注水式堵水气囊及其使用方法
技术领域
本发明专利涉及堵水设备的技术领域，具体而言，涉及注水式堵水气囊及其使用方法。
背景技术
随着城市化建设步伐加快，大口径、超大口径输水管成了名副其实的城市大动脉。而在这些大口径、超大口径输水管线事故抢修中，由于管道中存有污水，使得管道修复或更换作业无法正常进行，为了方便施工，一般情况下将事故段两端水流进行阻断并导流，形成一个安全、可靠的施工空间。
传统的方法有两种，第一种是在两端砌筑封堵墙或者利用堆沙袋的方法来阻断水流，但在高水头下，这种传统的方法并不能快速、有效地堵住水流，并且工人在很多种情况下是在水下作业，施工十分不便，拆除时也不便并且还会伴随大量的残余垃圾对水造成二次污染，量大时还可能出现管道堵塞的现象；第二种是采用气囊堵水技术，但目前工程中比较成熟的是300mm以下的管道封堵气囊，在1600mm以上大口径的管道封堵气囊实际应用中极少，一方面气囊受到的水压力随着管径的增大而成几何级数增加，另一方面大口径气囊所能承受的水头压力反而降低。
因此，先亟待需要一种堵水装置，能将事故段两端水流进行阻断并导流，形成一个安全、可靠的施工空间。
发明内容
本发明的目的在于提供注水式堵水气囊及其使用方法，通过往气囊体中注水，增加气囊体自身重量及水对气囊体侧壁的水压，来增加气囊体与输水管道内壁之间的摩擦力，从而提高承受高水头作用下的水压力的能力，旨在解决现有技术中不能快速、有效地堵住水流，并且工人在很多种情况下是在水下作业，施工十分不便，拆除时也不便并且还会伴随大量的残余垃圾对水造成二次污染的问题。
本发明是这样实现的，注水式堵水气囊的使用方法，具体包括如下步骤：
S1、连接三相电源、调试空气压缩机并检查空气压缩机气压表至正常气压，水压车、气泵准备，检查气嘴、管接头的密封性，医用氧气表加气管与空气压缩机连接好当应急气源用；
S2、潜水员进入输水管道进行水下探摸，并检查输水管道内是否有杂物毛刺，并做清理至符合气囊体安装条件；
S3、检查注水式堵水气囊表面是否干净，有无附着污物，是否完好无损，充少量气检查配件及气囊体有无漏气的地方，确定正常方可进入输水管道内进行封堵作业；
S4、将连接好的注水式堵水气囊里面的空气排出，竖着卷起来，通过输水管道的检查口放入，达到指定位置后，即可通过水车加压往气囊体内注水，注水到气囊体的75-80％后，再往气囊体里充气，充气至规定的使用压力即可，并保持气压稳定无变化；
S5、充气至气囊体基本饱满且气囊体紧贴输水管道内壁，无渗水情况或少量渗水且满足施工要求时关闭阀门，并保持20-30min内压力控制表保持与气泵连接，观察气囊体内部压力的数据变化情况，无变化，即可操作下一步；
S6、抽排气囊体封堵段至下游段管道内的水，在下游堵水气囊体的前部设置二次截水装置；
S7、施工过程每隔半个小时检查气压表，气压不足时及时补充，气压泄压过快要及时上报并停止施工作业；
S8、输水管道修复完成后，拆除气囊体与二次截水装置，并清理干净现场，进行输水管道的恢复。
进一步地，在S3中，检查有无漏气包括：检查配件是否漏气，首先对气囊体附属充气配件进行连接，连接完毕后做工具检查是否有泄漏处。
进一步地，检查有无漏气还包括：检查气囊体是否漏气，将气囊体伸展开，用附属配件连接进行充气，充气充到基本饱满为止，压力表指针达到0.03Mpa关掉止气阀，用肥皂水均匀涂在气囊体的表面上，观察是否有漏气的地方。
进一步地，在S6中，所述二次截水装置包括设置在输水管道底部的第一挡墙，所述第一挡墙的上部设置有第二挡墙，在第二挡墙的上部平行设置有多个泄水管，且在所述泄水管的上部设置有第三墙体。
进一步地，所述二次截水装置的施工方法包括以下步骤：
