技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于水利工程中堤、壩搶險技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種堤壩漏洞封堵裝置，其ipc國際專利分類號為e02b1/00，e02b3/02。

背景技術(shù)：
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漏洞是貫穿堤(壩)身或堤(壩)基的水流通道，是堤壩較為常見的險情。當(dāng)漏洞進(jìn)水口水深超過1.5m時，由于難以及早探測和封堵，易造成堤壩潰決，帶來災(zāi)害損失。

漏洞搶險的原則為“前堵后導(dǎo)、臨背并舉”，現(xiàn)有技術(shù)通常將“前堵”分為三步進(jìn)行。首先探測漏洞進(jìn)水口，之后采用塞堵或蓋堵等方法封堵，最終用粘土閉氣。探測、封堵、閉氣分階段進(jìn)行，每一階段均有專用方法和相應(yīng)的器材、設(shè)備，可使得搶險工作穩(wěn)步有序開展，但存在搶險組織復(fù)雜和耗時較長等問題，難以滿足“搶早搶小”要求。

準(zhǔn)確探測進(jìn)水口位置是漏洞搶險成功的前提，但現(xiàn)有的顏料投放法、潛水法和探漏桿等探測技術(shù)和裝置，由于標(biāo)識物無法在水中固定導(dǎo)致難以準(zhǔn)確指示漏洞進(jìn)水口位置。在夜晚等光線不足條件下探測并準(zhǔn)確標(biāo)識進(jìn)水口位置則更加困難。

漏洞搶險實踐中，除堤壩身開挖、灌漿等少數(shù)情況外，“前堵”部位通常為漏洞進(jìn)水口，即只在進(jìn)水口進(jìn)行單級封堵。對于深水漏洞，由于漏洞進(jìn)水口水壓力和流速較大，封堵材料承受較大的動水壓力以及洞內(nèi)水流急劇變化產(chǎn)生的瞬時負(fù)壓，塞堵材料變形后流失，蓋堵材料變形乃至遭破壞后易形成新滲流通道等不利情況，漏洞封堵效果較差。

對于進(jìn)水口部位單級封堵方法，相應(yīng)地須采用在進(jìn)水口封堵材料外側(cè)的單級閉氣方法，閉氣部位亦限制在進(jìn)水口外側(cè)。單級閉氣一般需要拋投大量粘土，當(dāng)塞堵或蓋堵效果不佳時，可能導(dǎo)致閉氣失敗。

專利“一種高吸水性樹脂管涌探測堵漏器、制備與方法及應(yīng)用”(公開號：cn101403457a，公開日：2009年4月8日)公開了一種采用高吸水性樹脂制作的管涌探測堵漏器，包括多個體積遞增并用繩子串聯(lián)的堵漏袋。但上述裝置存在無法指示管涌位置、堵漏袋無法長久保存、無法控制堵漏袋在水下膨脹時間導(dǎo)致難以進(jìn)入漏洞內(nèi)和堵漏袋在洞內(nèi)位置難以固定等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于提供一種外觀與浮萍類似的堤壩深水漏洞搶險裝置，應(yīng)用該裝置在探測到漏洞進(jìn)水口位置的同時可實施封堵與閉氣，實現(xiàn)堤壩深水漏洞的快速搶險。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種堤壩漏洞封堵裝置，包括漏洞進(jìn)水口位置指示器、浮萍外形漂浮物、錐形連接繩、高吸水性樹脂球、串聯(lián)繩、配重塊和牽引繩；其中，

所述漏洞進(jìn)水口位置指示器為球形，直徑為20cm～50cm，中空，外表面涂夜光材料，通過連接繩與所述浮萍外形漂浮物連接；

所述浮萍外形漂浮物由外環(huán)、內(nèi)環(huán)、連接桿和復(fù)合土工材料組成；外環(huán)直徑為200cm～300cm，內(nèi)環(huán)直徑為10cm～60cm；外環(huán)與內(nèi)環(huán)通過所述連接桿連接；在外環(huán)與內(nèi)環(huán)之間區(qū)域采用不透水的兩布一膜復(fù)合土工布覆蓋，在內(nèi)環(huán)之內(nèi)的區(qū)域采用透水的雙層復(fù)合土工布覆蓋；

