水工建筑倾斜表面深水施工结构及深水作业方法技术

本发明专利技术公开了一种水工建筑倾斜表面深水施工结构，包括密封箱体，将待施工的水工建筑倾斜表面称为作业面，密封箱体设有浮力控制机构、防尘通风机构、行走机构、施工空间围护机构和排水机构；本发明专利技术还公开了相应的深水作业方法。本发明专利技术通过零重力操作，节省了提升密封箱体或移动密封箱体所需要的能量，具有显著的节能作用。本发明专利技术能方便地在作业面需要施工的任意水下位置围护出一个施工空间，解决围堰施工不适于深水作业的问题，无须等待枯水期而随时可以进行作业，对确保水工构筑物的正常状态具有积极的技术意义。有积极的技术意义。有积极的技术意义。

【技术实现步骤摘要】
水工建筑倾斜表面深水施工结构及深水作业方法


[0001]本专利技术涉及水利工程
，尤其涉及水工建筑倾斜表面的水下施工及维护技术。

技术介绍

[0002]在水坝、泵站、水厂、渠道等蓄水建筑物的运行过程中，根据后期维护需求或者后期工程的设计要求，需要在不停水的条件下，在混凝土池壁、坝体迎水面、渠道混凝土墙等蓄水构筑物墙壁开孔安装分水口（闸门、管道等）或堵漏修复等工作。
[0003]目前，水下构筑物表面受损，最常用的维护方式是等待枯水期，受损部位露于水面以外，或者受损部位水位较浅时，采用平板挡水围堰施工的方式，但挡水围堰施工不但加工、安装及拆除成本高，而且施工周期长。
[0004]申请人在组织设计不停水施工围堰结构时，首先考虑了依靠自重与蓄水构筑物侧壁实现密封的结构，这种结构的缺陷一是重量大，否则不足以在围堰结构与蓄水构筑物侧壁之间形成密封；二是不适用于深水施工。水工建筑物如大坝，其倾斜表面处水深较深，围堰法施工也不适合在水深较深处进行施工，围堰结构顶端要高于水面，过高不仅安装围堰十分麻烦，而且人员进出也很不便。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种水工建筑倾斜表面深水施工结构，适于在水下任意深处对水工建筑倾斜表面进行维护工作或进行水下施工，无须等待枯水期。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的水工建筑倾斜表面深水施工结构包括密封箱体，将待施工的水工建筑倾斜表面称为作业面，以指向作业面的方向为前向，密封箱体包括顶壁、底壁、前侧壁、后侧壁、左侧壁和右侧壁；左侧壁或右侧壁上设有水密门；密封箱体设有浮力控制机构、防尘通风机构、行走机构、施工空间围护机构和排水机构；浮力控制机构用于控制密封箱体在水中受到的浮力大小，使密封箱体在水体内移动时阻力最小且密封箱体在水中静止时密封性最佳；防尘通风机构用于保持密封箱体内空气的新鲜程度，并防止施工粉尘飘浮在空中影响人员；行走机构用于使密封箱体在水中移动至施工位置；施工空间围护机构用于围护施工空间，在水下隔离作业面与水体，使作业面与密封箱体相连通；排水机构用于将密封箱体内的水排出密封箱体；密封箱体顶壁焊接有内外连通管，内外连通管上下贯穿顶壁，内外连通管的顶端连接有用于围护集成管束的外接软管，外接软管向上通向水体沿岸；集成管束沿外接软管和内外连通管由水体沿岸延伸入密封箱体；集成管束包括有供电线路，供电线路上端与水
体沿岸的电源相接；密封箱体内设置有电控装置，电控装置连接有电源模块和照明灯，供电线路与电源模块相连接，照明灯位于密封箱体内。
