一种消力池坡角水下修复装置及修复方法与流程

本发明涉及水利工程技术领域，尤其涉及一种消力池坡角水下修复装置及修复方法。

背景技术：

近几十年来，我国的水利工程项目建设取得了举世瞩目的成就与发展。尤其是高坝设计与建造技术更是位于世界领先水平，一批高坝大库相继建成。随着这批水电工程的建成投产，我国水电行业也进入了一个崭新的发展阶段，良好的运行维护机制是未来水电行业发展所需关注的主要问题。根据第一次全国水利普查数据显示，我国已建成的水库大坝中，约有6.02万座病险水库，水库大坝的除险加固的技术已成为学术界与工程界高度重视的问题之一。

由于高坝大库水头高、流量大，高速水流问题十分突出，消力池底板与侧墙坡角通常遭到冲刷破坏，且具有破坏范围大、时间短、影响下游河道等特点。国内外曾发生多起消力池防护结构严重破坏的实例，如前苏联的sayano-shushenskaya、美国的libby、印度的bhakra、墨西哥的malpaso以及我国的五强溪、安康、鱼塘等水电站的消力池底板与坡角都被严重破坏，造成严重影响。因此，有效的消力池底板与侧墙坡角的修复是亟待解决的关键技术难点。

消力池通常处于有水状态，若采取干式施工，必须排除其内部水体，施工进度缓慢，严重影响水电站的正常运行，成本较高。因此，一些水下修复材料如pbm聚合物、sr防渗模块、sxm水下密封剂等相继提出并使用。然而，上述技术、材料仅在一定程度上保证水下施工，但成本仍然较高，且技术尚不成熟。截止目前，仍然没有一个高效、低成本的施工技术可有效解决消力池侧墙坡角的水下修复难题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，旨在提供一种可进行水下施工修复，简化施工流程，提高消力池坡角的修复效率的水下修复装置及修复方法。

为达到上述目的，本发明是通过下述技术方案予以实现的：

一种消力池坡角水下修复装置，包括装置本体，所述装置本体由扇形的柱状筒体，以及连通在筒体上侧的柱形塔筒构成；所述筒体长度方向上角半径之间的侧壁开放，且筒体的边界上设置有密封条；所述塔筒与筒体的连接端设置有连通阀。

进一步的，所述筒体的扇形半径为5m。

进一步的，所述塔筒的高度为18m。

进一步的，所述筒体与所述塔筒均由钢材构成。

还包括一种消力池坡角水下修复方法，步骤如下：

①预先探测待修复消力池坡角上的冲坑位置，预制出截面角度与坡角相同且侧壁长度可完全覆盖冲坑的筒体，再将预制好的装置本体放置在消力池中的冲坑上方；

②使装置本体的密封条贴合于侧墙位置后通过自重下沉至底部，使密封条均贴合于侧墙和消力池底板；

③通过塔筒下放水管穿过连通阀至筒体内，利用水泵将筒体内的水体抽出，使空气由塔筒顶端自由进入筒体内，使筒体内部水压逐渐减小，直至筒体和塔筒以及冲坑内的水体完全被抽干，使密封条与侧墙、消力池底板之间围成区域形成干舱室，密封条均与侧墙、消力池底板之间密封接触；

④通过送料船从塔筒顶端向筒体内输送施工人员与建筑材料，并进行干仓施工，开展修复工作；

⑤修复完成后，人员、物料、设备通过塔筒运出，通过塔筒重新向筒体内充入水体，直至塔筒内的水面高度与外部消力池的水面高度一致，密封条底侧与消力池底板解除密封接触，密封条与侧墙扔维持贴合状态，再向连通阀上连接气泵，通过气泵向筒体内压入高压气体，使筒体受浮力上浮；