所述錐形連接繩共4根，各根長度相同；所述錐形連接繩的上端等間隔地固定在所述內(nèi)環(huán)上，下端固定于一處并連接所述串聯(lián)繩；所述串聯(lián)繩繩身預(yù)留多個外接頭，各個外接頭在所述串聯(lián)繩上的間距由上至下逐漸增大；所述外接頭連接所述高吸水性樹脂球；

所述高吸水性樹脂球由包裝袋與高吸水性樹脂材料組成；所述包裝袋共3層，由外至內(nèi)分別為密封袋、水溶袋和透水袋，所述高吸水性樹脂材料裝在透水袋內(nèi)；水溶袋和透水袋外側(cè)預(yù)留凸出連接頭；水溶袋在水中溶解時間控制在5min～50min；透水袋在高吸水性樹脂材料膨脹后呈球體；

所述配重塊為橢球形或球形的空心或?qū)嵭慕Y(jié)構(gòu)，上部設(shè)有連接孔；

所述牽引繩共2根，一根與浮萍外形漂浮物的外環(huán)連接，另一根與配重塊連接。

優(yōu)選地，所述外環(huán)、內(nèi)環(huán)和連接桿采用frp或鋁合金材料制作。

優(yōu)選地，所述錐形連接繩和/或串聯(lián)繩的兩端帶有自動鎖止鉤。

所述錐形連接繩、串聯(lián)繩和牽引繩均采用碳纖維制作。

優(yōu)選地，所述外接頭帶有自動鎖止鉤。

本發(fā)明的堤壩漏洞封堵裝置，發(fā)明點體現(xiàn)在以下幾個方面：

(1)可在快速探測到堤壩深水漏洞進(jìn)水口位置的同時進(jìn)行封堵與閉氣，實現(xiàn)探測-封堵-閉氣一體化作業(yè)；(2)采用涂夜光材料的漏洞進(jìn)水口位置指示器，解決了無法準(zhǔn)確標(biāo)識漏洞位置的問題，并適用于夜晚等光線不足的環(huán)境；(3)采用浮萍外形漂浮物，解決了無法在水下固定漏洞進(jìn)水口指示器和無法固定高吸水性樹脂球在漏洞內(nèi)位置的問題；(4)采用浮萍外形漂浮物透水內(nèi)環(huán)，解決了深水漏洞進(jìn)水口單級封堵引起的瞬時負(fù)壓過大的問題；(5)高吸水性樹脂球最外層采用密封袋包裝解決了儲存期短的問題，第二層采用水溶袋解決了無法控制高吸水性樹脂球水中膨脹時間的問題；(6)采用串聯(lián)式高吸水性樹脂球，解決了漏洞搶險僅能在進(jìn)水口進(jìn)行單級封堵與單級閉氣的問題，變“洞口單級封堵”為“洞口、洞內(nèi)逐級封堵”，變“洞口單級閉氣”為“洞內(nèi)逐級閉氣”，將動水壓力和洞內(nèi)水流吸力逐級分散到封堵材料上。

本發(fā)明輕便易攜帶，既可制作后作為防汛儲備物資存放，又可在搶險現(xiàn)場制作，能夠在堤壩漏洞特別是深水漏洞發(fā)生初期使用，滿足“搶早搶小”要求。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的堤壩漏洞封堵裝置示意圖；