[0007]将密封箱体的前侧壁、后侧壁、左侧壁和右侧壁统一称为侧壁，密封箱体的底壁高于侧壁底端，底壁与其下方的侧壁之间围成下端敞口的气囊槽；浮力控制机构包括有设置于气囊槽内的气囊，气囊与底壁和侧壁均相连接；密封箱体内设有气囊气泵，气囊气泵的出气管向下穿过底壁与气囊相连接，气囊气泵的出气管上设有导通方向朝向气囊的单向阀；气囊连接有放气电磁阀，放气电磁阀的控制线路以及气囊气泵的控制线路均沿侧壁向上延伸并与电控装置相连接；气囊气泵的进气口与密封箱体内的空间相通。
[0008]防尘通风机构包括设置在密封箱体顶部的布风孔板，布风孔板水平设置并与顶壁和侧壁之间围成布风腔；布风孔板上均匀分布有多个布风孔；布风孔板高于施工空间围护机构并在二者间形成没有粉尘的清洁区域；集成管束包括有送风管和回风管，送风管顶端与水体沿岸处设置的送风气泵的出气口相连通，送风管底端与布风腔相通；回风管顶端与水体沿岸处的大气相通；送风气泵的控制线路作为集成管束的一部分向下通入密封箱体并与电控装置相连接；密封箱体内的侧壁下部设有水平设置的回气横管，回气横管上均匀分布有多个回风孔，回气横管低于施工空间围护机构；回风管底端与回气横管相连通。
[0009]施工空间围护机构的具体结构是：前侧壁的中上部开设有通孔，通孔内壁固定连接有橡胶套筒，橡胶套筒内穿设有滑动筒，滑动筒的外径大于橡胶套筒的内径，滑动筒的周向侧壁在径向方向上与橡胶套筒相压接形成第二道密封；滑动筒前端位于前侧壁前方并连接有前橡胶环，前橡胶环用于压紧作业面形成第一道密封；前侧壁内表面固定连接有后橡胶环，后橡胶环围绕滑动筒设置；滑动筒后端位于前侧壁后方并径向连接有环形翼板；滑动筒后端部螺纹连接有堵筒，堵筒向后伸出滑动筒并连接有透明堵盖；环形翼板后表面设有橡胶层，透明堵盖用于向前紧压环形翼板的橡胶层从而封堵滑动筒并用于在移动密封箱体时供作业人员观察作业面；后侧壁上左右间隔固定连接有两个千斤顶，两个千斤顶分别位于滑动筒左右两侧，两个千斤顶的伸出杆分别与透明堵盖以外的环形翼板固定连接；两个千斤顶的伸出杆向前伸至前极限位置时，环形翼板紧压在后橡胶环上形成第三道密封。
[0010]所述行走机构具体是：前侧壁前表面的四角处分别设有行走轮，行走轮用于移动时与作业面间形成滚动配合；两个千斤顶的伸出杆向后回收至后极限位置时，前橡胶环位于各行走轮前端的后方，并位于前侧壁的前方；顶壁四角处分别连接有角部钢丝绳，各角部钢丝绳均向上与起吊钢丝绳相连接，起吊钢丝绳延伸至水体沿岸；水体沿岸上设有运输车，运输车包括车架，运输车靠近作业面的一侧为接近侧，相反侧为远离侧；
运输车接近侧的车架向上通过第一安装座安装有第一滑轮，运输车接近侧的车架上向作业面方向固定连接有支撑架，支撑架的端部通过第二安装座安装有第二滑轮；运输车远离侧的车架上设有基座，基座上安装有自锁卷扬机，起吊钢丝绳绕过第二滑轮和第一滑轮后与自锁卷扬机相连接；第一滑轮和第二滑轮均为槽轮；第二滑轮下方的起吊钢丝绳上套设有拉环，拉环与其内的起吊钢丝绳滑动配合；拉环连接有拉杆，拉杆另一端与车架相连接；拉杆与拉环用于沿作业面水平拉动起吊钢丝绳、通过起吊钢丝绳拉动密封箱体沿作业面在水平方向上移动；起吊钢丝绳上设有拉力传感器，拉力传感器的连接线路在水体沿岸上方通入外接软管并作为集成管束的一部分，拉力传感器的连接线路通过外接软管和内外连通管引入密封箱体并与电控装置相连接；气囊气泵向气囊充气时，拉力传感器测得的拉力逐渐降低，当拉力传感器测得的拉力为零时，电控装置关闭气囊气泵，停止气囊充气过程。
