硬化渠道破损水下修复装置及使用方法与流程

本发明涉及水利渠道修复技术领域，尤其是涉及一种硬化渠道破损水下修复装置及方法。

背景技术：

南水北调中线干线工程从汉水与其最大支流丹江交汇处的丹江口水库引水，自流供水给黄淮海平原大部分地区，供水范围是沿线的湖北省、河南省、河北省以及京津唐工业区的部分城市，解决了我国水资源空间分配不均的难题，为沿线20多座大中城市提供了饮水和农业灌溉等用水，是京津冀地区无可替代的重要水源，保证其长期稳定、不间断供水工程运行维护的最基本要求。

自南水北调中线一期工程2014年正式通水以来，已由原来的补充水源逐渐转换为主力水源，干线工程的供水保证率日显重要。沿线许多深挖方区渠段在降雨洪水冲击、山石滑坡等特殊环境条件下，会引起渠道边坡衬砌的破坏，以及随着运行时间的延长，硬化渠道材料的自然磨损或老化都会引起渠道输水安全。但目前深水明渠边坡的不停水修复，受施工围堰技术复杂、施工困难的制约，没有很好的解决办法。因此在现有的硬化渠道破损修复技术，一般采取停水作业，严重影响了输水工作。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种硬化渠道破损水下修复装置及方法，以解决现有技术中存在的硬化渠道破损修复一般采取停水作业，影响输水工作的技术问题。本发明诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明实施例提供的硬化渠道破损水下修复装置，包括工作舱、排水装置以及入舱通道；其中，

所述工作舱包括盖体，所述盖体扣放至渠道破损处后与渠道表面共同形成所述工作舱；所述排水装置与所述工作舱相连通，所述排水装置能向所述工作舱内通入高压空气将所述工作舱内的水排出使所述工作舱的内部空间与渠道内的水相隔离；所述入舱通道能与所述工作舱相连通，施工人员或维修设备能通过所述入舱通道进入所述工作舱内对渠道破损处进行修复。

在优选或可选的实施例中，所述盖体边沿一周的内部设置有防水装置能防止所述盖体外的水流入所述工作舱。

在优选或可选的实施例中，所述防水装置为橡胶片，所述橡胶片与所述盖体相连接且其边缘沿所述盖体口部的延伸方向凸出所述盖体边沿。

在优选或可选的实施例中，所述盖体外表面为圆弧形状。

在优选或可选的实施例中，所述排水装置包括空压机以及工作舱充气管路，所述工作舱充气管路将所述空压机与所述工作舱相连通，所述空压机通过所述工作舱充气管路向所述工作舱内通入高压空气将所述工作舱内的水由所述盖体与渠道表面接触处排出。

在优选或可选的实施例中，所述入舱通道包括能依次连通的平压舱入口、平压舱以及工作舱入口；其中，

所述工作舱入口能将所述工作舱与所述平压舱相连通，所述平压舱入口和所述工作舱入口均设置有密封门，在所述密封门关闭时能隔绝所述密封门内外两侧的空气；

所述平压舱连通有平压舱充气管路和平压舱排气管路，所述平压舱充气管路与空压机相连通，所述平压舱排气管路与大气相连通，所述平压舱充气管路和所述平压舱排气管路上均设置有气阀门，所述平压舱排气管路上设置有压力表；

所述工作舱连通有工作舱排气管路，所述工作舱排气管路与大气相连通，所述工作舱充气管路和所述工作舱排气管路上均设置有气阀门，所述工作舱排气管路上设置有压力表。

在优选或可选的实施例中，所述盖体上表面设置有压重装置，所述压重装置包括压重块、压重支撑杆以及压重平台；所述压重支撑杆一端与所述盖体顶部相连接另一端支撑所述压重平台，所述压重块放置在所述压重平台上能通过所述压重支撑杆将压力传递至所述盖体。

