一种渠道缺陷处理水下作业施工方法与流程

本发明涉及输水渠道边坡修复技术领域，具体涉及一种渠道缺陷处理水下作业施工方法。

背景技术：

通常情况下，铺设在大型输水渠道总干渠(如南水北调总干渠)坡面上的工程衬砌板较薄，且位于衬砌板下层的是变形量相对较大的保温板，因此，在运行一定时间后，不可避免地会出现各种边坡损坏需要修复的情况。对于这些单线运行的总干渠，其不仅不具备停水检修的条件，而且，在运行中对水面线和过水断面有严格的要求。渠道边坡衬砌板水面以上部分的质量缺陷一般较为容易处理，然而边坡衬砌板位于水面以下部分的质量缺陷则较难处理，现有用于修复水面以下的边坡衬砌板的装置结构复杂，施工难度大，施工效率较低。因此如何在渠道通水状况下对渠道的质量缺陷进行简单快速地处理是一项亟需攻克的技术难题。

技术实现要素：

本发明为解决现有技术的不足，提供了一种渠道缺陷处理水下作业施工方法，其具备施工难度低、施工效率高的优点，同时其在渠道边坡衬砌面板的不平整度较大的情况下也能起到很好的止水密封效果，为渠道缺陷处理提供适宜的作业条件。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种渠道缺陷处理水下作业施工方法，包括用于渠道混凝土缺陷处理的钢沉箱，所述钢沉箱包括由一个背板和两个平行设置的侧板组成的箱体，两个侧板之间设置有横梁，横梁上设置有两个吊环；所述箱体上设置有水泵以及多个浮箱，每个浮箱上均设置有进排水口和进排气口；所述背板和侧板的底部均设置有安装槽，安装槽上设置有进排水总管和进排气总管，进排水总管上设置有阀门；每个浮箱上的进排水口均与进排水总管连接，每个浮箱上的进排气口均与进排气总管连接；所述安装槽内设置有充水带、止水带和密封带，所述密封带嵌入止水带的底部，所述止水带设置在充水带的下方，充水带充水后将密封带从止水带下方挤出；

渠道缺陷处理的施工步骤如下：

步骤一，在两个吊环上系用于吊装的钢丝绳，利用吊车将钢沉箱吊放入渠道需要处理的边坡衬砌面板上，此时由于浮箱浮力，钢沉箱漂浮在水中；

步骤二，进排水总管与水泵的出水端通过管道连接，打开进排水总管上的阀门，水泵抽取渠水并充入浮箱，使钢沉箱缓慢下沉，贴压到边坡衬砌面板上；

步骤三，继续向各个浮箱充水，增加钢沉箱对止水带的压重，止水带被压在边坡衬砌面板上并与边坡衬砌面板紧密贴合，实现初步密封；

步骤四，利用手动压水泵向充水带充水，充水带充水后体积变大并将密封带从止水带下方挤出，密封带紧压在边坡衬砌面板上，实现深度密封；

步骤五，关闭进排水总管上的阀门，将水泵的进水端放入钢沉箱围挡的区域内，水泵的出水端放入渠道，利用水泵将钢沉箱围挡区域内的水抽至河道并检查钢沉箱底部是否存在渗漏，如有渗漏重复步骤三和步骤四，若无渗漏排净钢沉箱围挡区域的积水并进行边坡缺陷修补作业；

步骤六，边坡修补完成后，排出充水带和浮箱内的水，钢沉箱重新漂浮至水面，利用吊车将钢沉箱吊回渠岸。

进一步的，所述侧板底部的安装槽远离背板的一端设置有牵引环，在牵引环上系缆绳；在步骤一和步骤二中工作人员在渠岸上拉动缆绳调整钢沉箱的姿态，实现钢沉箱的定位。

进一步的，所述浮箱为长方体，每个浮箱上设置一个进排水口和进排气口，进排水口和进排气口分别设置在浮箱相互平行的两个面上，进排水口和进排气口均设置在其所在平面的几何中心；所述步骤六中浮箱内的水排出过程为，打开进排水总管上的阀门，进排气总管与空压机连接，利用空压机向浮箱内充气，压缩空气从进排气口进入浮箱，将浮箱内的水从进排水口压出并从进排水总管排至渠道。

