一种水下隧洞顶拱接缝破损浇筑装置及方法与流程

1.本发明属于水利水电工程技术领域，具体涉及一种水下隧洞顶拱接缝破损浇筑装置和方法。


背景技术：

2.随着水利行业的发展，水工隧洞成为水利枢纽导流、引水发电等重要的水工建筑物。经过长期运行以来，水工隧洞受到水力过流冲刷不免出现混凝土破损和裂缝等问题，特别对于隧洞接缝部位，在施工阶段，由于在狭小洞内施工，空间和照明不足，其施工工艺把控不到位，对于接缝部位的处理易留下质量隐患，再通过水流的长期冲刷，接缝混凝土发生破损缺陷的可能性较大。水工隧洞运行期间，若通过放空对隧洞接缝进行干地修复，会影响水利枢纽的正常导流和水轮机停机，对整个水利枢纽的运行造成较大的影响和经济损失。
3.近些年，随着水下施工技术的发展，水下隧洞充水状态下的缺陷修复逐渐得到广泛关注，现有技术采用潜水员沿隧洞边壁进行缺陷部位混凝土回填施工。这种方式对于隧洞侧面和底面的破损点，潜水员能够按照常态水下修复工艺进行施工，而针对隧洞顶拱破损点的修复，由于水下顶拱立模难度较大以及顶拱混凝土浇筑的饱满度不易确定仅能凭借经验判断，易导致内部浇筑不满形成空腔，对修复质量造成严重影响。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种水下隧洞顶拱接缝破损浇筑装置，极大地方便了潜水员水下对隧洞顶拱破损的修复并且有效保证修复浇筑的质量。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
6.一种水下隧洞顶拱接缝破损浇筑装置，包括手持杆、气囊、排气阀和弧形钢板；所述手持杆设有进气通道，所述弧形钢板凸面朝上地设置在所述手持杆的顶部；所述弧形钢板的顶面四周围设油性布形成可收起或展开的浇筑仓；所述气囊连接所述进气通道且位于所述弧形钢板的下方两侧用于充气后对所述弧形钢板的承托；所述进气通道还连通所述排气阀。
7.进一步的，所述弧形钢板的顶面四角还设有被所述油性布包围连接的伸缩杆；所述伸缩杆用于支撑或收起所述浇筑仓。
8.进一步的，所述气囊位于所述手持杆的两侧且对称设置。
9.进一步的，所述手持杆内部中空且底端设有进气口用于连接进气管。
10.进一步的，所述排气阀位于所述手持杆的上部侧面。
11.本发明还提供了一种水下隧洞顶拱接缝破损浇筑方法，配合本发明的浇筑装置，不仅能够满足水下混凝土修复的质量要求，还能够提高水下施工效率，减小潜水员的水下工作时间，保障施工安全。
12.一种水下隧洞顶拱接缝破损浇筑方法，步骤如下：
13.a.安装所述浇筑装置：按照所要修复部位的隧洞顶拱弧度，下料制作与该顶拱弧度吻合的弧形钢板，根据所述浇筑装置中各结构的连接方式安装；
14.b.顶拱钻孔：测量所述顶拱的缺陷尺寸，根据水深不同，在该顶拱缺陷的中心位置采用水下液压钻或气钻钻孔；
15.c.环氧混凝土下料，钢筋插入固定：在岸上将所述油性布撑开，所述油性布内侧边壁刷脱模剂，根据测量的破损部位大小将环氧混凝土按量倒入形成的所述浇筑仓内，并将锚筋置于所述浇筑仓中心位置，锚筋顶部安装锚固剂；
16.d.锚筋定位植入：潜水员下水，将装有环氧混凝土的浇筑仓，以所述锚筋作为导向插入锚孔内；
17.e.送料：潜水员利用所述手持杆将所述浇筑仓整体上托挤压，所述油性布收缩，所述浇筑仓的内环氧混凝土进入顶拱接缝破损处，所述弧形钢板与原隧洞挤紧密实形状吻合；所述手持杆底部进气口通过快接头连接进气管将所述气囊充满气体，依靠所述气囊的浮力托住所述弧形钢板固定在顶拱破损位置；
18.f.装置拆除：浇筑的环氧混凝土达到拆模条件后，潜水员将所述排气阀打开，待所述气囊内气体排出后，所述浇筑装置依靠重力下落，潜水员取下。
19.本发明的有益效果：
