本發明涉及水下混凝土面板應急修復領域，更具體地說涉及一種水下混凝土面板應急修復方法及清理附著物的工具。

背景技術：

針對水下混凝土面板堆石壩面板的防滲修復技術，國內外目前有回填、化學灌漿、涂刷水泥基滲透結晶材料和裂縫縫合等方法。這些修復方法存在從發現滲漏到得到修復的時間很長的缺點，大壩不得不長時間低水位運行，甚至遭遇極端情況時，庫水位不能及時下降到面板損毀的部位以下，使得滲漏逐漸加大，影響壩體安全。采用在面板破損口放置模袋，澆筑封堵，在合適位置鉆灌注口和排水口，澆筑水下不分散混凝土填充空穴。此方法可以水下作業，但深水作業難度偏大，且上述修復方法都不能在發現面板損害的第一時間起到快速防滲的效果。

技術實現要素：

本發明克服了現有技術中的不足，提供了一種水下混凝土面板應急修復方法和一種水下混凝土面板應急修復清理附著物的工具，針對混凝土面板堆石壩損壞初期，在破壞范圍較小，滲漏量增大時，第一時間修復，及時阻止面板后土料的流失，防止壩體的進一步破壞。

本發明的目的通過下述技術方案予以實現。

一種水下混凝土面板應急修復的方法，該方法包括以下步驟：

步驟1，通過水下探測確定混凝土面板破壞位置；

步驟2，清理混凝土面板破壞位置周邊的附著物；

步驟3，鋪設表面設有系帶的防滲膜，將其覆蓋在混凝土面板破壞位置上，所述防滲膜上設置有若干個壓件；

步驟4，利用所述系帶將配重塊連接在防滲膜上；

步驟5：在所述的防滲膜上鋪灑黏土，所述黏土的鋪灑范圍大于防滲膜的覆蓋面積。

進一步，混凝土面板的坡度為1:1.3-1:1.6。

進一步，所述步驟3中，在鋪設所述防滲膜時，將卷繞在軸桿上的防滲膜的外圍自由端錨固在水面上方的混凝土面板上，所述軸桿與卷揚機構通過鏈條相連接，防滲膜卷在自身重力作用下沿混凝土面板向下滾動，同時將防滲膜覆蓋在所述破壞位置上。

進一步，所述步驟3中，在鋪設所述防滲膜時，將卷繞在軸桿上的防滲膜支撐固定在破壞位置的上方，防滲膜的自由端通過另一根軸桿與水下機器人連接，通過所述水下機器人拉拽，將防滲膜覆蓋在所述破壞位置上。

進一步，所述防滲膜的左右邊緣超出凝土面板破壞部位至少1500mm，防滲膜的上下邊緣超出混凝土破壞部位1000mm。

進一步，所述壓件包括：第一壓件和第二壓件，所述第一壓件設置在所述防滲膜左右邊緣處，并沿防滲膜的滾動方向均勻排布；所述第二壓件為沿左右方向貫穿防滲膜的長條狀，并沿防滲膜的滾動方向均勻排布，所述第二壓件通過粘接或鉚釘與防滲膜相固定，或者由所述系帶系固在防滲膜上。

進一步，所述第一壓件由金屬材質的壓塊、壓條或壓片構成，所述壓塊或所述壓片在防滲膜的滾動方向的長度不超過20mm，所述壓條為圓柱狀，其截面直徑不超過20mm，以便將其下方的防滲膜壓貼在所述混凝土板面上，若干所述壓塊、壓條或壓片沿其所在所述邊緣排布。

進一步，所述系帶呈陣列排布在所述防滲膜外側表面上。

進一步，一種在權利要求1中使用的清理堆石壩混凝土面板附著物的工具，該工具包括：卷揚機構和清理機構，其中，所述清理機構包括：清理轉筒、動力裝置和輪子，所述清理轉筒外側設置有沿周向交替排列的毛刷和鋼絲刷，所述清理轉筒沿堆石壩混凝土面板清理運動方向的兩側設有所述輪子，所述卷揚機構通過鋼絞線帶動清理機構沿堆石壩混凝土面板清理方向往復移動，所述動力裝置為驅動電機，所述驅動電機的轉子與所述空腔內壁焊接，所述驅動電機固定軸的兩端與所述輪子焊接，所述動力裝置驅動清理轉筒沿堆石壩混凝土面板清理方向轉動。

進一步，所述輪子的外側面位于所述連接軸軸線的延長線上設有轉動吊環，所述鋼絞線的一端纏繞在卷揚機構的卷筒上，所述鋼絞線的另一端固定在所述輪子吊環上，電纜線穿過所述轉動吊環與所述驅動電機相連。

