一种水下混凝土面板应急修复方法及清理附着物的工具与流程

本发明涉及水下混凝土面板应急修复领域，更具体地说涉及一种水下混凝土面板应急修复方法及清理附着物的工具。

背景技术：

针对水下混凝土面板堆石坝面板的防渗修复技术，国内外目前有回填、化学灌浆、涂刷水泥基渗透结晶材料和裂缝缝合等方法。这些修复方法存在从发现渗漏到得到修复的时间很长的缺点，大坝不得不长时间低水位运行，甚至遭遇极端情况时，库水位不能及时下降到面板损毁的部位以下，使得渗漏逐渐加大，影响坝体安全。采用在面板破损口放置模袋，浇筑封堵，在合适位置钻灌注口和排水口，浇筑水下不分散混凝土填充空穴。此方法可以水下作业，但深水作业难度偏大，且上述修复方法都不能在发现面板损害的第一时间起到快速防渗的效果。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种水下混凝土面板应急修复方法和一种水下混凝土面板应急修复清理附着物的工具，针对混凝土面板堆石坝损坏初期，在破坏范围较小，渗漏量增大时，第一时间修复，及时阻止面板后土料的流失，防止坝体的进一步破坏。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

一种水下混凝土面板应急修复的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，通过水下探测确定混凝土面板破坏位置；

步骤2，清理混凝土面板破坏位置周边的附着物；

步骤3，铺设表面设有系带的防渗膜，将其覆盖在混凝土面板破坏位置上，所述防渗膜上设置有若干个压件；

步骤4，利用所述系带将配重块连接在防渗膜上；

步骤5：在所述的防渗膜上铺洒黏土，所述黏土的铺洒范围大于防渗膜的覆盖面积。

进一步，混凝土面板的坡度为1:1.3-1:1.6。

进一步，所述步骤3中，在铺设所述防渗膜时，将卷绕在轴杆上的防渗膜的外围自由端锚固在水面上方的混凝土面板上，所述轴杆与卷扬机构通过链条相连接，防渗膜卷在自身重力作用下沿混凝土面板向下滚动，同时将防渗膜覆盖在所述破坏位置上。

进一步，所述步骤3中，在铺设所述防渗膜时，将卷绕在轴杆上的防渗膜支撑固定在破坏位置的上方，防渗膜的自由端通过另一根轴杆与水下机器人连接，通过所述水下机器人拉拽，将防渗膜覆盖在所述破坏位置上。

进一步，所述防渗膜的左右边缘超出凝土面板破坏部位至少1500mm，防渗膜的上下边缘超出混凝土破坏部位1000mm。

进一步，所述压件包括：第一压件和第二压件，所述第一压件设置在所述防渗膜左右边缘处，并沿防渗膜的滚动方向均匀排布；所述第二压件为沿左右方向贯穿防渗膜的长条状，并沿防渗膜的滚动方向均匀排布，所述第二压件通过粘接或铆钉与防渗膜相固定，或者由所述系带系固在防渗膜上。

进一步，所述第一压件由金属材质的压块、压条或压片构成，所述压块或所述压片在防渗膜的滚动方向的长度不超过20mm，所述压条为圆柱状，其截面直径不超过20mm，以便将其下方的防渗膜压贴在所述混凝土板面上，若干所述压块、压条或压片沿其所在所述边缘排布。

进一步，所述系带呈阵列排布在所述防渗膜外侧表面上。

进一步，一种在权利要求1中使用的清理堆石坝混凝土面板附着物的工具，该工具包括：卷扬机构和清理机构，其中，所述清理机构包括：清理转筒、动力装置和轮子，所述清理转筒外侧设置有沿周向交替排列的毛刷和钢丝刷，所述清理转筒沿堆石坝混凝土面板清理运动方向的两侧设有所述轮子，所述卷扬机构通过钢绞线带动清理机构沿堆石坝混凝土面板清理方向往复移动，所述动力装置为驱动电机，所述驱动电机的转子与所述空腔内壁焊接，所述驱动电机固定轴的两端与所述轮子焊接，所述动力装置驱动清理转筒沿堆石坝混凝土面板清理方向转动。