20.(1)弧形钢板的弧面形状根据顶拱缺陷部位的弧度调整预先制备，能够保证破损浇筑后的表面与原隧洞表面弧度保持一致，确保修复的成功性；
21.(2)手持杆上的气囊充气后能够为整个装置提供浮托力，无需钻孔受力固定浇筑模板，并能够确保浇筑装置处于顶拱位置不掉落，极大地降低了水下修复的难度、提高作业效率；
22.(3)通过伸缩杆配合油性布收缩后将浇筑仓内的混凝土全部导入缺陷部位，可以有效确保混凝土浇筑的饱满度，避免了脱空和空洞产生。
23.综上所述，本发明解决了传统技术水下顶拱接缝破损难以立模浇筑混凝土修复的难题，浇筑装置整体构造简单，操作方法简便，配合修复方法能够减少潜水员在水下隧洞内的工作时间，有效提高水下破损混凝土浇筑施工效率。
附图说明
24.图1为本发明浇筑装置的结构示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图对本发明作进一步的描述。
26.参照附图。本实施例的顶拱接缝破损浇筑装置，包括手持杆1、气囊2、排气阀3、弧形钢板4、伸缩杆5和油性布6。手持杆1内设有进气通道，弧形钢板4凸面朝上地设置在手持杆1的顶部且连接部位于弧形钢板4的中部。具体的，弧形钢板4和所要修复的隧道顶拱弧度一致。弧形钢板4的顶面四角均设有沿竖直方向活动的伸缩杆5且弧形钢板4的顶面四周围设油性布6将伸缩杆5封闭在内。当伸缩杆5伸长时，油性布6展开且与弧形钢板4形成浇筑仓7用于装载环氧混凝土8和锚筋9，锚筋9的直径应当较小于锚孔11内径；当伸缩杆5收缩时，油性布6连同收起。
27.气囊2设置在手持杆1中部两侧且与进气通道连通。气囊2对称地设置在弧形钢板4的下方，用于充气后更好地对弧形钢板4进行承托，方便作业。手持杆1的上部侧面设有同样地与进气通道连通的排气阀3。
28.手持杆1底端设有进气口13，进气口13通过快接头14可以和进气管15连接。
29.本实施例的使用方法如下：
30.1)装置安装
31.本实施例中测量得到顶拱接缝12缺陷尺寸弧形向长30cm
×
缝宽10cm
×
缝深5cm，按照所要修复部位的隧洞顶拱弧度10
°
，下料制作与之吻合的弧形钢板4，连接安装各部件。
32.2)顶拱钻孔
33.在顶拱破损的中心位置采用水下液压钻钻孔，锚孔11孔径φ12mm。
34.3)环氧混凝土下料，锚筋插入固定
35.在岸上将浇筑仓7的伸缩杆5伸长，油性布6随即展开，油性布6内侧边壁刷脱模剂，根据测量的破损部位大小将环氧混凝土8约0.0015m3倒入浇筑仓7内，将φ10mm锚筋9置于仓中心位置，锚筋9顶部安装水下专用锚固剂10。
36.4)锚筋定位植入
37.潜水员下水，将装有环氧混凝土8的浇筑仓7，以锚筋9作为导向插入锚孔11内。
38.5)环氧混凝土送料，气囊进气浮托
39.潜水员利用手持杆1将浇筑仓7整体上托挤压，伸缩杆5和油性布6随即收缩，浇筑仓7内环氧混凝土8进入顶拱接缝破损处，弧形钢板4与原隧洞挤紧密实形状吻合，手持杆1底部进气口13连接快接头14，接进气管15将气囊2充满气体，依靠气囊2浮力托住弧形钢板4固定在顶拱破损位置。本实施例气囊2可产生5kg浮力，满足支撑装置和环氧混凝土8的重量。
40.6)装置拆除
41.浇筑的环氧混凝土8达到拆模条件后，潜水员将装置的排气阀3打开，待气囊2内气体排出后，装置依靠重力下落，潜水员取下装置拆除。
42.应当指出，上述描述了本发明的实施例。然而，本领域技术的技术人员应该理解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明范围的前提下本发明还会有多种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。