[發明專利]堤壩上游水力自尋式貫通型管涌封堵裝置、系統及方法

有效

• 申請號: 202110792890.4
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113585181B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 程永光;嚴鵬;林云發;施俊徳;童政;江秋榮;蘇辰曄
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: E02B3/16
• 分類號: E02B3/16;E02B3/10
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 俞琳娟

本發明提供了堤壩上游水力自尋式貫通型管涌封堵裝置、系統及方法，能夠自動探尋管涌進口，自動進入管涌通道，并對管涌口及通道進行有效封堵。裝置包括：中心膨脹球，包括：吸水后體積迅速膨脹以封堵管涌通道的膨脹體，包覆在中心膨脹球外表面上、防止水進入的防水彈性膜，開設在防水彈性膜上的吸水口，和覆蓋在吸水口處的水溶性覆膜；外層蒺藜球，圍繞中心膨脹球設置，為可展性球體，包括：具有霍伯曼球結構的蒺藜球支架，和多個沿著外層蒺藜球的半徑方向從中心膨脹球外表面向外延伸、并能夠伸出蒺藜球支架從而刺入管涌壁進行定位的刺針構件；以及球形可伸縮濾網，罩設在外層蒺藜球表面，能夠隨著外層蒺藜球發生擴張變形，用于透水擋砂。

技術領域

本發明屬于堤壩防汛搶險加固技術領域，具體涉及堤壩上游水力自尋式貫通型管涌封堵裝置、系統及方法。

背景技術

管涌作為土石堤壩中常見的工程問題，需要得到及時有效的監測處理，否則將對水工建筑物造成巨大的安全隱患，危及人民群眾的生命財產安全。管涌對土石堤壩產生的危害主要有以下兩點：一是被帶走的細小土體顆粒，如果堵塞下游反濾排水體，將使滲漏情況惡化；二是隨著細顆粒被帶走，堤壩體或地基土壤骨架破壞，孔道擴大，基土被淘空，產生較大沉陷，破壞堤壩的穩定，嚴重的甚至造成決堤、垮壩、倒閘等事故。

目前，通過對大量工程問題的研究和實際施工經驗的積累，管涌問題在工程實際中已經有了一定的防治和應對措施，也有一些學者通過模型試驗、數值模擬等技術方式對管涌的發生機理和防治辦法進行了深入的研究探討。當前工程中較為常見的防治措施主要有以下幾種：

a.反濾圍井法：該方法主要用于管涌集中出流的情況。根據所用材料的不同可以分為砂石反濾圍井、梢料反濾圍井和土工織物反濾圍井。當前使用較為常見的就是砂石反濾圍井，主要針對在土石堤壩背水位置產生的管涌現象。

b.反濾層壓蓋：此方法在料源比較充足的情況下可以優先考慮。具體做法是先清理鋪蓋內的雜物，然后對出水口進行填塞處理，鋪蓋上層蓋壓土袋或沙石，并做導滲處理。

c.蓄水反壓：此方法用于在坑塘和低洼地段產生管涌、距離堤壩近的位置出現管涌、大規模管涌群、大規模泥土流失等情況。

d.透水壓滲平臺：此方法具體做法是先在管涌發生的范圍內將軟泥、雜物清除，對較嚴重的管涌出口用磚、砂石、塊石等填塞；待水勢消殺后，再用透水性大的砂土修筑透水壓滲平臺。

e.水下管涌的搶護方法：對于在潭坑、水溝、池塘和洼地等水下出現的管涌，可以采用填塘、水下反濾、抬高坑塘水位等方法進行處理。當坑塘面積小，取土條件好時可以采用填塘壓蓋處理。當坑塘面積較大時，應采用水下反濾或抽水注塘抬高水位方法處理。

在目前的研究中，對于管涌修復的方案大多數是對管涌出口進行封堵，管涌進口以及管涌通道內的封堵方法研究甚少。其原因在于：①仍未有精確有效的設備探測管涌發生口；②對于管涌進口、通道內的封堵裝置無法滿足動水壓力條件下的強度、形狀等要求。且現有防治措施雖各有優點，可適應一定的工況，但大多具有工序復雜、靈活性欠佳、前期布置時間長和經濟性較差等問題。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種堤壩上游水力自尋式貫通型管涌封堵裝置、系統及方法，能夠自動探尋管涌進口，自動進入管涌通道，并對管涌口及通道進行有效自主封堵。

本發明為了實現上述目的，采用了以下方案：

裝置