进一步，所述轮子的外侧面位于所述连接轴轴线的延长线上设有转动吊环，所述钢绞线的一端缠绕在卷扬机构的卷筒上，所述钢绞线的另一端固定在所述轮子吊环上，电缆线穿过所述转动吊环与所述驱动电机相连。

本发明的有益效果为：本发明避免了人工水下作业，克服了水下施工难的问题；防渗膜改进配设第一压件、第二压件，防止在水流冲击下防渗膜脱离混凝土面板，铺设效果更好；具备附着物清理工具在铺设前可以对面板进行清理，保证防渗膜能够良好地贴合到混凝土面板上。本方法实现了在发现面板损害的第一时间进行修复，起到快速防渗的效果，不需要修筑围堰，减小了工程量降低了成本；不需要排空或降低库水水位，就能进行深水下的混凝土面板的应急修复，不影响水库大坝的发电、防洪等功能。

附图说明

图1是本发明水下混凝土面板应急修复后的混凝土面板的结构示意图；

图2是混凝土面板清理装置整体示意图；

图3是混凝土面板清理刷示意图；

图4是本发明实施例1的工作示意图；

图5是本发明防渗膜上的系带及配重块设置位置示意图；

图6是配重块的安装结构示意图；

图7是本发明防渗膜上的第一压件和第二压件的设置示意图；

图8是本发明实施例2的工作示意图；

图中：

1、防渗膜；2、混凝土面板；3、轮子；4、配重块；5、连接环；6、转动吊环；7、轴杆；8、混凝土面板破坏位置；9、黏土；10、钢丝刷；11、毛刷；12、清理转筒；13、电机固定轴；14、系带；15、空腔；16、卷扬机构；17、清理刷；18、驱动电机转子；19、钢绞线；20、电缆线；21、第二压件；22、链轮；23、链条；24、锚固装置；25、配重装置；26、金属片；27、铆钉；28、轮子；29、可升降臂；30、水下机器人；31、支撑结构；32、连接杆。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

《混凝土面板堆石坝设计规范》(DL/T 5016—2011)中规定，坡度为1:1.3-1:1.6之间时(即是37.5°-32°)，铺设在坝体上的黏土不会滑落，通常把坡面的垂直高度和水平宽度的比叫做坡度。

实施例1

配合图1所示，图1是本发明水下混凝土面板应急修复后的混凝土面板的结构示意图，一种水下混凝土面板应急修复的方法，包括以下步骤：

步骤1，通过水下探测确定混凝土面板破坏位置8。

步骤2，用于清理堆石坝混凝土面板附着物的工具清理混凝土面板破坏位置周边的附着物，清理范围覆盖整个混凝土面板破坏位置的周边且延伸至防渗膜在混凝土面板铺设位置的最底端，保证铺设防渗膜时能够更好地贴合覆盖在混凝土面板的破坏位置。图2所示，包括卷扬机构16和清理机构，其中，清理机构包括清理转筒12、动力装置和轮子3，清理转筒12沿堆石坝混凝土面板清理运动方向的两侧设有轮子3，卷扬机构16通过钢绞线19带动清理机构沿堆石坝混凝土面板清理方向往复移动，所述动力装置驱动清理转筒12沿堆石坝混凝土面板清理方向转动。

所述动力装置包括固定于清理转筒12的空腔15内的驱动电机，驱动电机采用杆式旋转超声电机或者能实现带动清理转筒同步转动的任意一种电机，驱动电机的固定轴13与轮子3焊接，驱动电机的转子18与所述空腔15的内壁焊接，轮子3质量为15kg，卷扬机构16带动清理机构运动时，在清理转筒12清理面板时，轮子3靠其自重起到定子的作用，驱动电机的转子18带动清理转筒12转动，轮子3的直径小于清理转筒12的直径，保证在清理转筒外层的毛刷和钢丝刷能够充分的接触到待清理面板的表面。

轮子3的外侧面设有转动吊环6，钢绞线8的一端缠绕在卷扬机构16的卷筒上，钢绞线8的另一端固定在轮子吊环6上，转动吊环6位于驱动电机固定轴13的延长线上，电缆线20穿过转动吊环6与驱动电机相连，转动吊环6防止卷扬机构16带动清理机构运动时，随着清理机构转动而发生绕线的情况，同时起到导向作用保护电缆线20。