S1：在输水管道底部砌筑1500mm宽的第一挡墙，直至砌到高度为输水管道直径一半；
S2：在第一挡墙上部砌筑1200mm宽的第二挡墙，再砌至输水管道直径2/3的高度；
S3：在第二挡墙上部砌筑800mm宽的第三挡墙，直至第三挡墙与输水管道上壁贴合；
S4：将加工好的泄水管及阀门同步安装在第三挡墙中部位置，并用水泥与泡化碱拌制快凝水泥立即进行泄水管底垫实与压实。
进一步地，所述快凝水泥拌制到凝固时间为0.5-1min，以防污水水流造成水泥离析而影响封堵效果。
进一步地，在S8中，拆除二次截水装置时，需要检查气囊体内部压力的数据变化情况，若稳定，则首先拆除二次截水装置，拆除后，将残余的垃圾清理干净，再对气囊体进行缓慢的泄气，泄气完成后将气囊体中的内腔水抽出，然后用铁钩勾住吊环，潜水员下井配合将气囊体从输水管道中取出，即完成拆卸。
与现有技术相比，本发明提供的注水式堵水气囊及其使用方法，具备如下有益效果：
(1)通过往气囊体中注水，增加气囊体自身重量及水对气囊体侧壁的水压，来增加气囊体与输水管道内壁之间的摩擦力，从而提高承受高水头作用下的水压力的能力，并且注水相当于减小气囊体内部空间，从而减小充气量，来达到降低气囊体重心的效果，增加气囊体的稳定性，同时还可以抵消高水头输水管中部分水头压力，通过在气囊体中注水可增加安全性，在充气过程中气囊体被划破或输水管道修复完成后放气过程中，由于气囊体中有水压的原因，气囊不会因为瞬间泄气而被高水头水压导致的气囊滑脱，会有一个缓冲的时间；
(2)通过注水式堵水气囊以及二次截水装置，确保人员、设备进入大口径及高水头作用下的输水管道内施工安全，保障安全文明施工，且能够实现排水管内干净无污水的施工环境，实现修补过程的简单化，提高修复效率，保证修补质量。
注水式堵水气囊，包括气囊体，所述气囊体的一侧中部连接有软管，所述软管的一端连接有三通，所述三通的上下连接端均连接有进出机构。
所述进出机构包括设置在三通的上部连接口的第一连接管，所述第一连接管上设有第一开关阀门，所述三通的下部连接口设置有第二连接管，所述第二连接管上设置有第二开关阀门。
所述软管的两侧均设置有拉杆，所述拉杆的一端连接气囊体，且另一端连接有吊环。
附图说明
图1是本发明提供的注水式堵水气囊的结构示意图；
图2是本发明提供的注水式堵水气囊的使用场景图；
图3是本发明提供的二次截水装置的砌筑结构图。
图中：1-气囊体、2-拉杆、3-吊环、4-第一连接管、5-第一开关阀门、6-三通、7-软管、8-第二连接管、9-第二开关阀门、10-气囊体内腔、11-输水管道、12-二次截水装置、13-内腔水、14-泄水管。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例1
参照图2-3所示，注水式堵水气囊的使用方法，具体包括如下步骤：
S1、连接三相电源、调试空气压缩机并检查空气压缩机气压表至正常气压，水压车、气泵准备，检查气嘴、管接头的密封性，医用氧气表加气管与空气压缩机连接好当应急气源用；
S2、潜水员进入输水管道11进行水下探摸，并检查输水管道11内是否有杂物毛刺，并做清理至符合气囊体1安装条件；
S3、检查注水式堵水气囊表面是否干净，有无附着污物，是否完好无损，充少量气检查配件及气囊体1有无漏气的地方，确定正常方可进入输水管道11内进行封堵作业；
S4、将连接好的注水式堵水气囊里面的空气排出，竖着卷起来，通过输水管道11的检查口放入，达到指定位置后，即可通过水车加压往气囊体1内注水，注水到气囊体1的75％后，再往气囊体1里充气，充气至规定的使用压力即可，并保持气压稳定无变化；
