本發(fā)明涉及堤壩防汛搶險(xiǎn)加固技術(shù)，尤其涉及一種堤壩上游管涌口快速封堵裝置及方法。

背景技術(shù)：
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管涌是指在滲流力作用下，無粘性土中的細(xì)小顆粒通過粗大顆粒構(gòu)成的孔隙，發(fā)生移動(dòng)或被水流帶出的現(xiàn)象。管涌是江河大堤在汛期常見險(xiǎn)情之一。及時(shí)發(fā)現(xiàn)管涌現(xiàn)象并盡快封堵管涌口，是堤壩防汛搶險(xiǎn)的關(guān)鍵內(nèi)容之一。

吸水樹脂是一種新型的高分子材料，它能夠吸收自身重量幾百倍至千倍的水分，無毒、無害、無污染；吸水能力特強(qiáng)，保水能力特高，通過丙烯酸聚合得到的高分子量聚合物吸收水分，且所吸水分不會(huì)被簡單的物理方法擠出，并且可反復(fù)釋水、吸水。吸水樹脂已逐漸被應(yīng)用至水利工程中，主要用于汛期大壩洞的堵漏、地下室、隧道、地鐵預(yù)制縫的堵水等。

中國專利授權(quán)公告號(hào)CN101403457B公開了一種高吸水樹脂管涌探測堵漏器、制備方法及應(yīng)用，包括多個(gè)體積遞增并用繩子串聯(lián)的吸水堵漏袋，堵漏袋內(nèi)裝有高吸水樹脂，當(dāng)管涌水流把小堵漏袋吸入管涌通道后，會(huì)把其它幾個(gè)較大的堵漏袋拖入水中，堵漏袋中的高吸水樹脂快速吸水膨脹，從而將管涌堵上。該專利未交待堵漏袋是否具有隔水功能，若無隔水功能，堵漏袋一旦接觸水，還未等堵漏袋吸入管涌通道內(nèi)，堵漏袋內(nèi)部的高吸水樹脂已經(jīng)吸水膨脹，體積脹大幾十倍甚至上百倍，已難以再被吸入管涌通道內(nèi)，達(dá)不到封堵管涌口的目的；若堵漏袋具有隔水功能，小體積的堵漏袋成功吸入管涌通道后，如何方便操作使堵漏袋破損并吸入水分進(jìn)而使高吸水樹脂吸水膨脹達(dá)到堵漏效果，有待深入探討?？梢?，基于吸水樹脂(高聚物材料)封堵管涌通道的技術(shù)，還有待發(fā)展簡單、實(shí)用的施工方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)問題的不足，本發(fā)明的目的是提供一種堤壩上游管涌口快速封堵裝置及方法，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單、操作方便，為管涌搶險(xiǎn)提供了一種可靠的封堵技術(shù)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

堤壩上游管涌口快速封堵裝置，其特征在于，包括束狀變截面干燥吸水樹脂，束狀變截面干燥吸水樹脂前端系有牽引傘，束狀變截面干燥吸水樹脂末端延伸有塑料密封袋與土工布袋，塑料密封袋與土工布袋尾部系有氣球。

所述的堤壩上游管涌口快速封堵裝置，其特征在于，所述的束狀變截面干燥吸水樹脂包括吸水樹脂，吸水樹脂外包覆有塑料密封袋，塑料密封袋外包覆有土工布袋。

所述的堤壩上游管涌口快速封堵裝置，其特征在于，所述的束狀變截面干燥吸水樹脂靠近牽引傘一端的吸水樹脂截面最小，靠近氣球一端的吸水樹脂截面最大，中間均勻過渡，整體呈截頭圓錐體變截面形狀。

所述的堤壩上游管涌口快速封堵裝置，其特征在于，所述的牽引傘由高彈性材料制成傘狀，牽引傘外壁為圓弧面，牽引傘內(nèi)部設(shè)有系縛部并帶有供細(xì)繩穿越用綁扎。

所述的堤壩上游管涌口快速封堵裝置，其特征在于，所述的塑料密封袋由2~4層厚度不同的塑料膜組成，塑料密封袋的強(qiáng)度小于吸水樹脂的最大膨脹力。

所述的堤壩上游管涌口快速封堵裝置的快速封堵方法，其特征在于，包括如下步驟：先利用快速封堵裝置尋找、探測管涌入口；牽引傘吸入管涌通道后，逐漸把束狀變截面干燥吸水樹脂拉入管涌通道中，并最終卡在管涌入口處；截?cái)噙B接束狀變截面干燥吸水樹脂的塑料密封袋與土工布袋，水被引入塑料密封袋內(nèi)部，進(jìn)而使束狀變截面干燥吸水樹脂吸水膨脹，從而封堵堤壩上游管涌口。