如图3所示，清理转筒12的外层包裹设有清理刷17，清理刷17由周向间隔交替设置的钢丝刷10和毛刷11构成，毛刷11和钢丝刷10扫过混凝土面板表面，进行清理。

使用时，启动卷扬机构16，调节速度，使清理转筒12缓慢、匀速地沿混凝土面板移动，到所需清理的位置时驱动电机驱动清理转筒12转动，毛刷11和钢丝刷10扫过混凝土面板表面，起到清理作用，清理工作需进行多次，且每次之间间隔10分钟。

为完成清理面积，钢索19、电缆线20的长度超过所需清理部分的末端位置。

步骤3，清理干净后，将防渗膜1铺设于混凝土面板破坏位置8上。如图4所示，图4是防渗膜现场铺设时的工作示意图，待铺设的防渗膜缠绕在轴杆7上，其与轴杆7相接一端与轴杆7相固定，轴杆7两端各固定有一链轮22，卷扬机构16处对应轴杆7上的两个链轮22设置有两根链条23，链条23的一端与卷扬机构16的转筒固定，另一端与卷扬机构的机架底部相固定。

铺设时，将防渗膜放置到卷扬机构16处，将链条自由端依次绕过轴杆7上的同侧链轮22和卷扬机构16上的同侧驱动链轮；将防渗膜自由端通过锚固装置24(如锚杆)锚固到混凝土板面2上，收紧卷扬机构16上的驱动链轮与轴杆7上的链轮22之间的链条23，使卷状防渗膜停置在靠近卷扬机构16处；启动卷扬机构16，释放链条23，使防渗膜卷在自身重力作用下向前下方滚动(图中左下方)，随着滚动，防渗膜被铺设到混凝土板面2上，直至按设计要求覆盖混凝土面板破坏位置8，停止卷扬机构16，为完成防渗膜的滚动展开，链条23的长度至少在展开后的防渗膜的长度的两倍以上。

在铺设的防渗膜上通过系带14与配重块4的连接环5相连接，加配重装置25的位置如图5所示，以防渗膜的使用状态作为参照，防渗膜本体1背对堆石坝混凝土板面的外侧表面上，按矩形单元的网格状阵列固定布设有若干个系带14，各系带14一一位于图中虚线网格的交点处(图中未示出系带的具体结构)，该系带由柔性材料制成，并通过焊接的方式固定到防渗膜本体1上，图中的一些系带处系固有金属材质的配重装置25，该配重装置25的具体结构参见图6。

如图6所示，配重装置25由配重块4及其上固定的连接环5构成，系带14与连接环5相连。配重块4可以选用金属材质，也可以采用非金属材质。

设置配重装置25的目的是压固防渗膜本体1，但达此目的并非需要在所有系带处均系固配重装置25，具体需要在何处系固配重装置25技术人员根据现场情况进行选择即可。

在防渗膜本体1上设置系带的目的是为了固定配重装置25(当然，后面将要说的长条形第二压件也可以利用系带系固)，而为了方便配重装置25的布设，系带除了按图中矩形网格进行布设之外，也可以按单元格为三角形或菱形的网格来布设。

为保障防渗膜1能够完全覆盖住混凝土面板破坏位置8，防渗膜1沿所述混凝土面板上下方向延伸的两侧边缘距混凝土面板破坏部位的同侧边缘不小于1500mm，防渗膜1沿所述混凝土面板向下延伸的边缘超过混凝土破坏部位的同侧边缘不小于1000mm，防渗膜本体1的厚度为4mm，如图7所示，图中上下方向与铺设后堆石坝混凝土板面的上下方向相对应，防渗膜本体1左右两侧边缘沿上下方向延伸，在两侧边缘处均排布有由金属片26构成的若干个第一压件，金属片26的尺寸为厚度为1mm、长度为50mm、宽度为10mm，金属片26的宽度方向与防渗膜本体1的边缘的延伸方向相对应。金属片26由铆钉27固定到防渗膜本体1上，当然，也可以通过粘接或其他适当方式固定。金属片26既可以平直的片状贴合在防渗膜本体1的外侧表面上，也可以弯成U型并包覆防渗膜本体1的边缘设置，此时因金属片26的厚度仅为1mm，伸到防渗膜本体1里侧表面的金属片26不会将防渗膜本体1支离混凝土板面而影响二者的贴合。