圖2為本發(fā)明的浮萍外形漂浮物示意圖；

圖3為本發(fā)明的高吸水性樹脂球示意圖；

圖4為本發(fā)明的串聯(lián)繩預(yù)留外接頭示意圖。

圖中，1為漏洞進(jìn)水口位置指示器，2為浮萍外形漂浮物，3為錐形連接繩，4為高吸水性樹脂球，5為串聯(lián)繩，6為配重塊，7為牽引繩，8為外環(huán)，9為內(nèi)環(huán)，10為連接桿，11為兩布一膜復(fù)合土工布，12為雙層復(fù)合土工布，13為預(yù)留凸出連接頭，14為密封袋，15為水溶袋，16為透水袋，17為高吸水性樹脂材料，18為外接頭。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖1-4，對本發(fā)明做詳細(xì)說明。

本發(fā)明的一種浮萍式堤壩漏洞封堵裝置，在具體應(yīng)用時，實施步驟包括浮萍式堤壩漏洞封堵裝置組件預(yù)制、浮萍式堤壩漏洞封堵裝置組裝和應(yīng)用浮萍堵漏三個步驟。

步驟一：浮萍式堤壩漏洞封堵裝置組件預(yù)制

采用組件預(yù)制方式制作本發(fā)明的浮萍式堤壩深水漏洞探測封堵裝置，該裝置包括漏洞進(jìn)水口位置指示器(1)、浮萍外形漂浮物(2)、錐形連接繩(3)、高吸水性樹脂球(4)、串聯(lián)繩(5)、配重塊(6)和牽引繩(7)七個組件。

a)制作漏洞進(jìn)水口位置指示器(1)。所述漏洞進(jìn)水口位置指示器(1)為球形，直徑為20cm～50cm，中空，球體外表面涂夜光材料，設(shè)有連接孔。所述漏洞進(jìn)水口位置指示器(1)通過輕質(zhì)高強(qiáng)連接繩與所述浮萍外形漂浮物(2)連接，在所述浮萍外形漂浮物(2)下沉并封堵漏洞進(jìn)水口后可漂浮在水面上，涂有夜光材料使得無論光線是否充足均可明確標(biāo)識出漏洞位置。

b)制作浮萍外形漂浮物(2)。所述浮萍外形漂浮物(2)由外環(huán)(8)、內(nèi)環(huán)(9)、連接桿(10)和復(fù)合土工材料組成；外環(huán)(8)直徑為200cm～300cm，內(nèi)環(huán)(9)直徑為10cm～60cm；外環(huán)(8)與內(nèi)環(huán)(9)通過連接桿(10)連接，外環(huán)(8)與內(nèi)環(huán)(9)之間區(qū)域采用兩布一膜復(fù)合土工布(11)覆蓋，不透水；內(nèi)環(huán)區(qū)域采用透水的雙層復(fù)合土工布(12)覆蓋。采用不易變形的輕質(zhì)高強(qiáng)材料制作外環(huán)(8)、內(nèi)環(huán)(9)和連接桿(10)，優(yōu)選地，外環(huán)(8)、內(nèi)環(huán)(9)、連接桿(10)材質(zhì)采用frp(fiberreinforcedpolymer，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料)。裁剪、復(fù)合兩布一膜復(fù)合土工布(11)和雙層復(fù)合土工布(12)，在外環(huán)(8)與內(nèi)環(huán)(9)之間區(qū)域覆蓋、粘貼制作完成的兩布一膜復(fù)合土工布(11)；在內(nèi)環(huán)(9)區(qū)域覆蓋、粘貼制作完成的雙層復(fù)合土工布(12)。由于內(nèi)環(huán)(9)區(qū)域透水，外環(huán)(8)不透水，所述浮萍外形漂浮物(2)整體上弱透水，可對漏洞進(jìn)水口進(jìn)行初級封堵，減小洞內(nèi)流速、流量，降低水流對洞壁的沖刷作用，延緩漏洞發(fā)展過程；而且，內(nèi)環(huán)(9)區(qū)域透水，不致引起進(jìn)水口封堵時的瞬時負(fù)壓，且保持漏洞內(nèi)有一定水流，使高吸水性樹脂球(4)溶解并吸水膨脹；所述浮萍外形漂浮物(2)封堵在漏洞進(jìn)水口后還可起到固定所述漏洞進(jìn)水口位置指示器(1)的作用，同時還可固定所述高吸水性樹脂球(4)位置，防止其隨被水流沖出漏洞。