进一步的，所述浮箱包括设置在左侧的侧板外侧面的第一浮箱、设置在背板外侧面的第二浮箱、设置在右侧的侧板外侧面的第三浮箱和设置在背板内侧面的第四浮箱；所述第二浮箱和第四浮箱均与背板底部的安装槽平行；所述第一浮箱和第三浮箱均相对侧板底部的安装槽倾斜设置。

进一步的，所述安装槽包括第一槽板和第二槽板，第一槽板与第二槽板的上端密封连接，第一槽板和第二槽板上均设置有隔板和卡扣部，第一槽板与第二槽板固定后在两隔板上方形成用于安装充水带的腔室，所述充水带设置在腔室内；所述充水带与隔板之间设置有活动板；所述止水带的两侧设置有卡槽，止水带的底部设置有槽口，止水带的上端面上设置有与槽口贯通的通孔；所述止水带的上端卡设在隔板与卡扣部之间，卡扣部嵌入卡槽内；所述槽口内设置有挤压杆，挤压杆上间隔地设置多个连接柱；所述连接柱插入通孔，并且其上端与活动板固定；所述连接柱上套设有弹簧，弹簧的上端与活动板接触，弹簧的下端与止水带的上端面接触；所述密封带设置在槽口内并且与挤压杆固定。

进一步的，所述止水带的底面开设有多条沿止水带长度方向的凹槽；止水带的底部设置有矩形空腔，矩形空腔的高度低于卡槽的高度。

进一步的，所述止水带的上端设置有加强板，加强板的高度高于卡槽的高度。

进一步的，所述密封带包括一体成型的矩形套、芯板、连接部和管卡；所述芯板设置在矩形套的内部，芯板的上端与矩形套的上端连接，芯板的下端与矩形套的底部存在间隙；所述连接部为多个并且对称地设置在芯板的两侧，连接部的一端与芯板连接，其另一端与矩形套连接，所述的连接部均向下倾斜；所述管卡间隔地设置在密封带的上端，管卡与挤压杆扣接。

进一步的，所述第一槽板与第二槽板的顶部通过上螺栓固定，第一槽板与第二槽板的接合面涂覆有密封胶；所述第二槽板上设置有螺纹孔，第一槽板上设置有与螺纹孔相对应的螺栓孔，螺栓孔内插入下螺栓并且下螺栓旋入对应的螺纹孔，下螺栓与第一槽板之间设置有密封垫圈。

进一步的，侧板底部的安装槽远离背板的一端设置有滚轮，滚轮最低点的高度低于安装槽下端的高度且高于止水带下端的高度，滚轮远离背板的一侧从安装槽内伸出。

与现有技术相比，本发明能够适应渠道边坡衬砌面板较大的不平整度，起到更好的止水密封效果，为渠道边坡衬砌面板缺陷处理提供适宜的作业条件；此外，本发明中钢沉箱的放置、移除以及底部的密封过程均较为简单，降低了渠道缺陷处理的施工难度，有利于提升施工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明中钢沉箱的主视图；

图2是本发明中钢沉箱的左视图；

图3是本发明中钢沉箱的右视图；

图4是图1中沿a-a线的剖视图；

图5是本发明中安装槽的内部结构图；

图6是图5中沿b-b线的剖视图；

图7是本发明中安装槽的断面图；

图8是本发明中止水带的断面图；

图9是本发明中密封带的断面图；

图10是图9的左视图；

图11是钢沉箱放置在渠道边坡上时的示意图(图中的虚线20表示水平面)。

附图标记说明如下：

图中：1、侧板；2、背板；3、安装槽；301、第一槽板；302、第二槽板；4、止水带；401、卡槽；402、矩形空腔；403、凹槽；404、槽口；405、加强板；406、通孔；5、第一浮箱；6、第二浮箱；7、第三浮箱；8、第四浮箱；9、边坡；10、横梁；11、吊环；12、水泵；13、进排气总管；14、进排水总管；15、阀门；16、滚轮；17、牵引环；18、进排气口；19、进排水口；20、水面线；21、上螺栓；22、充水带；23、活动板；24、密封垫圈；25、下螺栓；26、连接柱；27、弹簧；28、挤压杆；29、密封带；2901、矩形套；2902、连接部；2903、芯板；2904、管卡；30、螺纹孔；31、腔室；32、卡扣部；33、隔板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