第一压件除了由上述金属片26构成之外，也可以由压块或压条构成，并且最好采用金属材质。压块和压条的长度方向应与防渗膜本体1的边缘延伸方向垂直，压块或压片沿其所在所述防渗膜边缘长度方向的宽度尺寸不超过20mm，压条为圆柱状，其直径不超过20mm，压块或压片沿其所在所述防渗膜边缘长度方向的宽度尺寸为10mm，压片的尺寸可以选用与金属片相同的尺寸，即为厚度1mm、长度50mm、宽度10mm，所述圆柱状压条的直径为10mm，这样，既不妨碍制成后的防渗膜卷绕成卷，方便储运，也可以防止铺设后因与防渗膜本体1边缘延伸方向相对应的宽度尺寸过大而将防渗膜支离混凝土板面。上述金属片26同样存在这一问题，其宽度尺寸应不超过20mm。

防渗膜本体1的左右边缘各排布若干个金属片26，对于每侧边缘的若干个金属片26，既可以沿边缘长度方向等间距满布，片与片之间留有较小间隙，如5mm，10mm，等等，也可以按组排布，即：一组若干个金属片，如20个，同组中的金属片间隔较小间隙等间距排布，然后间隔较大距离，如500mm，1000mm，等等，再排布下一组金属片，只要保证对防渗膜本体1的压固效果即可。

防渗膜本体1上还设置长条形第二压件21，第二压件21可以由圆形截面的金属棒构成，与可以由长条形金属片构成，或由正方形截面的金属条构成，但不论其截面形状如何，其厚度和宽度尺寸应遵循对上述第一压件的要求。

第二压件21的延伸方向与防渗膜本体1两侧边缘的延伸方向相垂直，并横贯防渗膜本体1的两侧边缘。防渗膜成品在现场铺设前通常为卷状，铺设时随着卷状防渗膜的展开即完成铺设。这样，设置第二压件21后，可保证防渗膜两侧边缘展开的同步性，保证铺设效果。同时，也辅助对防渗膜本体的压固。

第二压件21固定在防渗膜本体1的外侧表面上，其固定方式可以采用第一压件的固定方式，也可以利用防渗膜本体1上的系带系固。若干个第二压件21沿防渗膜本体1边缘延伸方向间隔设置，间隔距离根据铺设需要确定。

步骤4，将黏土9铺洒覆盖在防渗膜1上，使防渗膜1与混凝土面板2贴合紧密，避免防渗膜1被风浪等冲得偏离或褶皱，达到良好的防渗效果，黏土的铺洒方法为：用船将黏土运到需修复的混凝土面板上方的水面处，将黏土放入封闭的扁平金属箱体中，箱体的底部一侧与箱体铰接相连，另一侧采用脱钩与箱体相连，当箱体沉入水中，接近铺设的防渗膜时，通过绳索拉动脱钩，箱体底部打开，黏土铺洒到防渗膜上。黏土铺洒的平均厚度为5-10cm，铺洒黏土9范围大于防渗膜1的覆盖面积，防止铺设好的防渗膜在水流冲击下脱离混凝土板面，能够使铺设好的防渗膜良好地贴合在混凝土板面上。

实施例2

如图8所示，本实施例与实施例1的区别在于，清理干净混凝土面板2表面后，将缠绕成卷的防渗膜1固定在支撑结构31的顶部处，支撑结构31固定在水上的混凝土面板上，支撑结构31的顶部处通过连接杆32与轮子28相连，轮子28设置在沿防渗膜铺设的方向处，将防渗膜1的自由端穿过轮子28底部固定在一个轴杆7上，轮子28保证防渗膜1在铺设展开时平整紧贴混凝土面板，轴杆7的两端分别通过可升降臂29与两个水下机器人30连接，可升降臂29可以根据混凝土面板的倾斜度调节水下机器人30铺设防渗膜的角度，通过水下机器人30拉拽，将防渗膜1紧贴混凝土面板2铺设，完成铺设工作，最后将黏土9铺洒覆盖在防渗膜1上。水下机器人铺设的优势在于可针对具体铺设过程中防渗膜的具体情况进行加固，边铺设边在防渗膜上加设配重装置。

以上对本发明的两个实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。