堤壩上游管涌口快速封堵裝置的快速封堵方法，其特征在于，具體實(shí)施步驟如下：

1）、探測上游管涌口：

在快速封堵裝置上的塑料密封袋與土工布袋的末端系上控制繩后拋入水中，待其自沉成鉛直線后，緩慢拖拽控制繩使?fàn)恳齻阍谄旅婊瑒?dòng)，若牽引傘正好在管涌口附近時(shí)，其將被水流吸入管涌通道內(nèi)，通過控制繩拖拽力量的變化判斷牽引傘是否進(jìn)入管涌通道內(nèi)；

2）、釋放控制繩使束狀變截面干燥吸水樹脂進(jìn)入管涌通道：

確定牽引傘進(jìn)入管涌口后，通過續(xù)接、釋放更長的控制繩，使?fàn)恳齻銧恳?、拖拽束狀變截面干燥吸水樹脂進(jìn)入管涌通道；束狀變截面干燥吸水樹脂的小截面一端率先進(jìn)入管涌通道內(nèi)，隨著進(jìn)入長度的增加，截面面積逐漸增大，最終束狀變截面干燥吸水樹脂某處的截面積與管涌通道的截面積基本相同時(shí)，束狀變截面干燥吸水樹脂被管涌通道的洞口卡住無法再進(jìn)入；

3）、截?cái)嗨芰厦芊獯c土工布袋：

通過控制繩牽引判斷束狀變截面干燥吸水樹脂不再進(jìn)入管涌通道后，在系縛氣球的位置截?cái)嗨芰厦芊獯c土工布袋，水被引入塑料密封袋內(nèi)部，進(jìn)而使束狀變截面干燥吸水樹脂吸水膨脹，從而封堵堤壩上游管涌口。

本發(fā)明的有益效果是：

1）、本發(fā)明所提的快速封堵裝置制作簡單，材料價(jià)格低廉，裝置輕巧容易攜帶，具有經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性；

2）、本發(fā)明搶險(xiǎn)封堵速度快，吸水樹脂吸水后體積迅速膨脹并固化，十多分鐘便可達(dá)到90%以上的強(qiáng)度；

3）、本發(fā)明所提施工方法簡單方便，無需大型設(shè)備，適應(yīng)堤壩應(yīng)急搶險(xiǎn)的特征與需要。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明快速封堵裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明快速封堵裝置的使用示意圖。

圖3為本發(fā)明的牽引傘吸入管涌通道示意圖。

圖4為本發(fā)明的大部分束狀變截面干燥吸水樹脂進(jìn)入管涌通道示意圖。

圖5為本發(fā)明截?cái)嗨芰洗笪畼渲蛎浭疽鈭D。

附圖標(biāo)記說明：1、牽引傘；2、細(xì)繩；3、束狀變截面干燥吸水樹脂；4、塑料密封袋與土工布袋；5、氣球；6、控制繩；7、管涌通道；8、堤壩；9、遇水膨脹后的吸水樹脂；A、上游水位；B、下游水位。

具體實(shí)施方式：

參見附圖：

快速封堵裝置的主體為束狀變截面干燥吸水樹脂3，束狀變截面干燥吸水樹脂3前端用細(xì)繩2系有牽引傘1，束狀變截面干燥吸水樹脂3后端延長的塑料密封袋與土工布袋4上用細(xì)繩2系有氣球5。

如圖1所示的快速封堵裝置，其被拋入水中后，在自重作用下能呈鉛直線狀，部分氣球5能露出水面，如圖2所示；連接快速封堵裝置各部分的細(xì)繩長度，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場堤壩的坡度及水位綜合確定或調(diào)節(jié)，以能方便快捷探測管涌洞口為主要目標(biāo)。

牽引傘1由高彈性材料制成傘狀，牽引傘1外壁為圓弧面，牽引傘1內(nèi)部有系縛部并帶有供細(xì)繩2穿越用綁扎。

氣球5選用鮮艷的顏色，如紅色或黃色，方便在光線昏暗的情況下探測辨別；氣球5應(yīng)具有較大的厚度，在惡劣環(huán)境中不容易破壞；如有需要，可同時(shí)綁扎多個(gè)氣球?？傮w上，氣球的費(fèi)用低廉，現(xiàn)場可多備一些氣球選用。

氣球5的作用一方面是在水中給快速封堵裝置提供浮力，使快速封堵裝置在水中呈鉛直線狀，另一方面起判斷快速封堵裝置狀態(tài)的作用，若原先露出水面的氣球被拖入水中，可判斷牽引傘1已進(jìn)入管涌通道內(nèi)。

