YSP—3 型養(yǎng)水盆研制與應(yīng)用

許志強

(武陟第一河務(wù)局 焦作 454950)

左勤學(xué)

(河南安瀾工程有限公司 焦作 454950)

李素芳

(武陟第一河務(wù)局 焦作 454950)

武陟第一河務(wù)局工程技術(shù)人員積極總結(jié)管涌險情搶護技術(shù)，針對無濾減壓圍井，即養(yǎng)水盆技術(shù)，在經(jīng)過詳細調(diào)查研究、充分分析論證、嚴格設(shè)計計算的基礎(chǔ)上，研制出新一代養(yǎng)水盆——YSP—3 型養(yǎng)水盆，該養(yǎng)水盆具有一體化設(shè)計、使用簡單方便、控制險情迅速、節(jié)省人力物力、使用效果顯著等特點。提高了管涌險情搶護速度，達到“搶小、搶早”的搶護目的，為搶險成功提供了物質(zhì)保障。

1 養(yǎng)水盆的發(fā)展過程

養(yǎng)水盆(又稱減壓圍井)是在易于發(fā)生管涌的堤段，預(yù)先備好不同直徑的水桶、汽油桶、大缸等，在桶底事先鑿好排水孔，當(dāng)發(fā)生小的管涌或管涌群時，立即套好并按規(guī)定分層裝填濾料。這樣搶堵速度快，也能獲得較好的效果。這就是養(yǎng)水盆器具化的雛形。

武陟河務(wù)一局研制的“裝配式橡塑養(yǎng)水盆”和山東省德州齊河河務(wù)局研制的“便攜裝配式土工布減壓圍井(養(yǎng)水盆)”，是受傳統(tǒng)的無濾層水桶、汽油桶、大缸等搶護方法啟發(fā)、改進而成。它以裝配式取代了傳統(tǒng)養(yǎng)水盆排壘土袋形成圍井，可以稱為第二代養(yǎng)水盆。它改善了傳統(tǒng)養(yǎng)水盆搶護速度慢、修筑工程量大、閉氣效果差等缺點，是當(dāng)時國內(nèi)外養(yǎng)水盆先進技術(shù)的代表。經(jīng)過十多年的使用，它自身的一些缺點也顯露出來。如存在需節(jié)節(jié)裝配、高處桶節(jié)裝配等困難，和在不同坡度上使用需用不同的底節(jié)、裝配節(jié)間，底部滲漏嚴重、安裝速度不能滿足險情搶護速度等缺點。為解決上述問題，簡化養(yǎng)水盆搶護險情時的工序，提高搶護效果，武陟河務(wù)一局組織攻關(guān)技術(shù)小組，針對前面養(yǎng)水盆存在的問題，研制了YSP—3 型養(yǎng)水盆。

2 技術(shù)方案的論證和實現(xiàn)途徑

2.1 YSP—3 型養(yǎng)水盆的工作原理

養(yǎng)水盆的作用就是通過調(diào)整管道溢流器的高度，改變管涌滲流出口的動水壓力，防止?jié)B透變形的發(fā)生。養(yǎng)水盆的實質(zhì)就是利用連通器原理，通過抬高井內(nèi)水位，減小水頭差，降低滲透壓力，制止?jié)B透破壞，以穩(wěn)定管涌險情。

YSP—3 型養(yǎng)水盆通過將滲水通過容器導(dǎo)入管道，然后調(diào)節(jié)管道高度，來調(diào)節(jié)臨背河水位差，達到調(diào)節(jié)動水壓力、控制險情的作用。它無需修筑或裝配圍井，大大地提高了搶護速度，所以能快速控制險情的發(fā)展，保證工程安全。

其工作原理流程如下圖所示:

YSP—3 型養(yǎng)水盆工作流程圖

2.2 YSP—3 型養(yǎng)水盆材料的特性

在YSP—3 型養(yǎng)水盆設(shè)計過程中，我們經(jīng)過多材料、多方案對比，最終采用聚丙烯為原料。聚丙烯(Po1ypropy1ene，簡稱PP)具有較高的耐沖擊性，機械性質(zhì)強韌，使用輕便?？苟喾N有機溶劑和酸堿腐蝕，有很高的抗壓性能，可在常溫下使用50年。其具體性能指標見下表:

聚丙烯(PP)管材的性能指標表

2.3 YSP—3 型養(yǎng)水盆底部密封

為保證養(yǎng)水部底部封閉，要求養(yǎng)水盆和底部土體有很好的密封性。為適應(yīng)大于10m 高水頭的壓力，養(yǎng)水盆底部采用刺墻形式刺入底部土體20cm，經(jīng)搶險實踐驗證，其底部閉氣效果十分理想，遠優(yōu)于傳統(tǒng)的土袋壘成的圍井或搶修的背水月堤，大大地延長了養(yǎng)水盆底部滲徑，保證了底部密封的可靠性，提高了養(yǎng)水盆使用的水頭壓力。

2.4 養(yǎng)水盆各種參數(shù)的設(shè)定

2.4.1 養(yǎng)水盆直徑的確定

根據(jù)多年搶險資料統(tǒng)計，管涌口徑一般小于15cm。根據(jù)養(yǎng)水盆修筑原則，一般養(yǎng)水盆的內(nèi)徑為管涌口的10 倍左右，多管涌時四周也應(yīng)留出余地，以5倍直徑為宜。為方便使用，滿足險情搶護要求，將養(yǎng)水盆直徑確定為120cm，并制作少量直徑150～200cm的養(yǎng)水盆，作為較大口徑管涌時搶險使用。

