动水条件下对深水中的取水箱涵接缝的修复方法及结构与流程

本发明涉及一种接缝的修复方法及结构，特别涉及动水条件下对深水中的取水箱涵接缝的修复方法及结构。(二)
背景技术：
：目前，海水取水管道存在以下问题：(1)由于不均匀沉降等原因造成箱涵接缝开裂渗漏，造成取水大部分由箱涵接缝开裂处进入，携带泥沙、贝壳等进入管道、流入前池，导致取水温度、取水量、泥沙单位指标达不到设计值。此外，因取水箱涵泄漏造成泥沙、贝壳在取水箱涵内淤积，形成取水箱涵约70％通流面积堵塞，过水量大幅度降低，尤其是夏季3台或4台循环水泵运行时，供水量呈现不足状况，致使循环水泵取水量大幅减少，多次由于取水量不足致使循环水泵吸入空气，发生气蚀，导致循环水泵部件损坏，严重影响设备和机组的安全稳定经济运行。因此，对取水箱涵的治理是确保电厂安全运营的需要；(2)取水箱涵泄漏导致泄漏点区域水流流速加大、产生漩涡，对区域范围的海生物容易被吸入取水箱涵内，造成海生物死亡，且对误闯该海域的人员，也容易被水流困住，造成人员伤亡的安全事故。因此，对取水箱涵的治理是水域环境安全的需要；(3)海水取水箱涵泄漏造成循环水含沙量大大增加，致使闭式水换热器、开式水滤网严重堵塞，换热效果与通流能力大大降低，一方面严重威胁机组夏季安全稳定运行，另一方面使得机组不能高效的利用；(4)由于陆域现浇段前池北32m预留临时进水口盖板错位，造成泥沙进入前池。因此对于取水箱涵的治理不仅是保证机组安全运行也是保证机组充分运行，提高供水效率，促进公司经济建设的需要。因此，对取水箱涵的治理是提高取水效率，降低取水成本的需要。(三)技术实现要素：本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种密封严密、稳定牢固的动水条件下对深水中的取水箱涵接缝的修复方法及结构。本发明是通过如下技术方案实现的：一种动水条件下对深水中的取水箱涵接缝的修复方法，其特征是：包括海域箱涵接缝的修复方法，包括以下步骤：(1)在接缝处渗漏点进行修复前，先进行开挖，包括对顶部覆盖层采用勾机上驳船的方式开挖和对箱涵两侧块石采用搭设施工平台的方式开挖；(2)对深水中的取水箱涵接缝采用遇水膨胀橡胶止水条封堵，封堵后在管道两侧安装套箱；(3)在箱涵接缝顶部开一个方洞，潜水员由此进入箱涵中，对箱涵内泥沙进行清淤处理、箱涵内壁海生物清除，清淤时采用人工清淤；(4)对于箱涵底部出现的冲刷坑，采用水下灌浆进行修补，加固基础；(5)对箱涵接头处底部的接缝采用聚丙烯材料层封填，内衬铜合金板；(6)对开孔处和接缝处修补，修补时先植筋，支立内模板，将钢筋笼起吊并放置在设计位置，与所植筋焊接牢固，支立外模板，然后从顶部进行水下混凝土的浇筑，模板采用膨胀螺栓固定；(7)浇筑完成后对两侧进行回填，回填时用级配碎石设置一层倒滤层，然后用石块回填至原设计断面。动水条件下对深水中的取水箱涵接缝的修复方法，其特征是：还包括陆域箱涵接缝的修复方法，包括以下步骤：(1)对箱涵内部以及前池内泥沙进行人工清淤；(2)清淤完成后，从箱涵内部利用钢板对临时进水口进行封堵，封堵钢板用膨胀螺丝固定在箱涵顶部，封堵后在泄露出四周安装套箱，套箱安装完成后对作业区域进行清理；(3)清理完成再对原袋装混凝土和钢筋笼进行切割；(4)对陆域泄露点上部按原设计标准恢复钢筋等结构，然后在外侧进行现浇并配有钢筋对其进行加固补强，使箱涵渗漏处形成一个密闭空间；(5)在现浇箱涵新旧混凝土结合面范围内植筋、挂钢筋网和支模板；(6)在坍塌部位进行混凝土浇筑。