S5、充气至气囊体1基本饱满且气囊体1紧贴输水管道11内壁，无渗水情况或少量渗水且满足施工要求时关闭阀门，并保持20min内压力控制表保持与气泵连接，观察气囊体1内部压力的数据变化情况，无变化，即可操作下一步；
S6、抽排气囊体1封堵段至下游段管道内的水，在下游堵水气囊体1的前部设置二次截水装置12；
S7、施工过程每隔半个小时检查气压表，气压不足时及时补充，气压泄压过快要及时上报并停止施工作业；
S8、输水管道11修复完成后，拆除气囊体1与二次截水装置12，并清理干净现场，进行输水管道11的恢复。
在S3中，检查有无漏气包括：检查配件是否漏气，首先对气囊体1附属充气配件进行连接，连接完毕后做工具检查是否有泄漏处，检查气囊体1有无漏气是将气囊体1伸展开，用附属配件连接进行充气，充气充到基本饱满为止，压力表指针达到0.03Mpa关掉止气阀，用肥皂水均匀涂在气囊体1的表面上，观察是否有漏气的地方。
在S6中，所述二次截水装置12包括设置在输水管道11底部的第一挡墙，所述第一挡墙的上部设置有第二挡墙，在第二挡墙的上部平行设置有多个泄水管14，且在所述泄水管14的上部设置有第三墙体。
所述二次截水装置12的施工方法包括以下步骤：
S1：在输水管道11底部砌筑1500mm宽的第一挡墙，直至砌到高度为输水管道11直径一半；
S2：在第一挡墙上部砌筑1200mm宽的第二挡墙，再砌至输水管道11直径2/3的高度；
S3：在第二挡墙上部砌筑800mm宽的第三挡墙，直至第三挡墙与输水管道11上壁贴合；
S4：将加工好的泄水管14及阀门同步安装在第三挡墙中部位置，并用水泥与泡化碱拌制快凝水泥立即进行泄水管底垫实与压实。
所述快凝水泥拌制到凝固时间为0.5min，以防污水水流造成水泥离析而影响封堵效果。
在S8中，拆除二次截水装置12时，需要检查气囊体1内部压力的数据变化情况，若稳定，则首先拆除二次截水装置12，拆除后，将残余的垃圾清理干净，再对气囊体1进行缓慢的泄气，泄气完成后将气囊体1中的内腔水13抽出，然后用铁钩勾住吊环3，潜水员下井配合将气囊体1从输水管道11中取出，即完成拆卸。
参照图1，注水式堵水气囊，包括气囊体1，所述气囊体1的一侧中部连接有软管7，所述软管7的一端连接有三通6，所述三通6的上下连接端均连接有进出机构。
所述进出机构包括设置在三通6的上部连接口的第一连接管4，所述第一连接管4上设有第一开关阀门5，第一连接管4用于充排气体，第一开关阀门5起到封闭第一连接管4作用，所述三通6的下部连接口设置有第二连接管8，所述第二连接管8上设置有第二开关阀门9，第二连接管8用于充排水，第二开关阀门9起到封闭第二连接管8作用。
气囊体1内部设置有气囊体内腔10，气囊体1在使用时，一般气囊体内腔10的上部装空气，下部装载内腔水13。
软管7的两侧均设置有拉杆2，所述拉杆2的一端连接气囊体1，且另一端连接有吊环3。
实施例2
参照图2-3所示，注水式堵水气囊的使用方法，具体包括如下步骤：
S1、连接三相电源、调试空气压缩机并检查空气压缩机气压表至正常气压，水压车、气泵准备，检查气嘴、管接头的密封性，医用氧气表加气管与空气压缩机连接好当应急气源用；
S2、潜水员进入输水管道11进行水下探摸，并检查输水管道11内是否有杂物毛刺，并做清理至符合气囊体1安装条件；
S3、检查注水式堵水气囊表面是否干净，有无附着污物，是否完好无损，充少量气检查配件及气囊体1有无漏气的地方，确定正常方可进入输水管道11内进行封堵作业；
S4、将连接好的注水式堵水气囊里面的空气排出，竖着卷起来，通过输水管道11的检查口放入，达到指定位置后，即可通过水车加压往气囊体1内注水，注水到气囊体1的80％后，再往气囊体1里充气，充气至规定的使用压力即可，并保持气压稳定无变化；