⑥通过持续向筒体内压入气体，使水体由筒体底部排出的方式，让装置整体贴合侧墙保持上浮，当装置整体上浮至平衡位置后，通过拖航船将装置拖至下一修复点进行修复工作。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明的筒体截面为扇形的柱状筒体结构，在保证消力池水位不改变的条件下实现消力池坡角的干仓施工，极大简化了施工流程，提高施工效率。首先，当筒体内部抽空水体，巧妙利用了水体自身的压力，使得密封条与侧墙和消力池底板面层紧密贴合，起到良好的封水效果。其次，筒体截面为扇形，可对应待施工的消力池坡角设定角度制作，实现任意角度的坡角干仓施工。此外，利用塔筒进行人员、物料的出入，更加快捷有效。总之，采用此装置与方法不必排出消力池内水体，实现消力池坡角的水下修复，且装置设计制造简单，具备重复利用功能，施工便捷，应用前景良好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2图1的俯视结构示意图；

图3为本发明与消力池坡角的密封结构示意图；

图4为本发明修复消力池坡角截面为钝角时的结构示意图。

附图标记：

1-筒体，2-密封条，3-塔筒，4-送料船，5-冲坑，6-侧墙，7-消力池，8-消力池底板。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图3所示，一种消力池坡角水下修复装置，包括装置本体，所述装置本体由扇形的柱状筒体1，以及连通在筒体1上侧的柱形塔筒3构成；所述筒体1长度方向上角半径之间的侧壁开放，且筒体1的边界上设置有密封条2，所述筒体1的扇形半径为5m；所述塔筒3与筒体1的连接端设置有连通阀，所述塔筒3的高度为18m；所述筒体1与所述塔筒3均由钢材构成。

当消力池7的坡角角度为直角时，本发明的施工方法，步骤如下：

①预先探测待修复消力池7坡角上的冲坑5位置，预制出扇形截面为直角且侧壁长度可完全覆盖冲坑5的筒体1，再将预制好的装置本体放置在消力池7中的冲坑5上方。

②使装置本体侧壁的密封条2贴合于侧墙6位置后，打开连通阀使装置本体通过自重下沉至底部，让水体自由进入筒体1和柱状的塔筒3内，让密封条2均贴合于侧墙6和消力池底板8。

③通过塔筒3下放水管穿过连通阀至筒体1内，利用水泵将筒体1内以及冲坑5的水体抽出，使空气由塔筒3顶端自由进入筒体1内，使筒体1内部水压逐渐减小，利用筒体1和塔筒3的自重以及水体对筒体1外侧的水压克服水体浮力，使本装置始终沉于消力池7底面，直至筒体1和塔筒3以及冲坑5内的水体完全被抽干，使受到压力的密封条2不断被压实，使冲坑5外部的密封条2包围防水效果逐步增强，使密封条2与侧墙6、消力池底板8之间围成区域形成干舱室，密封条2均与侧墙6、消力池底板8之间密封接触。

④通过送料船4从塔筒3顶端向筒体1内输送施工人员与建筑材料，并进行干仓施工，开展修复工作。

⑤修复完成后，人员、物料、设备通过塔筒3运出，通过塔筒3下放水管穿入连通阀重新向筒体1内充入水体，直至塔筒3内的水面高度与外部消力池7的水面高度一致，密封条2底侧与消力池底板8解除密封接触，密封条2与侧墙6扔维持贴合状态，再通过塔筒3向连通阀上连接气泵，通过气泵向筒体1内压入高压气体持续挤压筒体1下侧的水体，使筒体1受浮力贴合侧墙6上浮。

⑥通过持续向筒体1内压入气体，使水体由筒体1底部排出的方式，让装置整体贴合侧墙6保持上浮，并通过控制筒体1内部的气量，当装置整体上浮至平衡位置后，通过拖航船将装置拖至下一修复点进行修复工作。

如图4所示，当消力池7的坡角角度为钝角时，将筒体1预制为与坡角相等的扇形截面，按上述步骤即可进行进行修复工作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。