本發(fā)明涉及水壩潰口封堵，具體涉及一種水壩潰口封堵裝置、并行控制方法及其水壩封堵方法。

背景技術(shù)：

1、封堵決口主要有四大難題：①堤壩狹窄，不便展開多人力作業(yè)；②水深流急，沒(méi)有任何穩(wěn)固的作業(yè)平臺(tái)可依托；③懸空動(dòng)水植樁作業(yè)困難；④拋投物料快速成壩困難?，F(xiàn)有技術(shù)中封堵思路和設(shè)施存在以下缺陷：

2、(1)拋投物料法

3、拋投物料法是封堵潰口的常用方法。拋投的物料包括石籠、沙袋、沉船、卡車等。但從封堵效果看，由于物料在動(dòng)水中的穩(wěn)定性差，加之浮力作用，物料入水則被沖走，實(shí)際用料是計(jì)劃用料的1.5-3倍，不但浪費(fèi)巨大且拖延了堵口時(shí)間。決口很快寬達(dá)百余米，拋投物料法很難不受以上四大難題的困擾而實(shí)施困難。

4、(2)鋼木土石組合壩

5、鋼木土石組合壩就是將鋼管或木樁按一定密度植入決口底部，連接固定成樁框架，集中投袋裝碎石或沙袋以土石砌筑護(hù)坡從而形成擋水堤壩。植入鋼管或木樁，作業(yè)施工難度也很大，僅使用人工很難實(shí)施，非得借助大型作業(yè)機(jī)械。黃河水利委員會(huì)黃河水利科學(xué)研究院公開一種堤防潰口封堵新結(jié)構(gòu)(cn221721501u，公開日：2024年09月17日)，涉及封堵方法，步驟s1,向潰口內(nèi)拋投兩根包裹防沖刷薄膜的兩根管道,將防沖刷薄膜包覆裹護(hù)潰口表面；再向潰口內(nèi)拋投若干根管道用以引流；步驟s2,就地取土，用挖掘機(jī)、裝載機(jī)和自卸卡車制作和裝填土工包，快速進(jìn)行合龍；步驟s3，合龍完成后，在鋼管具有進(jìn)水網(wǎng)片6的一端的潰口1處拋投土袋，土袋順流堵塞口門中管道2進(jìn)口端，土袋將管道引流口封堵，向口門中倒入散土進(jìn)行閉氣。步驟s4：大堤外側(cè)修建月堤7，并抽取泥漿向月堤7中灌注，進(jìn)一步閉氣加固，自此完成潰口的搶險(xiǎn)封堵作業(yè)。該方法拋投土工包需要大量機(jī)械的協(xié)同快速作業(yè)，相對(duì)狹窄的堤壩，恐難以施展。

6、(3)現(xiàn)有技術(shù)多依靠工程車封堵

7、云南大學(xué)公開一種牽拉式堤壩潰口封堵裝置及其應(yīng)用方法(cn117051770a，公開日：2023年11月14日)，包括采用鋼管和浮桶捆扎漂浮平臺(tái)，將漂浮平臺(tái)兩端固定在潰口兩側(cè)的固定柱上；兩側(cè)的固定柱2上固定引導(dǎo)鋼絲繩4，引導(dǎo)鋼絲繩中部固定中心繩索11，中心繩索11另一端固定在漂浮平臺(tái)上，引導(dǎo)鋼絲繩4上套設(shè)土石袋6，每隔5-8袋土石袋6套設(shè)牽拉繩索5，牽拉繩索5上也套設(shè)土石袋6，牽拉繩索5另一端固定在漂浮平臺(tái)上。在漂浮平臺(tái)1、引導(dǎo)鋼絲繩4中間的空間繼續(xù)填充土石袋6，直至潰口被封堵。將其應(yīng)用于堤壩潰口封堵，不需要大型設(shè)備，施工成本低，封堵效果好。一段潰口的水壓集中在兩條中心繩索之間，難尋能夠承受這么大液體推力的繩索，不太實(shí)用。

8、綜上，本領(lǐng)域急需一種潰口封堵裝置，避免依賴大型機(jī)械設(shè)備施工作業(yè)，自動(dòng)實(shí)施封堵，僅少量人力參與，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，能高效地封堵堤壩潰口，是堤壩潰口領(lǐng)域急需解決的關(guān)鍵技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種水壩潰口封堵裝置并行控制方法及其水壩封堵方法，解決“避免依賴大型機(jī)械設(shè)備施工作業(yè)，裝置自動(dòng)實(shí)施封堵，少人工參與，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，能高效封堵堤壩潰口”的技術(shù)問(wèn)題。