c)制作錐形連接繩(3)。所述錐形連接繩(3)共4根，各根長度相同；所述錐形連接繩(3)的上端等間隔地固定在所述浮萍外形漂浮物(2)的內(nèi)環(huán)(9)上，下端系于一處并連接所述串聯(lián)繩(5)。所述錐形連接繩(3)在起到連接作用的同時，可使內(nèi)環(huán)(9)區(qū)域準(zhǔn)確正對漏洞進(jìn)水口。選用碳纖維或其他輕質(zhì)高強(qiáng)繩，截取4根，每根長度30cm～50cm，制作錐形連接繩(3)，每根繩兩端固定自動鎖止鉤；下端系或鎖于一處。

d)制作串聯(lián)繩(5)。所述串聯(lián)繩(5)上端與錐形連接繩(3)連接，繩身預(yù)留多個外接頭(18)，每個外接頭(18)長度不小于30cm；各外接頭(18)在所述串聯(lián)繩(5)上的間距為30cm～60cm，由上至下間距逐漸增大。所述外接頭(18)連接所述高吸水性樹脂球(4)；外接頭(18)與繩身的整體結(jié)構(gòu)確保足夠的抗拉強(qiáng)度，不致引起斷裂破壞，連接所述高吸水性樹脂球(4)后可在漏洞內(nèi)達(dá)到逐級封堵、逐級閉氣的效果。

所述串聯(lián)繩(5)的長度根據(jù)水深確定，選用碳纖維或其他材質(zhì)的輕質(zhì)高強(qiáng)繩，單根長度150cm～3000cm，繩兩端固定自動鎖止鉤。

e)制作高吸水性樹脂球(4)。所述高吸水性樹脂球(4)由包裝袋與高吸水性樹脂材料(17)組成；包裝袋共3層，由外至內(nèi)分別為密封袋(14)、水溶袋(15)和透水袋(16)，透水袋(16)內(nèi)裝高吸水性樹脂材料(17)；所述高吸水性樹脂材料(17)吸水后體積膨脹率大于300；水溶袋(15)和透水袋(16)外側(cè)預(yù)制凸出連接頭(13)；水溶袋(15)在水中溶解時間控制在5min～50min；透水袋(16)在高吸水性樹脂材料(17)膨脹后呈球體，球體最大直徑為50cm～100cm。所述高吸水性樹脂球(4)進(jìn)入漏洞后可迅速吸水膨脹，與洞壁緊密貼合，實現(xiàn)洞內(nèi)封堵與洞內(nèi)閉氣；包裝袋分3層，其中密封袋(14)起便于長久保存的作用，水溶袋(15)用于控制水中膨脹時間早晚，避免所述高吸水性樹脂球(4)入水后立即膨脹難以進(jìn)入洞內(nèi)造成搶險失敗，透水袋起容納與增加高吸水性樹脂材料(17)膨脹后強(qiáng)度的作用；預(yù)留凸出連接頭(13)便于所述高吸水性樹脂球(4)與所述串聯(lián)繩(5)的快速連接。

采用塑料等防潮材料制作密封袋(14)；采用水溶性高分子材料制作球形水溶袋(15)，水中溶解時間控制在5min～50min，預(yù)留凸出連接頭(13)；采用輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐久性與延展性能好的材料制作球形透水袋(16)，預(yù)留凸出連接頭(13)；在透水袋(16)內(nèi)裝高吸水性樹脂材料(17)，將透水袋(16)、水溶袋(15)、密封袋(14)按照由內(nèi)至外順序組裝完成。