[0011]所述排水机构具体是：包括在底壁上方设置的透水孔板，透水孔板与侧壁固定连接，透水孔板上均匀分布有多个透水孔；透水孔板与底壁之间形成蓄水腔，底壁中部向下凹陷设有抽水槽，抽水槽内安装有排水泵，排水泵的进水口与抽水槽相通，排水泵的出水管密封穿过侧壁与水体相通，排水泵的出水管上设有止回阀；抽水槽内设有下水位传感器，抽水槽上方的蓄水腔内设有上水位传感器，排水泵、下水位传感器和上水位传感器均与电控装置相连接。
[0012]还包括有两个有线对讲机，两个有线对讲机分别位于运输车上和密封箱体内，两个有线对讲机的连接线路作为集成管束的一部分沿外接软管和内外连通管由水体沿岸的运输车延伸入密封箱体；接近侧的车架与基座之间连接有传力杆。
[0013]本专利技术还公开了深水作业方法，采用上述水工建筑倾斜表面深水施工结构按以下步骤进行：第一步骤是密封箱体就位；驾驶运输车将全部水工建筑倾本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.水工建筑倾斜表面深水施工结构，包括密封箱体，将待施工的水工建筑倾斜表面称为作业面，以指向作业面的方向为前向，密封箱体包括顶壁、底壁、前侧壁、后侧壁、左侧壁和右侧壁；左侧壁或右侧壁上设有水密门；其特征在于：密封箱体设有浮力控制机构、防尘通风机构、行走机构、施工空间围护机构和排水机构；浮力控制机构用于控制密封箱体在水中受到的浮力大小，使密封箱体在水体内移动时阻力最小且密封箱体在水中静止时密封性最佳；防尘通风机构用于保持密封箱体内空气的新鲜程度，并防止施工粉尘飘浮在空中影响人员；行走机构用于使密封箱体在水中移动至施工位置；施工空间围护机构用于围护施工空间，在水下隔离作业面与水体，使作业面与密封箱体相连通；排水机构用于将密封箱体内的水排出密封箱体；密封箱体顶壁焊接有内外连通管，内外连通管上下贯穿顶壁，内外连通管的顶端连接有用于围护集成管束的外接软管，外接软管向上通向水体沿岸；集成管束沿外接软管和内外连通管由水体沿岸延伸入密封箱体；集成管束包括有供电线路，供电线路上端与水体沿岸的电源相接；密封箱体内设置有电控装置，电控装置连接有电源模块和照明灯，供电线路与电源模块相连接，照明灯位于密封箱体内。2.根据权利要求1所述的水工建筑倾斜表面深水施工结构，其特征在于：将密封箱体的前侧壁、后侧壁、左侧壁和右侧壁统一称为侧壁，密封箱体的底壁高于侧壁底端，底壁与其下方的侧壁之间围成下端敞口的气囊槽；浮力控制机构包括有设置于气囊槽内的气囊，气囊与底壁和侧壁均相连接；密封箱体内设有气囊气泵，气囊气泵的出气管向下穿过底壁与气囊相连接，气囊气泵的出气管上设有导通方向朝向气囊的单向阀；气囊连接有放气电磁阀，放气电磁阀的控制线路以及气囊气泵的控制线路均沿侧壁向上延伸并与电控装置相连接；气囊气泵的进气口与密封箱体内的空间相通。3.根据权利要求2所述的水工建筑倾斜表面深水施工结构，其特征在于：防尘通风机构包括设置在密封箱体顶部的布风孔板，布风孔板水平设置并与顶壁和侧壁之间围成布风腔；布风孔板上均匀分布有多个布风孔；布风孔板高于施工空间围护机构并在二者间形成没有粉尘的清洁区域；集成管束包括有送风管和回风管，送风管顶端与水体沿岸处设置的送风气泵的出气口相连通，送风管底端与布风腔相通；回风管顶端与水体沿岸处的大气相通；送风气泵的控制线路作为集成管束的一部分向下通入密封箱体并与电控装置相连接；密封箱体内的侧壁下部设有水平设置的回气横管，回气横管上均匀分布有多个回风孔，回气横管低于施工空间围护机构；回风管底端与回气横管相连通。4.根据权利要求3所述的水工建筑倾斜表面深水施工结构，其特征在于：施工空间围护机构的具体结构是：前侧壁的中上部开设有通孔，通孔内壁固定连接有橡胶套筒，橡胶套筒内穿设有滑动
