U形堰体单元和封堵单元的立壁外板体6的底边外缘设置的L形水封9和内缘设置的一字形水封10、以及沿倒U形堰体单元和封堵单元的立壁内板体5的底边外缘设置的遇水膨胀止水带11构成，L形水封9的横边延伸出立壁的外板体6之外。

如图2、5、8、9、14所示，吸固装置由：设置在倒U形堰体单元和封堵单元夹层底部的真空吸盘12和真空腔室13、以及设置在倒U形堰体单元和封堵单元的立壁内板体5外板面的真空管道14构成，真空吸盘12抽气口与真空腔室13相连通，真空腔室13与真空管道14相连通；真空管道14通过真空发生、释放电磁阀和节流阀与渠岸动力站的真空罐相连通，真空罐抽气口通过真空调压阀与水环式真空泵相连通，真空管道14上设置有真空压力开关，真空压力开关的开关信号输出端与真空发生、释放电磁阀的控制信号输入端连接。

如图2、5、8、9、15所示，就位装置由：设置在倒U形堰体单元和封堵单元夹层底部的滑块组15和设置在滑块组15上的囊式空气弹簧组16构成，囊式空气弹簧组16的进气口通过设置在倒U形堰体单元和封堵单元夹层内的抽排气管17、高度调节阀、单向阀和钢丝编织胶管与渠岸动力站的储气罐相连通，储气罐进气口通过单向阀、干燥过滤器、截止阀与空压机出气口相连通，囊式空气弹簧组16上设置有位移传感器，位移传感器的信号输出端与高度调节阀的控制信号输入端连接。

第二步、安装钢围堰：

安装钢围堰时，首先在需要修复的渠坡两侧敷设钢滑轨，进行定位。把钢围堰吊立到钢滑轨上，通过滑块组15滑移到位后，通过位移传感器控制高度调节阀使囊式空气弹簧16放气，降低囊式空气弹簧16的高度，通过离心式自吸排污泵、截止阀8.1和电磁换向阀向水箱8内充水增加配重，使钢围堰下沉至渠坡衬砌板1上表面，钢滑轨全部进入钢围堰腔体内后，启动水泵抽排钢围堰内部滞留水，然后启动水环式真空泵连续抽气使真空吸盘12吸附到渠坡衬砌板1上表面，完成钢围堰安装，在水下形成旱地工作面，以便修复破损的衬砌板。

第三步、布置增流装置：

如图1、2、3、4所示，增流装置由钢桁架18、贯流潜水泵19、输水管道20、固定装置组成；钢桁架18布置在钢围堰上游侧的渠底衬砌板上，贯流潜水泵19固定在钢桁架18的底部，贯流潜水泵19的进水口朝着上游侧设置，贯流潜水泵19的出水口与输水管道20连通，输水管道20绕过钢围堰将渠水引至钢围堰下游侧；固定装置为布置于渠道两岸位于钢桁架18上、下游侧的四台地锚绞车21，每台地锚绞车21分别通过钢丝绳22与钢桁架18固定连接。

拆除钢围堰时，水环式真空泵停止抽气，通过离心式自吸排污泵、截止阀8.1和电磁换向阀将水箱8内的水往钢围堰内部排出平压，同时往水箱8内充气增加钢围堰的浮力，使密封装置脱离渠坡衬砌板1上表面；通过位移传感器控制调节阀使囊式空气弹簧16充气，钢滑轨脱离钢围堰，同时吊起钢围堰至陆地，完成钢围堰拆除。

本发明所述钢围堰的工作原理简述如下：

1、堰体的倒U形段2位于迎水面的立壁高度大于背水面的立壁高度，迎水面立壁、背水面立壁与顶壁连接处设置成弧形过渡面，从而构成楔形和端部的流线外形，有利于减小水流对钢围堰的冲击作用；根据流体力学理论，由于物体的形状对流经物体的水流有直接影响，相对水流的物体形状决定了它的阻力系数，因此采用流线形钢围堰外形，达到减小钢围堰的形状阻力、提高钢围堰稳定性目的。

2、止水防渗：由L形水封9、一字形水封10、遇水膨胀止水带11组成，采用多项技术措施防渗，提高钢围堰的可靠性；钢围堰外侧立面底部（立壁外板体6的底边外缘）设一道L形水封9，通过渠道的水压力压紧止水，内侧（立壁外板体6的底边内缘）设一道一字形水封10，在钢围堰自重作用下封堵混凝土表面的蜂窝、麻面、错台等部位的可能漏水；钢围堰立面底部内侧（立壁内板体5的底边外缘设置的遇水膨胀止水带11）设有遇水膨胀止水带11，利用其优良的弹性、延伸性和膨胀止水性能进行止水。遇水膨胀止水带11在水中膨胀率可调节，膨胀体积保持橡胶的弹性和延伸性，膨胀率不受水质影响，具有适应温度范围广、耐久性能优良、不含有害物质、无深胀析出物、不污染水质等特点；每节倒U形堰体单元之间通过法兰4联接，法兰4中间设两道O型密封圈以满足节间止水要求。

3、位于相邻工字钢骨架7之间的夹层内设置水箱8构成钢围堰的沉浮装置；当钢围堰滑移就位后，通过离心式自吸排污泵、截止阀8.1和电磁换向阀向水箱8充水增加钢围堰配重，使钢围堰稳定在渠坡衬砌板1表面；拆除钢围堰时，通过离心式自吸排污泵、截止阀8.1和电磁换向阀将水箱8内的水往钢围堰内部排水平压，同时往水箱8内充气，增加钢围堰的浮力，使密封装置脱离渠坡衬砌板1表面。