参见图1-图11所示，本发明提供了一种渠道缺陷处理水下作业施工方法，包括用于渠道混凝土缺陷处理的钢沉箱，所述钢沉箱包括由一个背板2和两个平行设置的侧板1组成的箱体，两个侧板1之间设置有横梁10，横梁10上设置有两个吊环11；所述箱体上设置有水泵12以及多个浮箱，每个浮箱上均设置有进排水口19和进排气口18；所述背板2和侧板1的底部均设置有安装槽3，安装槽3上设置有进排水总管14和进排气总管13，进排水总管14上设置有阀门15；每个浮箱上的进排水口19均与进排水总管14连接，每个浮箱上的进排气口18均与进排气总管13连接；所述安装槽3内设置有充水带22、止水带4和密封带29，所述密封带29嵌入止水带4的底部，所述止水带4设置在充水带29的下方，充水带22充水后将密封带29从止水带4下方挤出。

渠道缺陷处理的施工步骤如下：

步骤一，钢沉箱放置就位：在两个吊环11上系用于吊装的钢丝绳，利用吊车将钢沉箱吊放入渠道需要处理的边坡9衬砌面板上，此时由于浮箱浮力，钢沉箱漂浮在水中；

步骤二，钢沉箱沉放：进排水总管14与水泵12的出水端通过管道连接，打开进排水总管14上的阀门15，水泵12抽取渠水并充入浮箱，使钢沉箱缓慢下沉，贴压到边坡9衬砌面板上；

步骤三，钢沉箱底部初步密封：继续向各个浮箱充水，增加钢沉箱对止水带4的压重，止水带4被压在边坡衬砌面板上并与边坡衬砌面板紧密贴合，实现初步密封；

步骤四，钢沉箱底部深度密封：利用手动压水泵向充水带22充水，充水带22充水后体积变大并将密封带29从止水带4下方挤出，密封带29紧压在边坡9衬砌面板上，实现深度密封；

步骤五，钢沉箱底部密封检查以及边坡修补：关闭进排水总管14上的阀门15，将水泵12的进水端放入钢沉箱围挡的区域内，水泵12的出水端放入渠道，利用水泵12将钢沉箱围挡区域内的水抽至河道并检查钢沉箱底部是否存在渗漏，如有渗漏重复步骤三和步骤四，若无渗漏排净钢沉箱围挡区域的积水并进行边坡缺陷修补作业；

步骤六，钢沉箱的移除：边坡9修补完成后，排出充水带22和浮箱内的水，钢沉箱重新漂浮至水面，利用吊车将钢沉箱吊回渠岸。

本发明中，所述侧板1底部的安装槽3远离背板2的一端设置有牵引环17，在牵引环17上系缆绳；在实施步骤一和步骤二时，工作人员可在渠岸上拉动缆绳调整钢沉箱的姿态，从而实现钢沉箱的精确定位。

作为优选的实施方式，本发明中所述浮箱为长方体，每个浮箱上设置一个进排水口19和进排气口18，进排水口19和进排气口18分别设置在浮箱相互平行的两个面上，进排水口19和进排气口18均设置在其所在平面的几何中心；所述步骤六中浮箱内的水排出过程为，打开进排水总管14上的阀门15，进排气总管13与渠岸上的空压机连接，利用空压机向浮箱内充气，压缩空气从进排气口18进入浮箱，将浮箱内的水从进排水口19压出并从进排水总管14排至渠道。

本发明中，所述浮箱包括设置在左侧的侧板1外侧面的第一浮箱5、设置在背板2外侧面的第二浮箱6、设置在右侧的侧板1外侧面的第三浮箱7和设置在背板2内侧面的第四浮箱8；所述第二浮箱6和第四浮箱8均与背板2底部的安装槽3平行；所述第一浮箱5和第三浮箱7均相对侧板1底部的安装槽3倾斜设置，在具体实施时第一浮箱5、第三浮箱7与侧板1底部的安装槽3之间的夹角与待修补的边坡9的倾角相同。参见图11所示，钢沉箱放置在边坡9上时，其底部的止水带4与边坡9紧密接触，此时第一浮箱5和第三浮箱7水平。

本发明中，所述安装槽3包括第一槽板301和第二槽板302，第一槽板301与第二槽板302的上端密封连接，第一槽板301和第二槽板302上均设置有与其一体成型的隔板33和卡扣部32，第一槽板301与第二槽板302固定后在两隔板33上方形成用于安装充水带22的腔室31，所述充水带22设置在腔室31内；所述充水带22与隔板33之间设置有活动板23；所述止水带4的两侧设置有卡槽401，止水带4的底部设置有槽口404，止水带4的上端面上设置有与槽口404贯通的通孔406；所述止水带4的上端卡设在隔板33与卡扣部32之间，卡扣部32嵌入卡槽401内；所述槽口404内设置有挤压杆28，挤压杆28上间隔地设置多个连接柱26；所述连接柱26插入通孔406，并且其上端与活动板23固定；所述连接柱26上套设有弹簧27，弹簧27的上端与活动板23接触，弹簧27的下端与止水带4的上端面接触；所述密封带29设置在槽口404内并且与挤压杆28固定。