在优选或可选的实施例中，所述盖体上表面设置有压重装置，所述压重装置为压重块，所述压重块与所述盖体顶部相连接。

在优选或可选的实施例中，所述工作舱内、所述入舱通道内以及所述入舱通道外部均设置有相互电连通的语音影像通讯装置。

一种本发明任一技术方案提供的硬化渠道破损水下修复装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在平压舱入口处的封闭门和工作舱入口处的封闭门均打开的状态下，利用岸边吊车将所述硬化渠道破损水下修复装置放置在渠道内，使盖体扣放在渠道破损处，并固定稳妥；

步骤2：水中关闭工作舱入口处的封闭门，关闭工作舱排气管路上的气阀门，打开空压机和工作舱充气管路上的气阀门，利用工作舱内的气压将其内部的水体由盖体与渠道表面接触处排出工作舱外；

步骤3：抽出入舱通道内的水，施工人员或维修设备进入平压舱内，关闭平压舱入口处的封闭门，关闭平压舱排气管路上的气阀门；

步骤4：打开平压舱充气管路上的气阀门，向平压舱内充入高压空气，继续观察平压舱排气管路上和工作舱排气管路上的压力表，并调节平压舱充气管路上的气阀门，使平压舱内的气压与工作舱内的气压相等，打开工作舱入口处的密封门，施工人员或者维修设备自平压舱进入工作舱进行施工作业；

步骤5：持续不间断向工作舱内充气,并观察工作舱排气管路上压力表示的数变化,调节工作舱排气管路上的气阀门使工作舱内的气压始终稳定在要求的范围；

步骤6：维修完成后，施工人员或者维修设备自工作舱进入平压舱，关闭工作舱入口处的密封门，关闭平压舱充气管路上的气阀门，调节平压舱排气管路上的气阀门,使平压舱内的气压减小至与外界大气压相等；

步骤7：打开平压舱入口处的密封门，施工人员或者维修设备离开平压舱，回到硬化渠道破损水下修复装置外；

步骤8：关闭空压机,调节工作舱排气管路的气阀门,减小工作舱内的气压,使工作舱外水体在压强作用下自盖体与渠道表面接触处流入并充满工作舱内；

步骤9：利用岸边吊车将所述硬化渠道破损水下修复装置吊离渠道。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

本发明提供的硬化渠道破损水下修复装置，包括工作舱、排水装置以及入舱通道；所述工作舱包括盖体，所述盖体扣放至渠道破损处后与渠道表面共同形成所述工作舱，所述排水装置可以将所述工作舱内的水排出，并将所述工作舱内的空间与渠道内的水相隔离，施工人员或维修设备可以通过入舱通道进入所述工作舱内对渠道的破损处进行修复。在渠道正常输水的情况下即可在水下完成硬化渠道破损的干地修复工作，提高了渠道输水的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中提供的硬化渠道破损水下修复装置示意图；

图2为图1所示的硬化渠道破损水下修复装置右视示意图(省略防水装置)；

图3为图1中所示的防水装置放大示意图。

图中，1、工作舱；11、盖体；12、防水装置；121、橡胶片；13、工作舱排气管路；2、排水装置；21、空压机；22、工作舱充气管路；3、入舱通道；31、平压舱入口；32、平压舱；321、平压舱充气管路；322、平压舱排气管路；33、工作舱入口；34、密封门；35、气阀门；36、压力表；4、压重装置；41、压重块；42、压重支撑杆；43、压重平台；5、语音影像通讯装置；6、渠道破损处。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本发明提供了一种可以在水下进行硬化渠道破损修复作业的硬化渠道破损水下修复装置及其使用方法。

下面结合图1～图3对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

如图1～图3所示，本发明实施例所提供的硬化渠道破损水下修复装置，包括工作舱1、排水装置2以及入舱通道3；其中，

工作舱1包括盖体11，盖体11扣放至渠道破损处6后与渠道表面共同形成工作舱1；排水装置2与工作舱1相连通，排水装置2能向工作舱1内通入高压空气将工作舱1内的水排出使工作舱1的内部空间与渠道内的水相隔离；入舱通道3能与工作舱1相连通，施工人员或维修设备能通过入舱通道3进入工作舱1内对渠道破损处6进行修复。