2、本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種水壩潰口封堵裝置，包括

3、懸繩機(jī)構(gòu)，跨越潰口地設(shè)于兩側(cè)堤壩，包括平行并列設(shè)置的第一懸繩環(huán)和第二懸繩環(huán)，用于在潰口和堤壩之間輸送承載機(jī)構(gòu)；

4、承載機(jī)構(gòu)，設(shè)于懸繩機(jī)構(gòu)上，包括升降機(jī)構(gòu)，用于配合懸繩機(jī)構(gòu)以在裝載懸停狀態(tài)、送入狀態(tài)、堆垛懸停狀態(tài)和返回狀態(tài)之間順序輪換，在堆垛懸停狀態(tài)，通過(guò)升降機(jī)構(gòu)以將拋投石包送入潰口水下堆垛成壩；

5、堆垛機(jī)構(gòu)，設(shè)于承載機(jī)構(gòu)上，包括調(diào)整器和載重抓鉤，用于抓取、釋放拋投石包并將其堆垛在合適位置；

6、并行控制，所述并行控制電連接懸繩機(jī)構(gòu)、承載機(jī)構(gòu)和堆垛機(jī)構(gòu)，用于協(xié)調(diào)承載機(jī)構(gòu)和堆垛機(jī)構(gòu)完成并行堆垛成壩工作。

7、進(jìn)一步地，懸繩機(jī)構(gòu)包括兩組懸繩樁對(duì)，分別旋轉(zhuǎn)設(shè)有第一懸繩環(huán)和第二懸繩環(huán)，第一懸繩環(huán)和二懸繩環(huán)通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以等速方向運(yùn)行。

8、進(jìn)一步地，承載機(jī)構(gòu)還包括抓手條基，抓手條基長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置四個(gè)松緊抓手，第一懸繩環(huán)和第二懸繩環(huán)分別穿設(shè)在四個(gè)松緊抓手中，使得抓手條基垂直于懸繩移動(dòng)方向；通過(guò)兩個(gè)松緊抓手同時(shí)抓緊兩個(gè)沿同一方向移動(dòng)的懸繩，同時(shí)，另兩個(gè)松緊抓手松開懸繩，使得承載機(jī)構(gòu)處于送入狀態(tài)或返回狀態(tài)。

9、進(jìn)一步地，松緊抓手為導(dǎo)握機(jī)構(gòu)，導(dǎo)握機(jī)構(gòu)包括套筒主體、沿軸向設(shè)有兩導(dǎo)向器，兩導(dǎo)向器之間設(shè)有一握緊器，握緊器包括軸動(dòng)滑套、至少3個(gè)抓手指和滑道架，滑道架設(shè)有傾斜滑軌，抓手指滑動(dòng)設(shè)于滑道架的傾斜滑軌上，軸動(dòng)滑套螺紋配合于螺母套，螺母套連接伺服電機(jī)。

10、進(jìn)一步地，還包括懸停輔助，用于輔助承載機(jī)構(gòu)懸停于精確位置；懸停輔助包括懸停繩、動(dòng)滑輪、定滑輪、儲(chǔ)繩輥和懸停電機(jī)，動(dòng)滑輪固設(shè)于承載機(jī)構(gòu)的抓手條基，儲(chǔ)繩輥配合定滑輪可旋轉(zhuǎn)地固設(shè)于堤壩，懸停繩纏繞于儲(chǔ)繩輥并穿設(shè)于定滑輪、動(dòng)滑輪之間。

11、進(jìn)一步地，載重抓鉤連接調(diào)整器，載重抓鉤為液壓鉤手，液壓鉤手包括抓鉤三角、抓鉤和液壓致動(dòng)，液壓致動(dòng)豎直設(shè)置，抓鉤的抓鉤端可旋轉(zhuǎn)且左右軸對(duì)稱地設(shè)于液壓致動(dòng)兩側(cè)，至少兩個(gè)抓鉤的尾端連接聯(lián)動(dòng)塊，液壓致動(dòng)通過(guò)雙肘連桿連接聯(lián)動(dòng)塊，液壓致動(dòng)用于同時(shí)致動(dòng)兩側(cè)的多個(gè)抓鉤，使得其在釋放位置和勾起位置之間切換。