海域箱涵接缝的修复方法的步骤(1)中，采用搭设施工平台的方式开挖时，由勾机在平台上顺着箱涵方向开挖，开挖范围为接缝处两侧7.5m。海域箱涵接缝的修复方法的步骤(3)中，箱涵内壁海生物清除时，采用气动工具打磨掉。海域箱涵接缝的修复方法的步骤(3)中箱涵接缝处顶部开方洞的大小为长宽各1.5m，步骤(6)中，浇筑混凝土时设置伸缩缝内填厚30mm的橡胶板。一种动水条件下对深水中的取水箱涵接缝的修复方法所用的修复结构，包括箱涵i和箱涵ii，箱涵i和箱涵ii之间为箱涵接缝，其特征在于：所述箱涵接缝处设有遇水膨胀橡胶止水条，箱涵接缝底部填封有聚丙烯材料层，聚丙烯材料层内衬设有铜合金板。所述箱涵接缝处设有钢筋笼，钢筋笼内浇筑有混凝土。所述箱涵接缝顶部设有橡胶板。所述箱涵i和箱涵ii顶部开设有方洞，箱涵i和箱涵ii两侧安装有套箱。所述箱涵i和箱涵ii两侧底部设有倒滤层，倒滤层上方填有石块。本发明的有益效果是：针对不同位置，采用不同的修复方案，针对性修复，动水条件下对深水环境中取水箱涵所有接缝渗漏点全部用遇水膨胀橡胶止水条条填塞、止水铜板压缝和水下不分散混凝土浇筑等工艺进行复合处理，保证了海水取水管道及其附属设备的安全稳定运行。(四)附图说明下面结合附图对本发明作进一步的说明。附图1为本发明中箱涵接缝修复平面示意图；附图2为本发明中箱涵接缝修复断面示意图；附图3为本发明中海域箱涵接缝修复示意图；附图4为本发明中临时航道断面示意图；附图5为本发明中修复结构的俯视结构示意图；附图6为本发明中修复结构的主视结构示意图；图中，1箱涵i，2箱涵ii，3箱涵接缝，4遇水膨胀橡胶止水条，5聚丙烯材料层，6铜合金板，7钢筋笼，8混凝土，9方洞，10套箱，11倒滤层，12石块，13橡胶板。(五)具体实施方式附图为本发明的一种具体实施例。采用本发明的动水条件下对深水中的取水箱涵接缝的修复方法，海域箱涵接缝的修复方法，包括以下步骤：(1)在接缝处渗漏点进行修复前，先进行开挖，包括对顶部覆盖层采用勾机上驳船的方式开挖和对箱涵两侧块石采用搭设施工平台的方式开挖，采用搭设施工平台的方式开挖时，由勾机在平台上顺着箱涵方向开挖，开挖范围为接缝处两侧7.5m；(2)对深水中的取水箱涵接缝采用遇水膨胀橡胶止水条封堵，封堵后在箱涵两侧安装套箱；(3)在箱涵接缝顶部开一个长宽各为1.5m的方洞，潜水员由此进入箱涵中，对箱涵内泥沙进行清淤处理、箱涵内壁海生物清除，清淤时采用人工清淤，箱涵内壁海生物清除时，采用气动工具打磨掉；(4)对于箱涵底部出现的冲刷坑，采用水下灌浆进行修补，加固基础；(5)对箱涵接缝的底部采用聚丙烯材料层封填，内衬铜合金板；(6)对方洞处和箱涵接缝处修补，修补时先植筋，支立内模板，将钢筋笼起吊并放置在设计位置，与所植筋焊接牢固，支立外模板，然后从顶部进行水下混凝土的浇筑，模板采用膨胀螺栓固定，浇筑混凝土时设置伸缩缝内填厚30mm的橡胶板；(7)浇筑完成后对两侧进行回填，回填时用级配碎石设置一层倒滤层，然后用石块回填至原设计断面。水下混凝土施工时，由于水深超过1.5米，浇筑过程中使用导管法或泵压法。施工时注意以下事项：(1)水下混凝土应连续浇筑，浇筑时间不得超过首批混凝土的初凝时间；(2)泵送水下不分散混凝土时，宜采用泵送能力较大的活塞式混凝土泵，并宜适当增大管径，减少弯头和减少输送距离；(3)当需要采用多根导管浇筑时，每根导管首批混凝土的坍落度不宜太大。各导管首批混凝土的浇筑顺序，应根据现场实际情况进行设计，先低处后高处。