4、吸固装置设置在倒U形堰体单元和封堵单元夹层底部的真空吸盘12和真空腔室13、以及设置在倒U形堰体单元和封堵单元的立壁内板体5外板面的真空管道14构成；利用水环式真空泵通过真空吸盘12形成负压，使钢围堰吸固在渠坡衬砌板1表面，解决钢围堰钢的固定但又不能破坏渠道现有衬砌板的技术难题。

5、就位装置由滑块组15和囊式空气弹簧组16构成；囊式空气弹簧组16通过抽排气管17、调节阀、位移传感器及储气罐和干燥、过滤装置与空压机相连通，通过对囊式空气弹簧组16内的充、放气，调节囊式空气弹簧组16 的高度。

6、钢围堰由多节倒U形堰体单元依次通过法兰4和密封圈相互密封连接，不仅实现钢围堰的现场快速拼装和拆卸，而且也便于钢围堰的运输、维护和更换；内板体5和外板体6之间以标准工字钢7为龙骨，强度高，满足使用工况强度要求，便于制造；工字钢7间设有不锈钢水箱8，增加钢围堰整体刚度，满足承受水压力作用。

Claims (3)

1.一种具有断面流量补偿功能的渠道钢围堰布置方法，其特征在于：按照下述步骤进行：

第一步、制作钢围堰：

所述钢围堰由倒U形段和密封衔接于所述倒U形段下端部的封堵单元所构成的堰体构成；倒U形段由结构相同的多节倒U形堰体单元依次通过法兰和密封圈相互密封连接；每节所述倒U形堰体单元与渠坡衬砌板的接触面之间、以及所述封堵单元与渠底衬砌板的接触面之间均设置有密封装置、沉浮装置、吸固装置和就位装置；

第二步、安装钢围堰：

安装钢围堰时，首先在需要修复的渠坡两侧沿坡向敷设钢滑轨，把所述钢围堰吊立到所述钢滑轨上，通过倒U形堰体单元的所述就位装置沿钢滑轨滑移到位后，通过倒U形堰体单元的密封装置、沉浮装置和吸固装置将钢围堰密封吸附到渠坡衬砌板上表面，完成钢围堰的安装，在水下形成旱地工作面，以便修复破损的衬砌板；

第三步、布置增流装置：

增流装置由钢桁架、贯流潜水泵、输水管道、固定装置组成；所述钢桁架布置在钢围堰上游侧的渠底衬砌板上，所述贯流潜水泵固定在钢桁架的底部，贯流潜水泵的进水口朝着上游侧设置，贯流潜水泵的出水口与所述输水管道连通，输水管道绕过钢围堰将渠水引至钢围堰下游侧；所述固定装置为布置于渠道两岸位于钢桁架上、下游侧的四台地锚绞车，每台所述地锚绞车分别通过钢丝绳与钢桁架固定连接。

2.根据权利要求1所述具有断面流量补偿功能的渠道钢围堰布置方法，其特征在于：所述倒U形堰体单元和封堵单元的顶壁及立壁均为内板体和外板体组成的夹层结构，所述内板体和外板体之间通过间隔设置的钢骨架固定连接，位于相邻所述钢骨架之间的夹层内分别设置有水箱；所述密封装置由：沿所述倒U形堰体单元和封堵单元的所述立壁外板体的底边外缘设置的L形水封和内缘设置的一字形水封、以及沿倒U形堰体单元和封堵单元的立壁内板体的底边外缘设置的遇水膨胀止水带构成，所述L形水封的横边延伸出立壁的外板体之外；所述沉浮装置由所述水箱和设置在每个水箱侧壁上的截止阀构成，每个所述截止阀分别通过管道与渠岸动力站对应的一个电磁换向阀相连通，每个所述电磁换向阀均与离心式自吸排污泵相连通；所述吸固装置由：设置在所述倒U形堰体单元和封堵单元夹层底部的多个真空吸盘和真空腔室、以及设置在倒U形堰体单元和封堵单元的立壁内板体的外板面的真空管道构成；每个所述真空吸盘抽气口与所述真空腔室相连通，真空腔室与所述真空管道相连通，真空管道通过真空发生、释放电磁阀和节流阀与渠岸动力站的真空罐相连通，所述真空罐抽气口通过真空调压阀与水环式真空泵相连通，真空管道上设置有真空压力开关，所述真空压力开关的开关信号输出端与所述真空发生、释放电磁阀的控制信号输入端连接；所述就位装置由：设置在所述倒U形堰体单元和封堵单元夹层底部的滑块组和设置在所述滑块组上的囊式空气弹簧组构成；所述囊式空气弹簧组的进气口通过高度调节阀、单向阀和钢丝编织胶管与渠岸动力站的储气罐相连通，所述储气罐进气口通过单向阀、干燥过滤器、截止阀与空压机出气口相连通，囊式空气弹簧组上设置有位移传感器，所述位移传感器的信号输出端与所述高度调节阀的控制信号输入端连接。

3.根据权利要求2所述具有断面流量补偿功能的渠道钢围堰布置方法，其特征在于：所述堰体的倒U形段位于迎水面的立壁高度大于背水面的立壁高度；所述迎水面立壁、背水面立壁与所述顶壁连接处为弧形过渡面。