本发明提供的硬化渠道破损水下修复装置，包括工作舱1、排水装置2以及入舱通道3；工作舱1包括盖体11，盖体11扣放至渠道破损处6后与渠道表面共同形成工作舱1，排水装置2可以将工作舱1内的水排出，并将工作舱1内的空间与渠道内的水相隔离，施工人员或维修设备可以通过入舱通道3进入工作舱1内对渠道的破损处6进行修复。由于工作舱1内的压力略大于盖体11与渠道表面接触处的水压，因此可以防止渠道内的水进入工作舱1内，在渠道正常输水的情况下即可在水下完成硬化渠道破损的干地修复工作，提高了渠道输水的效率。

作为优选或可选的实施方式，盖体11边沿一周的内部设置有防水装置12能防止盖体11外的水流入工作舱1。

作为优选或可选的实施方式，防水装置12为橡胶片121，橡胶片121与盖体11相连接且其边缘沿盖体11口部的延伸方向凸出盖体11边沿。

具体地，橡胶片121设置于盖体11边缘内部，橡胶片121和盖体11之间可以通过螺栓连接，由于橡胶片121的边缘沿盖体11口部的延伸方向凸出盖体11边沿，在盖体11与渠道表面相接触时，由于盖体11自身的重力作用，将橡胶片121的边缘压至向盖体11内部弯折，由于橡胶片121自身的弹力作用可以将盖体11和渠道表面之间的缝隙进行密封，进一步提高了防止渠道内的水流入工作舱1的效果。

作为优选或可选的实施方式，盖体1外表面为圆弧形状。

具体地，盖体1沿渠道水流方向的外表面为圆弧形状，可以优选为流线形状，可以减小对水流的阻力，降低对输水效率的影响。

作为优选或可选的实施方式，排水装置2包括空压机21以及工作舱充气管路22，工作舱充气管路22将空压机21与工作舱1相连通，空压机21通过工作舱充气管路22向工作舱1内通入高压空气将工作舱1内的水由盖体11与渠道表面接触处排出。

具体地，工作舱充气管路22可以穿过盖体11的上表面与工作舱1相连通；空压机21通过工作舱充气管路22向工作舱1内通入高压空气，高压空气在工作舱1顶部逐渐聚集、向下挤压水体，将工作舱1内的水通过盖体11与渠道表面接触处排出，本发明主要适用于渠道底部或者坡度上的破损修复。

作为优选或可选的实施方式，入舱通道3包括能依次连通的平压舱入口31、平压舱32以及工作舱入口33；其中，

工作舱入口31能将工作舱33与平压舱32相连通，平压舱入口31和工作舱入口33均设置有密封门34，在密封门34关闭时能隔绝密封门34内外两侧的空气；

平压舱32连通有平压舱充气管路321和平压舱排气管路322，平压舱充气管路322与空压机21相连通，平压舱排气管路322与大气相连通，平压舱充气管路321和平压舱排气管路322上均设置有气阀门35，平压舱排气管路322上设置有压力表36；

工作舱1连通有工作舱排气管路13，工作舱排气管路13与大气相连通，工作舱充气管路22和工作舱排气管路13上均设置有气阀门35，工作舱排气管路13上设置有压力表36。

具体地，入舱通道3可以设置在盖体11中部偏向水流下游的区域；密封门34与平压舱入口31的壁面以及工作舱入口33的壁面之间为枢轴连接，密封门34的具体结构可以参考现有技术中潜水艇的舱门。

作为优选或可选的实施方式，盖体11上表面设置有压重装置4，压重装置4包括压重块41、压重支撑杆42以及压重平台43；压重支撑杆42一端与盖体11顶部相连接另一端支撑压重平台43，压重块41放置在压重平台43上能通过压重支撑杆42将压力传递至盖体11。