混凝土进入正常浇筑阶段时，应对各导管及时、合理补料，使混凝土面同步上升；(4)水下浇筑时应在可靠、安全、稳定的模板或者围水结构中进行；(5)对于模板或者围水结构与旧混凝土有较大缝隙时，采用袋装混凝土或者砂袋封堵；(6)在浇筑混凝土之前，对箱涵表面附着的海生物进行人工清理，保证新老混凝土结合面可靠性，模板的固定采用对拉结合膨胀螺丝的方式，模板跟涵管壁一定做好止浆，确保不漏浆。采用本发明的动水条件下对深水中的取水箱涵接缝的修复方法，陆域箱涵接缝的修复方法，包括以下步骤：(1)对箱涵内部以及前池内泥沙进行人工清淤；(2)清淤完成后，从箱涵内部利用钢板对临时进水口进行封堵，封堵钢板用膨胀螺丝固定在箱涵顶部，封堵后在泄露出四周安装套箱，防止外部砂石在进入施工区域，套箱安装完成后对作业区域进行清理，清理过程不能采用炮锤等强力机械，以防伤及原涵管；(3)清理完成再对原袋装混凝土和钢筋进行切割；(4)对陆域泄露点上部按原设计标准恢复钢筋等结构，然后在外侧进行现浇并配有钢筋对其进行加固补强，使箱涵渗漏处形成一个密闭空间；(5)在现浇箱涵新旧混凝土结合面范围内植筋、挂钢筋网和支模板；(6)在坍塌部位进行混凝土浇筑。动水条件下对深水中的取水箱涵接缝的修复方法所用的修复结构，包括箱涵i1和箱涵ii2，箱涵i1和箱涵ii2之间为箱涵接缝3，箱涵接缝3处设有遇水膨胀橡胶止水条4，箱涵接缝3底部填封有聚丙烯材料层5，聚丙烯材料层5内衬设有铜合金板6，箱涵接缝3处设有钢筋笼7，钢筋笼7内浇筑有混凝土8，箱涵接缝3顶部设有橡胶板13，箱涵i1和箱涵ii2顶部开设有方洞9，箱涵i1和箱涵ii2两侧安装有套箱10，箱涵i1和箱涵ii2两侧底部设有倒滤层11，倒滤层11上方填有石块12。根据现场实际情况，沉箱倾斜不影响沉箱取水，为避免取水头箱涵沉箱基床进一步冲刷，在基床顶部及外侧增设200～300kg块石护面和护底结构。此外取水头一周拦污栅完好，有个别处有海生物生长。为了防止海生物继续生长，影响水质以及取水安全，将海生物人工清除，加氯管氯气通到取水头后，氯气是强氧化剂，可以起到杀死海洋生物的幼虫和孢子的作用，进一步防止海生物附着和生长。取水头盖板对取水管道尤为重要，对保证水质起着重要作用，可以使拦污栅发挥原有作用，本次施工采用铜合金盖板，盖板采用cuzn37sn耐蚀防污铜合金，盖板厚20mm，使用年限为50年，本工程共用约34.2t合金铜。为了保证盖板的稳定性，配置680mm厚的混凝土盖板，并将铜合金盖板锚固在取水头部，且在盖板上设置泄压孔，减小盖板上下压差，保证其稳定性，在安装取水头盖板前先将取水头内部泥沙等杂物清理掉、内壁附着海生物打磨掉。加氯管从泵房加氯间至取水头部内，管段长度约1200m，输送次氯酸钠管道采用pe管道外套镀锌无缝钢管方式。pe管道选用采用pe100，sdr11管，电热熔连接，公称压力1.6mpa，管径dn200。pe管道每隔60m设置一个管道补偿器。镀锌无缝钢管管径φ273*9，采用法兰连接方式。在加氯管底部，箱涵顶部，每隔5米设置一个墩台，支撑加氯管(分段制作、试压、安装、在试压，总体试压)。pe管材管件应选用最小强度要求(mrs)不小于1.6mpa的聚乙烯混配料生产，无缝钢管配件采用锻钢，并按iso攻丝。螺纹接头的密封应是与氯相容的化合物密封件，在接头处使用密封胶密封。管件采用法兰连接，法兰采用双面焊接。加氯管安装按照先安装外套镀锌无缝钢管，后安装pe管材方式施工。镀锌无缝钢管采用沉管施工工艺，水平安放在取水箱涵上部墩台上，安装过程中应保证管道无弯头和转角。pe管材管道在陆上连接，再对结合处的密封防漏性能进行检验，合格后将分段穿入镀锌无缝钢管内。