束狀變截面干燥吸水樹脂3其最外圍是土工布袋、中間是塑料密封袋、內(nèi)部是干燥的吸水樹脂；束狀變截面干燥吸水樹脂3在進(jìn)入管涌通道時(shí)所受的拖拽力、摩擦力，均由土工布袋承擔(dān)，故土工布袋材料須具有一定的彈性與韌性；土工布袋的厚度較小、體積較大，其壓縮、褶皺成束狀，包裹在干燥吸水樹脂的外圍；土工布袋的紋理應(yīng)足夠密，使吸水樹脂顆粒無法外漏、擠出；水能夠透過土工布袋。干燥吸水樹脂吸水后把土工布袋的撐開、脹大；土工布袋的體積應(yīng)足夠大，其不約束、影響干燥吸水樹脂吸水后的體積膨脹。

束狀變截面干燥吸水樹脂3中間的塑料密封袋，由2~4層厚度不同的塑料膜組成，起密封內(nèi)部吸水樹脂的作用，其具有一定的彈性與韌性，能承受拖拽、摩擦力而不損壞。特別地，吸水樹脂吸水膨脹后，其能把包裹的塑料密封袋脹開、撐破，即塑料密封袋的強(qiáng)度或密封口處的強(qiáng)度小于吸水樹脂的最大膨脹力，塑料密封袋不約束、影響干燥吸水樹脂吸水后的體積膨脹。

束狀變截面干燥吸水樹脂3中的吸水樹脂由塑料密封袋包裹，采用真空包裝，其結(jié)構(gòu)緊湊且具有較大彈性，能夠在外力作用下發(fā)生相應(yīng)變形，從而容易被吸入不規(guī)則的孔洞中。

束狀變截面干燥吸水樹脂3靠近牽引傘1一端的吸水樹脂截面最小，靠近氣球5一端的吸水樹脂截面最大，中間均勻過渡，整體呈截頭圓錐體變截面條帶狀。

束狀變截面干燥吸水樹脂3應(yīng)事先生產(chǎn)、加工好，呈條帶狀卷成捆狀備用；使用過程中，一般不對(duì)束狀干燥吸水樹脂進(jìn)行續(xù)接、臨時(shí)加長，因?yàn)槿衾m(xù)接口處包裹不嚴(yán)發(fā)生滲水，將導(dǎo)致干燥吸水樹脂尚未使用就已吸水膨脹而失效；故每捆束狀變截面干燥吸水樹脂3的總長度應(yīng)足夠長，滿足單次搶險(xiǎn)中穿越管涌通道的需要；包裹于吸水樹脂外圍的塑料密封袋具有一定的強(qiáng)度與韌性，使其在搬運(yùn)、拖動(dòng)過程中不會(huì)破損；否則，塑料密封袋破損后使內(nèi)部的吸水樹脂吸水后體積膨脹，導(dǎo)致該材料尚未使用就面臨報(bào)廢、喪失使用功能。

塑料密封袋與土工布袋4在束狀變截面干燥吸水樹脂3靠近截面最大的一端繼續(xù)延伸，即塑料密封袋與土工布袋4的長度大大超過吸水樹脂的長度。延伸塑料密封袋與土工布袋4的長度，使束狀變截面干燥吸水樹脂3被吸入管涌通道后，塑料密封袋與土工布袋4的末端離水面較近，施工人員在水面附近較方便的截?cái)嗨芰厦芊獯?，把水引入干燥吸水樹脂?nèi)。

之所以使塑料密封袋與土工布袋4的總長度大大超出束狀變截面干燥吸水樹脂3的長度，是為了使施工人員在較淺的位置便能接觸并截?cái)嗨芰厦芊獯顾M(jìn)入其中，而不需深潛到管涌口進(jìn)行操作，大大方便現(xiàn)場施工。

優(yōu)選的，牽引傘1的直徑在1cm~10cm之間；可生產(chǎn)不同直徑的系列牽引傘1供現(xiàn)場選用；下游管涌口出水量大的選擇直徑較大的牽引傘1，游管涌口出水量小的選擇直徑較小的牽引傘1。

優(yōu)選的，束狀變截面干燥吸水樹脂3截面最小端的直徑在1 cm ~5 cm之間，截面最大端的直徑在10 cm ~30 cm之間，束狀變截面干燥吸水樹脂3的長度在2.0 m ~4.0 m之間；可生產(chǎn)不同規(guī)格的系列束狀變截面干燥吸水樹脂3，供現(xiàn)場靈活選用。