本發明的有益效果為：本發明避免了人工水下作業，克服了水下施工難的問題；防滲膜改進配設第一壓件、第二壓件，防止在水流沖擊下防滲膜脫離混凝土面板，鋪設效果更好；具備附著物清理工具在鋪設前可以對面板進行清理，保證防滲膜能夠良好地貼合到混凝土面板上。本方法實現了在發現面板損害的第一時間進行修復，起到快速防滲的效果，不需要修筑圍堰，減小了工程量降低了成本；不需要排空或降低庫水水位，就能進行深水下的混凝土面板的應急修復，不影響水庫大壩的發電、防洪等功能。

附圖說明

圖1是本發明水下混凝土面板應急修復后的混凝土面板的結構示意圖；

圖2是混凝土面板清理裝置整體示意圖；

圖3是混凝土面板清理刷示意圖；

圖4是本發明實施例1的工作示意圖；

圖5是本發明防滲膜上的系帶及配重塊設置位置示意圖；

圖6是配重塊的安裝結構示意圖；

圖7是本發明防滲膜上的第一壓件和第二壓件的設置示意圖；

圖8是本發明實施例2的工作示意圖；

圖中：

1、防滲膜；2、混凝土面板；3、輪子；4、配重塊；5、連接環；6、轉動吊環；7、軸桿；8、混凝土面板破壞位置；9、黏土；10、鋼絲刷；11、毛刷；12、清理轉筒；13、電機固定軸；14、系帶；15、空腔；16、卷揚機構；17、清理刷；18、驅動電機轉子；19、鋼絞線；20、電纜線；21、第二壓件；22、鏈輪；23、鏈條；24、錨固裝置；25、配重裝置；26、金屬片；27、鉚釘；28、輪子；29、可升降臂；30、水下機器人；31、支撐結構；32、連接桿。

具體實施方式

下面通過具體的實施例對本發明的技術方案作進一步的說明。

《混凝土面板堆石壩設計規范》(DL/T 5016—2011)中規定，坡度為1:1.3-1:1.6之間時(即是37.5°-32°)，鋪設在壩體上的黏土不會滑落，通常把坡面的垂直高度和水平寬度的比叫做坡度。

實施例1

配合圖1所示，圖1是本發明水下混凝土面板應急修復后的混凝土面板的結構示意圖，一種水下混凝土面板應急修復的方法，包括以下步驟：

步驟1，通過水下探測確定混凝土面板破壞位置8。

步驟2，用于清理堆石壩混凝土面板附著物的工具清理混凝土面板破壞位置周邊的附著物，清理范圍覆蓋整個混凝土面板破壞位置的周邊且延伸至防滲膜在混凝土面板鋪設位置的最底端，保證鋪設防滲膜時能夠更好地貼合覆蓋在混凝土面板的破壞位置。圖2所示，包括卷揚機構16和清理機構，其中，清理機構包括清理轉筒12、動力裝置和輪子3，清理轉筒12沿堆石壩混凝土面板清理運動方向的兩側設有輪子3，卷揚機構16通過鋼絞線19帶動清理機構沿堆石壩混凝土面板清理方向往復移動，所述動力裝置驅動清理轉筒12沿堆石壩混凝土面板清理方向轉動。

所述動力裝置包括固定于清理轉筒12的空腔15內的驅動電機，驅動電機采用桿式旋轉超聲電機或者能實現帶動清理轉筒同步轉動的任意一種電機，驅動電機的固定軸13與輪子3焊接，驅動電機的轉子18與所述空腔15的內壁焊接，輪子3質量為15kg，卷揚機構16帶動清理機構運動時，在清理轉筒12清理面板時，輪子3靠其自重起到定子的作用，驅動電機的轉子18帶動清理轉筒12轉動，輪子3的直徑小于清理轉筒12的直徑，保證在清理轉筒外層的毛刷和鋼絲刷能夠充分的接觸到待清理面板的表面。

輪子3的外側面設有轉動吊環6，鋼絞線8的一端纏繞在卷揚機構16的卷筒上，鋼絞線8的另一端固定在輪子吊環6上，轉動吊環6位于驅動電機固定軸13的延長線上，電纜線20穿過轉動吊環6與驅動電機相連，轉動吊環6防止卷揚機構16帶動清理機構運動時，隨著清理機構轉動而發生繞線的情況，同時起到導向作用保護電纜線20。