镀锌无缝钢管防腐采用内外壁涂刷环氧重型防腐涂料加牺牲阳极防腐方式。管道安装前需要进行手工除锈，然后涂刷800μm环氧重型防腐涂料。本发明根据取水管道的平面布置和水下地形特征，布设了必要的专用浮标，以标示禁航范围，避免取水头建筑以及箱涵被过往船舶撞击。在取水头至现浇部位的上下游100米的位置设计专用浮标标示禁航区范围，以满足要求。本次共成共设置4个专用浮标。(一)浮标选型和结构浮标浮体采用φ2.4m柱形浮筒，浮筒上装有顶标、led灯器、太阳能发电装置，并配备雷达反射器和遥测终端。浮筒下接有锚链及5吨钢筋混凝土沉块。(二)锚链选型新设φ2.4m灯浮标锚链选型为：马鞍链选用φ34mm，全链、半链和短链选用φ34mm，末端卸扣选用φ48mm，连接卸扣选用φ44mm。浮标技术性能详见表1。表1浮标主要性能指标(三)浮标施工灯浮标器材向国家定点专业厂家订购，各类产品附有产品质检证书和产品出厂检验书，确保了航标器材的质量。施工前，灯器、灯质及能源应调试好，浮体、锚链、沉块等全部连接好，锚链在甲板上整齐地排列成锯齿形，并检查卸扣等是否连接可靠。采用dgps定位方法，待位置正确，抛设时应按浮标在水中的次序依次将沉块、锚链和浮筒放入水中。即先下沉块和略大于水深的一部分锚链，其次是按顺序使大部分锚链入水。不可将沉块、锚链同时放入水中，避免发生锚链绞缠、或被沉块压住或断链事故。航标抛设可由2180hp航标船进行。灯浮标抛设时应采用dgps定位技术，待核定位置准确后再抛设灯浮标，灯浮标抛设选择平潮时进行施工，抛标时待灯浮在风、浪、流作用下稳定后，再复核标位，以确保灯浮标抛设位置准确，检查灯质是否符合设计要求，做到标位准确，灯光明亮，颜色鲜明，设施齐全。(四)临时航道由于箱涵顶部被泥沙掩埋，施工时采用驳船施工作业，驳船拟采用2000吨级方驳。由于取水管道靠近陆域的部分，水深不够，需要开挖临时航道用于施工。(1)设计船型表2设计代表船型尺度表船型总长l型宽b型深h满载吃水2000t方驳6218.63.6t2.57(2)航道尺度设计①航道通航宽度考虑航道为临时航道，按照单线航道进行设计，根据《海港总体设计规范》(jts165-2013)，航道通航宽度按下式计算：单线航道：w＝a+2ca＝n(lsinγ+b)式中：w——航道通航宽度(m)；a——航迹带宽度(m)；c——船舶与航道底边线间的富裕宽度(m)，取c＝0.75b；n——船舶漂移倍数，n＝1.69；γ——风、流压偏角(°)，γ＝7°；l——设计船长(m)；b——设计船宽(m)。计算得72.1m,取73m。②航道水深按照《海港总体设计规范》(jts165-2013)，航道水深分通航水深和设计水深，分别按下式计算：d0＝t+z0+z1+z2+z3d＝d0+z4式中：d0——航道通航水深(m)；t——设计船型满载吃水(m)；z0——船舶航行时船体下沉量(m)，取0.2m；z1——航行时龙骨下最小富裕深度(m)，取0.2m；z2——波浪富裕深度(m)，取0.4m；z3——船舶装载纵倾富裕深度，取0.15m；d——航道设计水深(m)；z4——备淤富裕深度，考虑到施工周期较短，取为0m；经计算，航道设计水深为3.92m，考虑设计水位为-2.03m，航道设计底标高为-5.95，取-6m。③航道底宽对于工程段航道设计底宽按下式计算：w0＝w－k×d×z4式中：w0——航道设计底宽(m)。w——航道通航宽度(m)。k——参数，航道单边施工，则k＝1，航道两侧均需施工，则k＝2。