筒，滑动筒的外径大于橡胶套筒的内径，滑动筒的周向侧壁在径向方向上与橡胶套筒相压接形成第二道密封；滑动筒前端位于前侧壁前方并连接有前橡胶环，前橡胶环用于压紧作业面形成第一道密封；前侧壁内表面固定连接有后橡胶环，后橡胶环围绕滑动筒设置；滑动筒后端位于前侧壁后方并径向连接有环形翼板；滑动筒后端部螺纹连接有堵筒，堵筒向后伸出滑动筒并连接有透明堵盖；环形翼板后表面设有橡胶层，透明堵盖用于向前紧压环形翼板的橡胶层从而封堵滑动筒并用于在移动密封箱体时供作业人员观察作业面；后侧壁上左右间隔固定连接有两个千斤顶，两个千斤顶分别位于滑动筒左右两侧，两个千斤顶的伸出杆分别与透明堵盖以外的环形翼板固定连接；两个千斤顶的伸出杆向前伸至前极限位置时，环形翼板紧压在后橡胶环上形成第三道密封。5.根据权利要求4所述的水工建筑倾斜表面深水施工结构，其特征在于：所述行走机构具体是：前侧壁前表面的四角处分别设有行走轮，行走轮用于移动时与作业面间形成滚动配合；两个千斤顶的伸出杆向后回收至后极限位置时，前橡胶环位于各行走轮前端的后方，并位于前侧壁的前方；顶壁四角处分别连接有角部钢丝绳，各角部钢丝绳均向上与起吊钢丝绳相连接，起吊钢丝绳延伸至水体沿岸；水体沿岸上设有运输车，运输车包括车架，运输车靠近作业面的一侧为接近侧，相反侧为远离侧；运输车接近侧的车架向上通过第一安装座安装有第一滑轮，运输车接近侧的车架上向作业面方向固定连接有支撑架，支撑架的端部通过第二安装座安装有第二滑轮；运输车远离侧的车架上设有基座，基座上安装有自锁卷扬机，起吊钢丝绳绕过第二滑轮和第一滑轮后与自锁卷扬机相连接；第一滑轮和第二滑轮均为槽轮；第二滑轮下方的起吊钢丝绳上套设有拉环，拉环与其内的起吊钢丝绳滑动配合；拉环连接有拉杆，拉杆另一端与车架相连接；拉杆与拉环用于沿作业面水平拉动起吊钢丝绳、通过起吊钢丝绳拉动密封箱体沿作业面在水平方向上移动；起吊钢丝绳上设有拉力传感器，拉力传感器的连接线路在水体沿岸上方通入外接软管并作为集成管束的一部分，拉力传感器的连接线路通过外接软管和内外连通管引入密封箱体并与电控装置相连接；气囊气泵向气囊充气时，拉力传感器测得的拉力逐渐降低，当拉力传感器测得的拉力为零时，电控装置关闭气囊气泵，停止气囊充气过程。6.根据权利要求1至5中任一项所述的水工建筑倾斜表面深水施工结构，其特征在于：所述排水机构具体是：包括在底壁上方设置的透水孔板，透水孔板与侧壁固定连接，透水孔板上均匀分布有多个透水孔；透水孔板与底壁之间形成蓄水腔，底壁中部向下凹陷设有抽水槽，抽水槽内安装有排水泵，排水泵的进水口与抽水槽相通，排水泵的出水管密封穿过侧壁与水体相通，排水泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵娜，崔腾飞，任鹏，张海洋，赵一，王明旭，胡文博，
申请(专利权)人：河南省水利第一工程局，
类型：发明
国别省市：