具体地，盖体11上设置有支撑杆座，所述支撑杆座为圆管形状与盖体11的上表面固接，压重支撑杆42可以插入所述支撑杆座与盖体11相连接；压重支撑杆42顶部可以通过网状连接和牵拉固定形成高出水面的压重平台43，压重平台43或者压重块41上还可以放置空压机21；压重块41的材质可以是铸铁，压重装置4可以在气浮力的作用下实现盖体11于渠道上表面近距离稳定接触。

作为优选或可选的实施方式，盖体11上表面设置有压重装置4，压重装置4为压重块41，压重块41与盖体11顶部相连接。

当水深较大时，为了防止水流对压重支撑杆42的冲击力导致压重平台43的不稳定，可以将压重块41与盖体11的顶部直接相连；压重块41的底部可以固连有与所述支撑杆座相适配的较短的杆件。

作为优选或可选的实施方式，工作舱1内、入舱通道内3以及入舱通道3外部均设置有相互电连通的语音影像通讯装置5。

具体地，入舱通道3外的语音影像通讯装置5设置在气阀门35附近，语音影像通讯装置5可以保证工作舱1和平压舱32内的施工人员与地面上的信息沟通，便于地面上的工作人员调整工作舱1和平压舱32内的气压，同时可以对工作舱1和平压舱32内的情况进行实时监控，保证了作业的安全性。

一种本发明任一技术方案提供的硬化渠道破损水下修复装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在平压舱入口31封闭门34和工作舱入口33封闭门34均打开状态下，利用岸边吊车将所述硬化渠道破损水下修复装置放置在渠道内，使盖体11扣放在渠道破损处6,并固定稳妥；

步骤2：水中关闭工作舱入口33处的封闭门34，关闭工作舱排气管路13上的气阀门35，打开空压机21、工作舱充气管路22上的气阀门35，利用工作舱1内的气压将其内部水体由盖体11与渠道表面接触处排出工作舱1外；

步骤3：抽出入舱通道3和平压舱32内水,施工人员或维修设备等进入平压舱32内,关闭平压舱入口31处的封闭门34,关闭平压舱排气管路322上的气阀门35；

步骤4：打开平压舱充气管路321上的气阀门35，向平压舱32内充入高压空气,观察平压舱排气管路322上的压力表36并调节平压舱排气管路322上的气阀门35使平压舱32内的气压与工作舱1压力相等，打开工作舱入口33处的密封门34，施工人员或者维修设备自平压舱32进入工作舱1进行施工作业；

步骤5：持续不间断向工作舱1内充气,并观察工作舱排气管路13上的压力表36压力变化,调节工作舱排气管路13上的气阀门35使工作舱1内的气压始终稳定在要求的范围,营造施工人员在工作舱1内干地维修渠道破损处6的良好的施工环境；

步骤6：维修完成后，施工人员或者维修设备自工作舱1反向进入平压舱32，关闭工作舱入口33处的密封门34,关闭平压舱充气管路321上的气阀门35，调节平压舱排气管路322上的气阀门35,使平压舱32内的气压慢慢减小至与外界大气压相等；

步骤7：打开平压舱入口31处的密封门34，施工人员或者维修设备离开平压舱32回到硬化渠道破损水下修复装置外；

步骤8：关闭向工作舱1内充气作业,调节工作舱排气管路13气阀门35出气,使工作舱1内气压慢慢减小,工作舱1外水体在压强作用下自盖体11与渠道表面接触处的设定位置缓慢流入工作舱1内,并逐渐充满工作舱1；

步骤9：利用岸边吊车将所述硬化渠道破损水下修复装置吊离渠道。

本发明中的气阀门35和压力表36均与控制器电连通，可以通过控制器设定工作舱1和平压舱32内的压力大小，压力表36可以将工作舱1和平压舱32内的压力大小反馈至控制器，控制器可以通过控制气阀门35的开闭来保证工作舱1或者平压舱32内的压力恒定。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。