12、一種所述水壩潰口封堵裝置的并行控制方法，其特征在于，

13、s1，初始化隊(duì)列結(jié)構(gòu)

14、并行控制包括運(yùn)行隊(duì)列，運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)包括承載機(jī)號(hào)i、狀態(tài)信息、抓鉤狀態(tài)和最大堆垛位置；承載機(jī)號(hào)ii、狀態(tài)信息、抓鉤狀態(tài)和最大堆垛位置xmax；初始化運(yùn)行隊(duì)列，將錯(cuò)開一個(gè)狀態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)存入運(yùn)行隊(duì)列中；停止信號(hào)stop＝0；la＝1；la為堆垛層。

15、s2，最大堆垛位置xmax＝l/2，設(shè)置當(dāng)前層的左最小堆垛位置xmin1、右最小堆垛位置xmin2；l為總運(yùn)行距離l；

16、s3，執(zhí)行隊(duì)頭數(shù)據(jù)狀態(tài)：每間隔時(shí)間t隔，并行控制讀取一次運(yùn)行隊(duì)列的隊(duì)頭數(shù)據(jù)，根據(jù)隊(duì)頭數(shù)據(jù)，執(zhí)行相應(yīng)承載機(jī)號(hào)的承載機(jī)構(gòu)的狀態(tài)，直到該隊(duì)頭數(shù)據(jù)的狀態(tài)結(jié)束；兩個(gè)承載機(jī)構(gòu)的當(dāng)前狀態(tài)均結(jié)束時(shí)，該隊(duì)頭數(shù)據(jù)的狀態(tài)結(jié)束；執(zhí)行隊(duì)列操作，運(yùn)行隊(duì)列取出隊(duì)頭數(shù)據(jù)，存入暫存結(jié)構(gòu)b同時(shí)存入運(yùn)行隊(duì)列的隊(duì)尾；；

17、s4：判斷該層是否完成：讀取暫存結(jié)構(gòu)b的數(shù)據(jù)，判斷承載機(jī)構(gòu)i的xmax-xmin1＝0？且承載機(jī)構(gòu)ii的xmax-xmin2＝0？，是，la＝la+1，執(zhí)行步驟s2；否則，判斷停止信號(hào)stop＝0？，yes，則執(zhí)行s2；若stop＝1，則執(zhí)行s5。

18、s5：結(jié)束。

19、一種所述水壩潰口封堵裝置的并行控制方法，

20、s1，初始化隊(duì)列結(jié)構(gòu)

21、并行控制包括左隊(duì)列和右隊(duì)列；左隊(duì)列數(shù)據(jù)包括承載機(jī)號(hào)i、狀態(tài)信息、抓鉤狀態(tài)和最大堆垛位置；右隊(duì)列數(shù)據(jù)包括承載機(jī)號(hào)ii、狀態(tài)信息、抓鉤狀態(tài)和最大堆垛位置xmax；初始化左隊(duì)列和右隊(duì)列，將左隊(duì)列數(shù)據(jù)、右隊(duì)列數(shù)據(jù)分別按照狀態(tài)切換順序依次存入左隊(duì)列、右隊(duì)列中；停止信號(hào)stop＝0；la＝1；la為堆垛層；堆垛步幅step＝stw，stw為拋投石包的寬度。

22、s2，最大堆垛位置xmax＝l/2，設(shè)置當(dāng)前層的左最小堆垛位置xmin1、右最小堆垛位置xmin2；l為懸繩機(jī)構(gòu)的總運(yùn)行距離；

23、s3，執(zhí)行隊(duì)列頭的數(shù)據(jù)狀態(tài)：

24、(1)循環(huán)間歇檢測(cè)

25、每間隔時(shí)間t隔，并行控制讀取一次左隊(duì)列和右隊(duì)列的隊(duì)頭數(shù)據(jù)，根據(jù)隊(duì)頭數(shù)據(jù)，

26、執(zhí)行相應(yīng)承載機(jī)號(hào)的承載機(jī)構(gòu)的狀態(tài)；

27、if左隊(duì)列.狀態(tài)列＝1，且右隊(duì)列.狀態(tài)列＝1，間歇循環(huán)地檢測(cè)兩承載機(jī)構(gòu)之間的距離s；當(dāng)s小于2stw，改承載機(jī)構(gòu)之一的狀態(tài)為懸停等待，直到承載機(jī)構(gòu)另一的狀態(tài)為返回時(shí)，恢復(fù)承載機(jī)構(gòu)之一的送入狀態(tài)；