d——航道施工边坡，航段疏浚区边坡为1：3。z4——航道备淤深度。经计算，航道底宽为73m。(3)回旋水域考虑到驳船的掉头，本工程设置一个回旋水域，回旋圆半径为1.5l～2.0l，本工程取为124m。(4)临时航道施工综合考虑各种影响施工的自然因素及疏浚土质特性，采用耙吸式挖泥船进行疏浚工程施工。疏浚弃土运至指定抛泥区抛卸。疏浚工程具体施工方案为：耙吸挖泥船挖泥装舱→自航运泥→卸泥→自航返回。疏浚工程应采用dgps定位仪等仪器设备，控制挖泥定位精度，提高施工质量。采用本发明设计的处理工艺，对取水管道内的水量进行检测，检测结果如下：#1机组a泵：次数检测位置1(m/s)检测位置2(m/s)检测位置3(m/s)10.4940.5150.49120.4980.5120.50330.4930.5210.504平均值0.4950.5160.499#1机组a循环水泵开启情况下速度为0.495m/s-0.516m/s，取水管道横截面为4m×2.7m。因此1#机组b循环水泵的取水量为5.346m3/s-5.572m3/s,取监测数据平均值0.506m/s，取水量为5.465m3/s。#1机组b泵：次数检测位置1(m/s)检测位置2(m/s)检测位置3(m/s)10.480.490.4820.490.520.5030.500.530.49平均值0.490.510.49#1机组b循环水泵开启情况下速度为0.49m/s-0.51m/s，取水管道横截面为4m×2.7m。因此1#机组b循环水泵的取水量为5.29m3/s-5.51m3/s,取监测数据平均值0.50m/s，取水量为5.40m3/s。#2机组c泵：次数检测位置1(m/s)检测位置2(m/s)检测位置3(m/s)10.460.530.4820.470.530.4930.480.560.50平均值0.480.540.49#2机组c循环水泵开启情况下速度为0.48m/s-0.54m/s，取水管道横截面为4m×2.7m。因此2#机组c循环水泵的取水量为5.18m3/s-5.83m3/s,取监测数据平均值0.51m/s，取水量为5.51m3/s。#2机组d泵：次数检测位置1(m/s)检测位置2(m/s)检测位置3(m/s)10.460.510.4720.460.520.4830.470.510.45平均值0.460.510.47#2机组d循环水泵开启情况下速度为0.46m/s-0.51m/s，取水管道横截面为4m×2.7m。因此2#机组d循环水泵的取水量为4.97m3/s-5.51m3/s，取监测数据平均值0.485m/s，取水量为5.24m3/s。采用本发明设计的处理工艺，对取水管道内的水中的含沙量进行检测，检测结果如下：根据现场采集的数据显示，海水含沙量满足要求。采用本发明设计的处理工艺，对取水管道内的水温进行检测，检测结果如下：泵房水温监测结果为：时间#1机组b泵(℃)#2机组c泵(℃)#2机组d泵(℃)14：3024.324.424.415：3023.923.823.916：3023.323.523.4平均值23.823.923.9海域水温监测结果为：岸边(℃)450m处(℃)900m处(℃)水温25.325.124.7综上检测结果，#1机组a泵、b泵、#2机组c泵、d泵取水量满足指标要求；含沙量由于大风天气原因数值会发生变化，因此本次数据只说明本次采取样本能够满足要求；水温检测数据满足指标要求。采用本发明的处理工艺后，其效果评价如下：1.