一种大直径取水头顶盖修复方法与流程

1.本发明属于水工构筑物修复技术领域，具体涉及一种大直径取水头顶盖修复方法。


背景技术：

2.目前，取水头在各型火力发电厂及给排水设施中均得到广泛的应用。取水头部，一般指地面水取水工程的进水构筑物，包括进流装置、进水管道、支承结构以及必要的护围、导治等附属设施。取水头部是地表水取水系统的进水构筑物，居于整个取水系统的首要部分。
3.由于风浪、潮汐和暗流的存在，当取水头部在海洋中受到水流的冲击时，方向多变，冲击力巨大。另外取水头部中的金属构件在海水中容易遭受腐蚀破坏，取水头部在海洋中还受到严重的生物附着和堵塞的影响。
4.随着取水量的增加，取水头的尺寸不断增加，目前最大的取水头直径已超过10m。取水头为中空结构，对于大直径取水头顶盖，随着跨度增加，其刚度极大降低，同时取水头上部设有进水窗，导致顶盖与侧壁的连接节点强度有限。在长期的在水流、腐蚀、生物影响等作用下，大直径取水头的顶盖与侧壁连接节点容易产生疲劳破坏，导致顶盖脱落，导致水中杂物进入取水引水管，使取水水质变差，甚至阻塞引水管道，严重影响取水安全。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种大直径取水头顶盖修复方法，能够有效恢复取水头功能，满足后续使用寿命要求。
6.本发明采用的技术方案是：一种大直径取水头顶盖修复方法，包括以下步骤：
7.1)、预制外包的钢框架和进水的钢格栅；
8.2)、在水下取水头的原基础位置浇筑混凝土，形成顶盖的下部基础，下部基础内预埋连接螺栓；
9.3)、将预制好的钢框架通过吊装方式运输至下部基础上方，通过预埋的连接螺栓将钢框架与下部基础进行连接；
10.4)、钢框架安装完毕后，采用水下浇筑混凝土的方式对钢框架上进水窗以下的框架部分进行浇筑，使钢框架与下部基础形成整体；
11.5)、将预制的钢格栅安装于钢框架顶部，即完成取水头顶盖的修复。
12.进一步地，所述连接螺栓通过水下环氧锚固胶进行埋设固定在下部基础内。
13.进一步地，所述钢框架的外形尺寸满足将取水头囊括在框架内部。
14.进一步地，所述钢框架包括多根支撑柱和加强箍，多根支撑柱布置成的结构与取水头外形结构一致，多根支撑柱之间通过环形的加强箍连接成整体。
15.进一步地，所述支撑柱上端外侧设有格栅安装槽，支撑柱顶部设有用于吊装的吊耳。
16.进一步地，所述钢格栅与钢框架之间采用螺栓连接。
17.进一步地，所述钢格栅包括侧面的环形式格栅和顶部的平面式格栅。
18.进一步地，所述钢框架和钢格栅由碳钢制作形成，钢框架和钢格栅的表面采用防腐采涂料+阴极保护联合的方式防腐蚀。
19.更进一步地，所述钢框架和钢格栅由双相不锈钢制作形成，钢框架和钢格栅的表面采用阴极保护的方式防腐蚀。
20.本发明采用水下混凝土浇筑钢框架的基础，施工简单，造价低，对施工精度要求较低；采用钢框架制作外部结构，结构可适应各种型式取水头，强度较大可满足结构的安全性要求，另外自重较轻，便于吊装；进水钢格栅和钢框架采用螺栓连接，可满足二次更换的需要。修复完成后，修复结构与原取水头形成整体结构，能较好抵抗水流作用，能够有效恢复取水头的使用功能，结构安全可靠，能够防海水腐蚀，极大的减少了取水头的修复费用和施工难度，可较好地解决现有技术背景下的大型取水头顶盖的修复问题。
21.本发明可以适用各种条件下取水头顶盖修复，包括淡水和海水条件，同时也能适用于各种外形的取水头，能满足修复后的使用寿命，具有相对较低的施工造价以及更快的施工速度。
附图说明
22.图1为本发明取水头顶盖修复的剖面图。
23.图2为本发明取水头钢框架的剖面图。
24.图3为本发明钢格栅的顶部平面图。
25.图4为本发明钢框架顶部吊耳的示意图。
26.图中，1
‑
钢框架；2
‑
钢格栅；3
‑
吊耳；4
‑
格栅安装槽；5
‑
取水头；6
‑
连接螺栓；7
‑
水下浇筑混凝土。
具体实施方式
27.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
28.本发明提供一种大直径取水头顶盖修复方法，包括以下步骤：
29.1)、预制外包的钢框架1和进水的钢格栅2；
30.2)、在水下取水头的原基础位置浇筑混凝土，形成新制顶盖的下部基础7，下部基础7内预埋连接螺栓6；
31.3)、将预制好的钢框架1通过吊装方式运输至下部基础7上方，通过预埋的连接螺栓6将钢框架1与下部基础7进行连接；
32.4)、钢框架1安装完毕后，采用水下浇筑混凝土的方式对钢框架1上进水窗以下的框架部分进行浇筑，使钢框架与下部基础形成整体；
33.5)、将预制的钢格栅2安装于钢框架1顶部，即完成取水头顶盖的修复。
34.以下对取水头顶盖修复过程进行详细描述：
35.如图1
‑
4所示，顶盖修复方案主要采取外部结构替代原取水头顶盖，仍利用原有取
水头侧壁和底板，外部结构由下部基础7(水下浇筑混凝土)、外包的钢框架1和进水的钢格栅2组成。
36.下部基础7采用绕取水头水下浇筑混凝土与原取水头形成整体基础，并预留地脚螺栓孔，连接螺栓采用水下环氧锚固胶进行埋设固定在下部基础内。
37.外包钢框架1根据取水头外形尺寸，需满足将原取水头囊括在框架内部，采用陆上制作，钢框架1包括多根支撑柱1.1和加强箍1.2，多根支撑柱1.1布置成的结构与取水头外形结构一致，多根支撑柱之间通过环形的加强箍1.2连接成整体，支撑柱上端外侧设有格栅安装槽4，支撑柱顶部设有用于吊装的吊耳3。钢框架1采用水上吊装就位，外包钢框架通过连接螺栓固定于下部基础上，采用水下安装，由于水下安装定位难度较大，钢框架螺栓孔应采用椭圆孔，以减少施工定位难度，又能控制施工误差。钢框架安装完毕后，采用钢板制作施工模板，采用水下浇筑混凝土对进水窗以下框架进行浇筑，使钢框架与下部基础(即原取水头)形成整体。
38.钢格栅2包括侧面的环形式格栅2.1和顶部的平面式格栅2.2，进水钢格栅采用螺栓与钢框架进行连接，安装于钢框架上预留格栅安装槽4中。钢格栅采用螺栓与钢框架进行连接，可采用陆上安装，也可以在钢框架固定后在水中进行二次安装。
39.修复完毕后，应对取水头周边范围进行抛石防护。
40.本发明既可用于淡水条件下取水头顶盖修复，也可用于海水条件下。为适应水下的腐蚀条件，对于淡水条件下，钢框架及钢格栅可以采用普通碳钢制作，防腐采涂料+阴极保护联合防腐方式；对于海水条件下，钢框架及进水钢格栅须采用双相不锈钢制作，同时采用阴极保护。钢框架及钢格栅的多种防腐蚀设计能够保证进水格栅在取水头设计年限内不因腐蚀而失效，栅条的间隙和过栅流速设计能够减少格栅对生物的损害。
41.以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。