本发明中，所述止水带4采用橡胶材质，其底面开设有多条沿止水带4长度方向的凹槽403，设置凹槽403可以进一步提升止水带4下端的密封能力。止水带4的底部设置有矩形空腔402，矩形空腔402的高度低于卡槽401的高度，矩形空腔402可以提升止水带4下端的变形能力；当边坡衬砌面板的不平整度较小时，止水带4下端受到挤压变形即可实现良好的密封，即经过步骤三的初步密封后即可达到预期的密封效果，不需要再进行步骤四中的深度密封。当边坡衬砌面板的不平整度较大经步骤三中的初步密封后箱体2底部依旧漏水时，可通过步骤四进行深度密封。

本发明中为了增加止水带4固定部位的结构强度，防止其上端过量变形，止水带4的上端设置有钢质的加强板405，加强板405的高度高于卡槽401的高度。

本发明中，所述密封带29采用橡胶材质，其包括一体成型的矩形套2901、芯板2903、连接部2902和管卡2903；所述芯板2903设置在矩形套2901的内部，芯板2903的上端与矩形套2901的上端连接，芯板2903的下端与矩形套2901的底部存在间隙；所述连接部2902为多个并且对称地设置在芯板2903的两侧，连接部2902的一端与芯板2903连接，其另一端与矩形套2901连接，所述的连接部2902均向下倾斜，其倾斜角度可以为45度；所述管卡2904间隔地设置在密封带29的上端，管卡2904与挤压杆28扣接。

本发明步骤四中实现深度密封的原理为：向充水带22内充水，充水带22的体积变大，进而推动活动板23以及挤压杆28向下运动，弹簧27被压缩，密封带29在挤压杆28的推动下挤压在渠道边坡9的混凝土表面，密封带29的底部因受挤压而产生较大的变形，从而在边坡衬砌面板表面不平整度较大的情况下，密封带29能够填补其与边坡9衬砌面板之间的较大缝隙，实现良好密封。此外，连接部2902使矩形套2901的两侧壁紧密地挤压在槽口404的内壁上，实现矩形套2901与槽口404之间的密封。

本发明中，所述第一槽板301与第二槽板302的顶部通过上螺栓21固定，第一槽板301与第二槽板302的接合面涂覆有密封胶；所述第二槽板302上设置有螺纹孔30，第一槽板301上设置有与螺纹孔30相对应的螺栓孔，螺栓孔内插入下螺栓25并且下螺栓25旋入对应的螺纹孔30，下螺栓25与第一槽板301之间设置有密封垫圈24。通过下螺栓25可以使第一槽板301与第二槽板302之间的止水带4夹的更紧，同时有利于防止第一槽板301或第二槽板302与止水带4的接合面处发生渗漏。

本发明中，侧板1底部的安装槽3远离背板2的一端设置有滚轮16，滚轮16最低点的高度低于安装槽3下端的高度且高于止水带4下端的高度，滚轮16远离背板2的一侧从安装槽3内伸出。在钢沉箱吊放至渠道边坡9时安装槽3远离背板2的一端首先与渠道边坡9接触，而将钢沉箱从渠道边坡9吊离时安装槽3远离背板2的一端最后与渠道边坡9分离，通过设置的滚轮16可以实现安装槽3与渠道边坡9的滚动接触，避免在吊放或者吊离时安装槽3在渠道边坡9上滑动而损坏渠道边坡9的衬砌面板，降低钢沉箱在吊放或者吊离时的操作难度；此外，设置的滚轮16也可以防止在吊放或者吊离时止水带4远离背板2的一端受到过量挤压，有利于延长止水带4的使用寿命。

本发明能够适应渠道边坡9衬砌面板较大的不平整度，起到更好的止水密封效果，为渠道边坡9衬砌面板缺陷处理提供适宜的作业条件。同时，本发明中钢沉箱的放置、移除以及底部的密封过程均较为简单，降低了渠道缺陷处理的施工难度，进而有利于提升施工效率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。