如圖3所示，清理轉筒12的外層包裹設有清理刷17，清理刷17由周向間隔交替設置的鋼絲刷10和毛刷11構成，毛刷11和鋼絲刷10掃過混凝土面板表面，進行清理。

使用時，啟動卷揚機構16，調節速度，使清理轉筒12緩慢、勻速地沿混凝土面板移動，到所需清理的位置時驅動電機驅動清理轉筒12轉動，毛刷11和鋼絲刷10掃過混凝土面板表面，起到清理作用，清理工作需進行多次，且每次之間間隔10分鐘。

為完成清理面積，鋼索19、電纜線20的長度超過所需清理部分的末端位置。

步驟3，清理干凈后，將防滲膜1鋪設于混凝土面板破壞位置8上。如圖4所示，圖4是防滲膜現場鋪設時的工作示意圖，待鋪設的防滲膜纏繞在軸桿7上，其與軸桿7相接一端與軸桿7相固定，軸桿7兩端各固定有一鏈輪22，卷揚機構16處對應軸桿7上的兩個鏈輪22設置有兩根鏈條23，鏈條23的一端與卷揚機構16的轉筒固定，另一端與卷揚機構的機架底部相固定。

鋪設時，將防滲膜放置到卷揚機構16處，將鏈條自由端依次繞過軸桿7上的同側鏈輪22和卷揚機構16上的同側驅動鏈輪；將防滲膜自由端通過錨固裝置24(如錨桿)錨固到混凝土板面2上，收緊卷揚機構16上的驅動鏈輪與軸桿7上的鏈輪22之間的鏈條23，使卷狀防滲膜停置在靠近卷揚機構16處；啟動卷揚機構16，釋放鏈條23，使防滲膜卷在自身重力作用下向前下方滾動(圖中左下方)，隨著滾動，防滲膜被鋪設到混凝土板面2上，直至按設計要求覆蓋混凝土面板破壞位置8，停止卷揚機構16，為完成防滲膜的滾動展開，鏈條23的長度至少在展開后的防滲膜的長度的兩倍以上。

在鋪設的防滲膜上通過系帶14與配重塊4的連接環5相連接，加配重裝置25的位置如圖5所示，以防滲膜的使用狀態作為參照，防滲膜本體1背對堆石壩混凝土板面的外側表面上，按矩形單元的網格狀陣列固定布設有若干個系帶14，各系帶14一一位于圖中虛線網格的交點處(圖中未示出系帶的具體結構)，該系帶由柔性材料制成，并通過焊接的方式固定到防滲膜本體1上，圖中的一些系帶處系固有金屬材質的配重裝置25，該配重裝置25的具體結構參見圖6。

如圖6所示，配重裝置25由配重塊4及其上固定的連接環5構成，系帶14與連接環5相連。配重塊4可以選用金屬材質，也可以采用非金屬材質。

設置配重裝置25的目的是壓固防滲膜本體1，但達此目的并非需要在所有系帶處均系固配重裝置25，具體需要在何處系固配重裝置25技術人員根據現場情況進行選擇即可。

在防滲膜本體1上設置系帶的目的是為了固定配重裝置25(當然，后面將要說的長條形第二壓件也可以利用系帶系固)，而為了方便配重裝置25的布設，系帶除了按圖中矩形網格進行布設之外，也可以按單元格為三角形或菱形的網格來布設。

為保障防滲膜1能夠完全覆蓋住混凝土面板破壞位置8，防滲膜1沿所述混凝土面板上下方向延伸的兩側邊緣距混凝土面板破壞部位的同側邊緣不小于1500mm，防滲膜1沿所述混凝土面板向下延伸的邊緣超過混凝土破壞部位的同側邊緣不小于1000mm，防滲膜本體1的厚度為4mm，如圖7所示，圖中上下方向與鋪設后堆石壩混凝土板面的上下方向相對應，防滲膜本體1左右兩側邊緣沿上下方向延伸，在兩側邊緣處均排布有由金屬片26構成的若干個第一壓件，金屬片26的尺寸為厚度為1mm、長度為50mm、寬度為10mm，金屬片26的寬度方向與防滲膜本體1的邊緣的延伸方向相對應。金屬片26由鉚釘27固定到防滲膜本體1上，當然，也可以通過粘接或其他適當方式固定。金屬片26既可以平直的片狀貼合在防滲膜本體1的外側表面上，也可以彎成U型并包覆防滲膜本體1的邊緣設置，此時因金屬片26的厚度僅為1mm，伸到防滲膜本體1里側表面的金屬片26不會將防滲膜本體1支離混凝土板面而影響二者的貼合。