f)制作配重塊(6)。外觀呈橢球體或球體，上部設(shè)有連接孔，采用鐵、鉛等密度較大材料制作，根據(jù)不同的制作材料，可以為空心或?qū)嵭慕Y(jié)構(gòu)。所述配重塊(6)使本發(fā)明的裝置整體懸浮在水中，在探測到漏洞進(jìn)水口后更易進(jìn)入洞內(nèi)。

g)制作牽引繩(7)。所述牽引繩(7)共2根，一根與浮萍外形漂浮物(2)的外環(huán)(8)連接，另一根與配重塊(6)連接。所述牽引繩(7)的作用是便于機(jī)械或人工牽引。所述牽引繩(7)采用碳纖維或其他材質(zhì)的輕質(zhì)高強(qiáng)繩，單根長度500cm～5000cm；繩兩端固定自動鎖止鉤。

h)上述7類浮萍組件可制作成不同規(guī)格，預(yù)制完成后存入倉庫備用。

步驟二、浮萍式堤壩漏洞封堵裝置組裝

將預(yù)制的浮萍式堤壩漏洞封堵裝置組件運(yùn)至漏洞搶險現(xiàn)場，根據(jù)險情發(fā)展情況選擇各類組件規(guī)格。打開高吸水性樹脂球(4)的密封袋(14)，將漏洞進(jìn)水口位置指示器(1)、浮萍外形漂浮物(2)、錐形連接繩(3)、高吸水性樹脂球(4)、串聯(lián)繩(5)、配重塊(6)和牽引繩(7)順序組裝完成。

步驟三、應(yīng)用浮萍式堤壩漏洞封堵裝置進(jìn)行漏洞封堵

a)在堤壩深水漏洞搶險現(xiàn)場，根據(jù)對險情發(fā)展情況的初步分析，預(yù)估深水漏洞進(jìn)水口位置，將組裝好的浮萍式堤壩漏洞封堵裝置投入漏洞進(jìn)水口下游，使浮萍式堤壩漏洞封堵裝置保持懸浮狀態(tài)，由人工或船載牽引所述浮萍式堤壩漏洞封堵裝置，沿臨水側(cè)堤壩坡由下游至上游緩緩?fù)蟿印?/p>

b)當(dāng)所述浮萍式堤壩漏洞封堵裝置整體移動至漏洞進(jìn)水口附近時，水壓力與洞口水流吸力將配重塊(6)及由串聯(lián)繩(5)連接的高吸水性樹脂球(4)吸入漏洞內(nèi)，浮萍外形漂浮物(2)隨之下沉，在漏洞內(nèi)、外壓力差作用下固定在進(jìn)水口外側(cè)；在錐形連接繩(3)牽引下，內(nèi)環(huán)(9)正對漏洞進(jìn)水口。外環(huán)(8)與內(nèi)環(huán)(9)之間兩布一膜復(fù)合土工布(11)不透水，內(nèi)環(huán)(9)雙層復(fù)合土工布(12)透水，浮萍外形漂浮物(2)固定在進(jìn)水口外側(cè)后完成對漏洞的洞口初級封堵。內(nèi)環(huán)(9)透水且正對漏洞進(jìn)水口，因此仍有一定水流進(jìn)入洞內(nèi)，但流量、流速遠(yuǎn)小于漏洞被初級封堵之前，既可延緩漏洞的發(fā)展，又可使洞內(nèi)保持過水狀態(tài)。

c)根據(jù)選擇的水溶袋材質(zhì)，5min～50min內(nèi)高吸水性樹脂球(4)的外層水溶袋(15)溶解，高吸水性樹脂吸水后迅速膨脹，透水袋(16)亦隨之膨脹后與洞壁緊密貼合。由于多個高吸水性樹脂球(4)通過外接頭(18)連接在串聯(lián)繩(5)上，吸水膨脹后在洞內(nèi)形成串聯(lián)式封閉空間，達(dá)到洞內(nèi)逐級封堵與逐級閉氣的效果，同時不致引起堤壩身浸潤線的大幅上升。