28、(2)切換狀態(tài)，當(dāng)收到運(yùn)行狀態(tài)結(jié)束信號(hào)，將左、右隊(duì)列的隊(duì)頭數(shù)據(jù)取出，存入暫存結(jié)構(gòu)b同時(shí)存入運(yùn)行隊(duì)列a的隊(duì)尾；

29、s4：判斷該層是否完成：讀取暫存結(jié)構(gòu)b的數(shù)據(jù)，判斷承載機(jī)號(hào)i的xmax-xmin1＝0？且承載機(jī)號(hào)ii的xmax-xmin2＝0？，la＝la+1，執(zhí)行步驟s2；否，則判斷停止信號(hào)stop＝0？，是，則執(zhí)行s2；若stop＝1，則執(zhí)行s5。

30、s5：結(jié)束。

31、一種水壩潰口快速封堵方法，包括以下步驟：

32、s1、潰口內(nèi)側(cè)前方設(shè)置水下暗圍堰；

33、視水深選擇合適高度的圍堰的子預(yù)制塊，暗圍堰頂部距離水面在1m以內(nèi)；

34、s2、碎石平底

35、利用上述水壩潰口快速堆壩裝置快速拋投碎石至潰口底部，直到筑成底平面；

36、s3、快速堆壩

37、利用水壩潰口堆垛裝置快速堆垛，形成矩形截面水壩；

38、s4、鋪設(shè)前預(yù)制板、封縫、后預(yù)制板

39、s5、頂注水泥漿

40、高壓水泥漿從頂部多個(gè)注漿管注入，水泥漿將水從碎石壩體的底部推出碎石包壩，直到從底部涌出水泥漿為止；

41、s6、待碎石包壩中的水泥凝固后，拆除水下暗圍堰。

42、進(jìn)一步地，s4包括如下步驟：

43、(1)鋪設(shè)前預(yù)制板，先在碎石包壩前側(cè)間隔錨固多根斜導(dǎo)軌，斜導(dǎo)軌底端旁設(shè)帶有錨孔的臺(tái)階，錨桿插入錨孔，水下作業(yè)利用手工旋轉(zhuǎn)錨桿頭將錨桿旋入地下，錨桿地下部分至少1m；前預(yù)制板通過(guò)導(dǎo)軌槽配合斜導(dǎo)軌并沿斜導(dǎo)軌傾斜向下滑入水底，多塊前預(yù)制板并排沿斜導(dǎo)軌滑入水底，相鄰前預(yù)制板之間設(shè)有工字型密封條；

44、(2)鋪設(shè)后預(yù)制板，待碎石包壩內(nèi)的水位降至較低水位時(shí)，在碎石包壩后側(cè)錨固多根斜導(dǎo)軌，斜導(dǎo)軌內(nèi)設(shè)錨孔，錨桿插入錨孔，利用旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)錨桿頭將錨桿旋入地下，錨桿地下部分至少1m；后預(yù)制板通過(guò)導(dǎo)軌槽配合斜導(dǎo)軌并沿斜導(dǎo)軌傾斜向下滑入水底；多塊后預(yù)制板并排沿斜導(dǎo)軌滑入水底，相鄰前預(yù)制板之間設(shè)有工字型密封條；

45、(3)鋪設(shè)頂預(yù)制板，在碎石包壩頂部鋪設(shè)頂預(yù)制板，相鄰頂預(yù)制板設(shè)置工字型密封條，頂預(yù)制板和前后預(yù)制板之間也設(shè)置轉(zhuǎn)角的工字型密封條，在碎石包壩與壩體鄰接部位的頂部設(shè)置多根注漿管。

46、一種水壩潰口封堵裝置、并行控制方法及其水壩封堵方法，通過(guò)懸繩機(jī)構(gòu)配合承載機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)四狀態(tài)依序轉(zhuǎn)變；懸繩機(jī)構(gòu)、承載機(jī)構(gòu)配合懸停輔助，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)位置懸停；

47、兩承載機(jī)構(gòu)配合并行算法，實(shí)現(xiàn)高效率堆垛，簡(jiǎn)單實(shí)用，具備實(shí)用價(jià)值。