2.4.2 養(yǎng)水盆高度的確定

養(yǎng)水盆的作用是控制涌水帶沙，留有滲流出路，防止?jié)B透破壞?？紤]到險情的復(fù)雜性、多樣性，在必要時需在養(yǎng)水盆內(nèi)充填反濾料，增加制止涌水帶沙的效果。所以養(yǎng)水盆的高度以滿足裝粗細兩層梢料反濾料高度，加上壓載密封下養(yǎng)水盆侵入土體深度，然后留有一定空間為宜。經(jīng)計算，養(yǎng)水盆的高度為:

2.5 YSP—3 型養(yǎng)水盆的結(jié)構(gòu)

YSP—3 型養(yǎng)水盆采用封閉密封腔與柔性的軟管連接，在密封腔外側(cè)，增加裙邊，中間用加強筋連接，其作用有:?加強整個養(yǎng)水盆及密封腔的穩(wěn)固性;?外側(cè)裙邊與內(nèi)部腔體形成外側(cè)密封帶，以刺墻形式和底部土體結(jié)合，加強了養(yǎng)水盆底部與土體的密封性能，增強了其底部承壓和閉氣能力。在軟管另一端連接一個溢流器，通過調(diào)整溢流器的高度，調(diào)節(jié)臨背河的水位差，控制涌水帶沙，遏制險情的發(fā)展。

2.6 養(yǎng)水盆使用方法

當(dāng)發(fā)生管涌險情時，先將管涌附近土體中樹根、磚石等雜物清理出去，并在管涌口四周按密封腔大小下挖10～15cm，將養(yǎng)水盆扣在管涌出口處，在養(yǎng)水盆上部壓上適量土袋(以養(yǎng)水盆底部不出現(xiàn)滲水為止)，將出口處和管道相連，管道另一端和溢流器相接，調(diào)整溢流器高度，保證出口處不出水或出清水，控制涌水帶沙，遏制險情的發(fā)展。

3 YSP—3 型養(yǎng)水盆應(yīng)用特點

3.1 搶險迅速

YSP—3 型養(yǎng)水盆改變傳統(tǒng)的運砂裝袋、層層圍筑砂堤(或裝配圍井)、蓋砂填石延誤戰(zhàn)機的管涌搶險方法。采用密封腔扣壓出險點，6 寸軟管作為井壁，通過調(diào)節(jié)溢流器調(diào)節(jié)軟管出口高度壅高水位的扣壓式搶險模式，極大地提高了搶險速度。

3.2 抗壓性能高

YSP—3 型養(yǎng)水盆腔體以厚度為12mm的聚丙烯為材料，采用熱融工藝制作而成，有優(yōu)良的抗壓性能，與腔體連接的軟管使用的是6 寸泥漿泵使用的輸漿管道，能抵抗超過50m的水頭壓力，提高了井壁的承壓能力和承受高水位的時間，極大地延長了其搶護險情時臨背河水位差范圍和高水位的時間。

3.3 密封性優(yōu)良

YSP—3 型養(yǎng)水盆頂端采用井字型加固筋配合底部的裙式設(shè)計，使頂部具有良好的承載能力。底部的裙式設(shè)計，不僅加強了養(yǎng)水盆的穩(wěn)定性，又加強了養(yǎng)水盆的底部密封。采用泥漿泵輸漿管道取代了裝配式養(yǎng)水盆的層層裝配安裝，沒有了節(jié)間縫隙，徹底解決了其節(jié)間漏水。通過在頂部壓放土袋等重物，完成養(yǎng)水盆自身的穩(wěn)定和底部密封，比裝配養(yǎng)水盆在外側(cè)修筑梯形擋土墻進行穩(wěn)定密封要簡單許多，極大地減輕了修筑擋土墻的勞動強度。

3.4 反濾層設(shè)計合理

YSP—3 型養(yǎng)水盆內(nèi)部設(shè)置了支承臺，在支承臺上放置木棍(或隔蓖)后，形成反梢料反濾腔。在安裝養(yǎng)水盆前在反濾料腔內(nèi)裝入梢料反濾料，形成梢料反濾養(yǎng)水盆，加強搶護管涌反濾效果。

在頂部井架加強筋內(nèi)設(shè)置了土工布反濾腔(養(yǎng)水盆出水口處)，通過裝土工布，形成土工布反濾養(yǎng)水盆，進一步增強反濾導(dǎo)滲效果。

3.5 適應(yīng)性強

YSP—3 型養(yǎng)水盆使用時將密封腔直接扣壓在漏洞、管涌出口處，對出險點地形要求小，適應(yīng)性強，平地、坡地全能搶護。而且搶護速度快、投工少。采用消防抗壓管(一般長度在20～25m)取代了裝配式養(yǎng)水盆的裝配安裝，不用層層填筑(或節(jié)節(jié)安裝)井壁，減少安裝人工投入，極大地提高了養(yǎng)水盆裝配搶險速度，快速遏制了險情的發(fā)展，降低了勞動強度。

4 結(jié) 語

YSP—3 型養(yǎng)水盆的研制成功，實現(xiàn)了養(yǎng)水盆從傳統(tǒng)的土袋排壘修筑、現(xiàn)場節(jié)節(jié)裝配，到一體式扣壓搶護，極大地加快了管涌及流土險情的搶護速度和搶護效果，實現(xiàn)了搶險技術(shù)器具化、快速化、專業(yè)化。為保證水利工程安全度汛，提供了設(shè)備保障。該成果榮獲2011年河南河務(wù)局應(yīng)用技術(shù)類創(chuàng)新項目一等獎。