海水取水管道海域部分28条外接缝在治理前均存在不同程度的缝隙(3cm—15cm不等)，加氯管自泵房至取水头内部距离约960m已全部损坏，取水头盖板已损坏，箱涵内部东西侧涵管互通，临时取水口箱涵上部存在多处孔洞导致取水时吸入砂石及杂物等。动水条件下对深水环境中取水箱涵所有接缝渗漏点全部用遇水膨胀橡胶止水条条填塞、止水铜板压缝和水下不分散混凝土浇筑等工艺进行复合处理，保证了海水取水管道及其附属设备的安全稳定运行。经过几次海上大风浪考验，海水取水沿途管道接缝、临时取水口密封严密，无渗漏；取水头盖板牢固稳定；航标灯稳定牢固；加氯管沿途接口严密，多次注水试验无渗漏，注水试验效果优良。2.治理前，由于海域箱涵各部接缝存在漏点，导致海水含沙量超过12kg/m3；由于前池管涵内部块石、杂物淤积，2.7m×2.7m的管涵内部只剩下仅有25cm-26cm的空间，致使循环水泵取水量大幅减少，多次由于取水量不足致使循环水泵吸入空气，发生气蚀，导致循环水泵部件损坏，严重影响设备和机组的安全运行。经过对取水管道各接缝漏点治理及前池管涵内部块石、杂物等清理干净后，由第三方在2018年9月份对取水量、含沙量进行实地监测，海水取水量为21.615m3/s、含沙量是20.62g/m3均完全满足机组取水要求，优于合同要求达到的数值，确保了循环水泵等设备及机组的安全稳定运行。3.治理前，由于取水管道接缝均存在漏点，无风浪时杂物量较少，风浪较大时杂物及贝壳数量较多，同时清污机频繁运行造成清污机轨道磨损严重，设备使用寿命大大缩短；旋转滤网堵满海藻类杂物，需再增加冲洗水并专门安排3-5名工作人员进行清理；治理后，回转式清污机由原来的每隔30分钟运行5分钟改为每隔120分钟运行5分钟，在海面大风浪情况下仍没有贝壳及其它杂物，清污机运行时间大大缩短，使用寿命大大增加；大风浪时,旋转滤网清洁无杂物，大大增加了旋转滤网运行寿命，减少了事故几率。通过对清污机、旋转滤网运行方式的调整，清污机可节电15kwh/台·天(清污机电机为380v、5kw)×4台＝60kwh/天，一年可节电60kwh/天×365天＝2.19万kwh；旋转滤网可节电100kwh/台·天(旋转滤网电机为380v、5kw)×4台＝400kwh/天，一年可节电400kwh/天×365天＝14.6万kwh，合计每年可节电16.79万kwh，每年可节约167900×0.39＝6.55万元。4.同比过去的运行数据(循环泵运行三台以上)，海水温度为28℃左右，机组真空由之前的91.89kpa上升至93.12kpa，真空升高1.23kpa，降低煤耗2.44g/kwh，全年可节省标煤1248565/318.4×2.44＝9568吨，入炉不含税标煤单价按726元/吨计算，可节约费用694.65万元。通过在两台机组不停机情况下对海水取水箱涵接缝等的综合治理，海水循环水系统安全性、稳定性、经济性显著提升，比传统施工工艺更具安全、质量保证，也比新建取水箱涵节约了资金，具有极高的性价比，且树立了良好的企业形象，增强了市场竞争力，达到了预期治理效果；对管道两侧、上部位置进行清淤、管道内外接缝进行全方位修复，包括整条管道内壁附着海生物、管道内淤积物的清除，保证管道不再渗漏，过水量达到原设计要求，彻底满足生产需要；对前池北现浇管道进行清淤，保证管道内的过水面积，确保管道的取水量、泥沙单位等达到原有设计值；对取水头外侧进行防护回填，并对上部缺失的盖板进行重新设计以及新设加氯管不漏气，保证管道水质，使其达到原设计效果；对取水管道进行航标设计，标示禁航范围，防止船舶碰撞取水头，造成损坏，保护取水头建筑。当前第1页12