第一壓件除了由上述金屬片26構成之外，也可以由壓塊或壓條構成，并且最好采用金屬材質。壓塊和壓條的長度方向應與防滲膜本體1的邊緣延伸方向垂直，壓塊或壓片沿其所在所述防滲膜邊緣長度方向的寬度尺寸不超過20mm，壓條為圓柱狀，其直徑不超過20mm，壓塊或壓片沿其所在所述防滲膜邊緣長度方向的寬度尺寸為10mm，壓片的尺寸可以選用與金屬片相同的尺寸，即為厚度1mm、長度50mm、寬度10mm，所述圓柱狀壓條的直徑為10mm，這樣，既不妨礙制成后的防滲膜卷繞成卷，方便儲運，也可以防止鋪設后因與防滲膜本體1邊緣延伸方向相對應的寬度尺寸過大而將防滲膜支離混凝土板面。上述金屬片26同樣存在這一問題，其寬度尺寸應不超過20mm。

防滲膜本體1的左右邊緣各排布若干個金屬片26，對于每側邊緣的若干個金屬片26，既可以沿邊緣長度方向等間距滿布，片與片之間留有較小間隙，如5mm，10mm，等等，也可以按組排布，即：一組若干個金屬片，如20個，同組中的金屬片間隔較小間隙等間距排布，然后間隔較大距離，如500mm，1000mm，等等，再排布下一組金屬片，只要保證對防滲膜本體1的壓固效果即可。

防滲膜本體1上還設置長條形第二壓件21，第二壓件21可以由圓形截面的金屬棒構成，與可以由長條形金屬片構成，或由正方形截面的金屬條構成，但不論其截面形狀如何，其厚度和寬度尺寸應遵循對上述第一壓件的要求。

第二壓件21的延伸方向與防滲膜本體1兩側邊緣的延伸方向相垂直，并橫貫防滲膜本體1的兩側邊緣。防滲膜成品在現場鋪設前通常為卷狀，鋪設時隨著卷狀防滲膜的展開即完成鋪設。這樣，設置第二壓件21后，可保證防滲膜兩側邊緣展開的同步性，保證鋪設效果。同時，也輔助對防滲膜本體的壓固。

第二壓件21固定在防滲膜本體1的外側表面上，其固定方式可以采用第一壓件的固定方式，也可以利用防滲膜本體1上的系帶系固。若干個第二壓件21沿防滲膜本體1邊緣延伸方向間隔設置，間隔距離根據鋪設需要確定。

步驟4，將黏土9鋪灑覆蓋在防滲膜1上，使防滲膜1與混凝土面板2貼合緊密，避免防滲膜1被風浪等沖得偏離或褶皺，達到良好的防滲效果，黏土的鋪灑方法為：用船將黏土運到需修復的混凝土面板上方的水面處，將黏土放入封閉的扁平金屬箱體中，箱體的底部一側與箱體鉸接相連，另一側采用脫鉤與箱體相連，當箱體沉入水中，接近鋪設的防滲膜時，通過繩索拉動脫鉤，箱體底部打開，黏土鋪灑到防滲膜上。黏土鋪灑的平均厚度為5-10cm，鋪灑黏土9范圍大于防滲膜1的覆蓋面積，防止鋪設好的防滲膜在水流沖擊下脫離混凝土板面，能夠使鋪設好的防滲膜良好地貼合在混凝土板面上。

實施例2

如圖8所示，本實施例與實施例1的區別在于，清理干凈混凝土面板2表面后，將纏繞成卷的防滲膜1固定在支撐結構31的頂部處，支撐結構31固定在水上的混凝土面板上，支撐結構31的頂部處通過連接桿32與輪子28相連，輪子28設置在沿防滲膜鋪設的方向處，將防滲膜1的自由端穿過輪子28底部固定在一個軸桿7上，輪子28保證防滲膜1在鋪設展開時平整緊貼混凝土面板，軸桿7的兩端分別通過可升降臂29與兩個水下機器人30連接，可升降臂29可以根據混凝土面板的傾斜度調節水下機器人30鋪設防滲膜的角度，通過水下機器人30拉拽，將防滲膜1緊貼混凝土面板2鋪設，完成鋪設工作，最后將黏土9鋪灑覆蓋在防滲膜1上。水下機器人鋪設的優勢在于可針對具體鋪設過程中防滲膜的具體情況進行加固，邊鋪設邊在防滲膜上加設配重裝置。

以上對本發明的兩個實施例進行了詳細說明，但內容僅為本發明的較佳實施例，不能被認為用于限定本發明的實施范圍。凡依本發明申請范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本發明的專利涵蓋范圍之內。