S5、充气至气囊体1基本饱满且气囊体1紧贴输水管道11内壁，无渗水情况或少量渗水且满足施工要求时关闭阀门，并保持30min内压力控制表保持与气泵连接，观察气囊体1内部压力的数据变化情况，无变化，即可操作下一步；
S6、抽排气囊体1封堵段至下游段管道内的水，在下游堵水气囊体1的前部设置二次截水装置12；
S7、施工过程每隔半个小时检查气压表，气压不足时及时补充，气压泄压过快要及时上报并停止施工作业；
S8、输水管道11修复完成后，拆除气囊体1与二次截水装置12，并清理干净现场，进行输水管道11的恢复。
在S3中，检查有无漏气包括：检查配件是否漏气，首先对气囊体1附属充气配件进行连接，连接完毕后做工具检查是否有泄漏处，检查气囊体1有无漏气是将气囊体1伸展开，用附属配件连接进行充气，充气充到基本饱满为止，压力表指针达到0.03Mpa关掉止气阀，用肥皂水均匀涂在气囊体1的表面上，观察是否有漏气的地方。
在S6中，所述二次截水装置12包括设置在输水管道11底部的第一挡墙，所述第一挡墙的上部设置有第二挡墙，在第二挡墙的上部平行设置有多个泄水管14，且在所述泄水管14的上部设置有第三墙体。
所述二次截水装置12的施工方法包括以下步骤：
S1：在输水管道11底部砌筑1500mm宽的第一挡墙，直至砌到高度为输水管道11直径一半；
S2：在第一挡墙上部砌筑1200mm宽的第二挡墙，再砌至输水管道11直径2/3的高度；
S3：在第二挡墙上部砌筑800mm宽的第三挡墙，直至第三挡墙与输水管道11上壁贴合；
S4：将加工好的泄水管14及阀门同步安装在第三挡墙中部位置，并用水泥与泡化碱拌制快凝水泥立即进行泄水管底垫实与压实。
所述快凝水泥拌制到凝固时间为1min，以防污水水流造成水泥离析而影响封堵效果。
在S8中，拆除二次截水装置12时，需要检查气囊体1内部压力的数据变化情况，若稳定，则首先拆除二次截水装置12，拆除后，将残余的垃圾清理干净，再对气囊体1进行缓慢的泄气，泄气完成后将气囊体1中的内腔水13抽出，然后用铁钩勾住吊环3，潜水员下井配合将气囊体1从输水管道11中取出，即完成拆卸。
注水式堵水气囊的结构与实施例1相同。
本发明的使用方法能够加快对输水管道11的维修时长，提高10-15％的检修效率，具体如下，通过往气囊体1中注水，增加气囊体1自身重量及水对气囊体1侧壁的水压，来增加气囊体1与输水管道11内壁之间的摩擦力，从而提高承受高水头作用下的水压力的能力，并且注水相当于减小气囊体1内部空间，从而减小充气量，来达到降低气囊体1重心的效果，增加气囊体1的稳定性，同时还可以抵消高水头输水管中部分水头压力，通过在气囊体1中注水可增加安全性，在充气过程中气囊体1被划破或输水管道11修复完成后放气过程中，由于气囊体1中有水压的原因，气囊不会因为瞬间泄气而被高水头水压导致的气囊滑脱，会有一个缓冲的时间，因此保证注水式堵水气囊在输水管道11内部的稳定性；
另外通过注水式堵水气囊以及二次截水装置12，确保人员、设备进入大口径及高水头作用下的输水管道11内施工安全，保障安全文明施工，且能够实现排水管内干净无污水的施工环境，实现修补过程的简单化，提高修复效率，保证修补质量。
本实施例中，整个操作过程可由电脑控制，加上PLC等等，实现自动化运行控制，且在各个操作环节中，可以通过设置传感器，进行信号反馈，实现步骤的依序进行，这些都是目前自动化控制的常规知识，在本实施例中则不再一一赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