優(yōu)選的，塑料密封袋與土工布袋4的總長度為束狀變截面干燥吸水樹脂3長度的2~4倍。

優(yōu)選的，干燥吸水樹脂吸水后體積膨脹在300倍以上，優(yōu)先選用高性能的吸水樹脂。

一種堤壩上游管涌口快速封堵裝置的快速封堵方法，包括如下步驟：先利用快速封堵裝置尋找、探測管涌入口；牽引傘1吸入管涌通道后，逐漸把束狀變截面干燥吸水樹脂3拉入管涌通道中，并最終卡在管涌入口處；截?cái)噙B接束狀變截面干燥吸水樹脂3的塑料密封袋與土工布袋4，水被引入塑料密封袋內(nèi)部，進(jìn)而使束狀變截面干燥吸水樹脂3吸水膨脹，從而封堵堤壩上游管涌口。

一種堤壩上游管涌口快速封堵裝置的快速封堵方法，具體實(shí)施步驟詳細(xì)描述如下：

1）、探測上游管涌口：

在快速封堵裝置上的塑料密封袋與土工布袋4的末端系上控制繩6后拋入水中，待其自沉成鉛直線后（如圖2所示），緩慢拖拽控制繩6使?fàn)恳齻?在坡面滑動(dòng)，若牽引傘1正好在管涌口附近時(shí)，其將被水流吸入管涌通道7內(nèi)，通過控制繩6拖拽力量的變化判斷牽引傘1是否進(jìn)入管涌通道7內(nèi)。

一般地，可根據(jù)下游管涌冒水口的位置，判斷上游管涌口的大致范圍；可派多人同時(shí)牽拉快速封堵裝置在上游管涌口可能的范圍內(nèi)進(jìn)行反復(fù)探測，提高探測上游管涌口的效率。

派人員緩慢拖拽控制繩6使?fàn)恳齻?在堤壩坡面滑動(dòng)，若把快速封堵裝置全部拖出水面還未發(fā)現(xiàn)管涌口，可再次把快速封堵裝置遠(yuǎn)拋入水中，反復(fù)探測；若發(fā)現(xiàn)拖拽力量突然變大，此時(shí)牽引傘1可能被吸入管涌口中，可拉-放-拉-放的反復(fù)動(dòng)作中，適當(dāng)釋放制繩6，使?fàn)恳齻?逐漸進(jìn)入管涌通道，如圖3所示。通過拖拽試探確定探測球進(jìn)入管涌通道后，繼續(xù)釋放制繩(不夠長可多次續(xù)接)6。

2）、釋放控制繩使束狀變截面干燥吸水樹脂進(jìn)入管涌通道：

確定牽引傘1進(jìn)入管涌口后，通過續(xù)接、釋放更長的控制繩6，使?fàn)恳齻?牽引、拖拽束狀變截面干燥吸水樹脂3進(jìn)入管涌通道7；束狀變截面干燥吸水樹脂3的小截面一端率先進(jìn)入管涌通道7內(nèi)，隨著進(jìn)入長度的增加，截面面積逐漸增大，最終束狀變截面干燥吸水樹脂3某處的截面積與管涌通道7的截面積基本相同時(shí)，束狀變截面干燥吸水樹脂3被管涌通道7的洞口卡住無法再進(jìn)入，如圖4所示。

當(dāng)控制繩6不再往下拖拽而停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，可判斷束狀變截面干燥吸水樹脂3已被管涌通道7的洞口卡住，

3）、截?cái)嗨芰厦芊獯c網(wǎng)狀土工袋4：

通過控制繩6牽引判斷束狀變截面干燥吸水樹脂3不再進(jìn)入管涌通道7后，基于控制繩6把塑料密封袋與土工布袋4拉到壩頂?shù)奈恢?，使施工人員離塑料密封袋與土工布袋4最近；施工人員在水中摸到塑料密封袋與土工布袋4后，截?cái)嗷蚱茡p塑料密封袋與土工布袋4，使水進(jìn)入塑料密封袋內(nèi)部，進(jìn)而使束狀變截面干燥吸水樹脂3吸水膨脹，從而封堵堤壩上游管涌口，如圖5所示。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：所提的快速封堵裝置制作簡單，材料廉價(jià)，裝置輕巧方便攜帶，具有經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性；搶險(xiǎn)封堵速度快，吸水樹脂吸水后體積迅速膨脹并固化，能快速封堵管涌口；施工方法簡單方便，無需大型設(shè)備，適應(yīng)堤壩應(yīng)急搶險(xiǎn)的特征與需要。

本發(fā)明不局限于上述具體實(shí)施方式，根據(jù)上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，本發(fā)明還可以做出其它多種形式的等效修改、替換或變更，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。