YSP—3 型養水盆研制與應用

許志強

(武陟第一河務局 焦作 454950)

左勤學

(河南安瀾工程有限公司 焦作 454950)

李素芳

(武陟第一河務局 焦作 454950)

武陟第一河務局工程技術人員積極總結管涌險情搶護技術，針對無濾減壓圍井，即養水盆技術，在經過詳細調查研究、充分分析論證、嚴格設計計算的基礎上，研制出新一代養水盆——YSP—3 型養水盆，該養水盆具有一體化設計、使用簡單方便、控制險情迅速、節省人力物力、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保障。

1 養水盆的發展過程

養水盆(又稱減壓圍井)是在易于發生管涌的堤段，預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，當發生小的管涌或管涌群時，立即套好并按規定分層裝填濾料。這樣搶堵速度快，也能獲得較好的效果。這就是養水盆器具化的雛形。

武陟河務一局研制的“裝配式橡塑養水盆”和山東省德州齊河河務局研制的“便攜裝配式土工布減壓圍井(養水盆)”，是受傳統的無濾層水桶、汽油桶、大缸等搶護方法啟發、改進而成。它以裝配式取代了傳統養水盆排壘土袋形成圍井，可以稱為第二代養水盆。它改善了傳統養水盆搶護速度慢、修筑工程量大、閉氣效果差等缺點，是當時國內外養水盆先進技術的代表。經過十多年的使用，它自身的一些缺點也顯露出來。如存在需節節裝配、高處桶節裝配等困難，和在不同坡度上使用需用不同的底節、裝配節間，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，簡化養水盆搶護險情時的工序，提高搶護效果，武陟河務一局組織攻關技術小組，針對前面養水盆存在的問題，研制了YSP—3 型養水盆。

2 技術方案的論證和實現途徑

2.1 YSP—3 型養水盆的工作原理

養水盆的作用就是通過調整管道溢流器的高度，改變管涌滲流出口的動水壓力，防止滲透變形的發生。養水盆的實質就是利用連通器原理，通過抬高井內水位，減小水頭差，降低滲透壓力，制止滲透破壞，以穩定管涌險情。

YSP—3 型養水盆通過將滲水通過容器導入管道，然后調節管道高度，來調節臨背河水位差，達到調節動水壓力、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展，保證工程安全。

其工作原理流程如下圖所示:

YSP—3 型養水盆工作流程圖

2.2 YSP—3 型養水盆材料的特性

在YSP—3 型養水盆設計過程中，我們經過多材料、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 型養水盆底部密封

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

2.4 養水盆各種參數的設定

2.4.1 養水盆直徑的確定

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

2.4.2 養水盆高度的確定

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

2.5 YSP—3 型養水盆的結構

YSP—3 型養水盆采用封閉密封腔與柔性的軟管連接，在密封腔外側，增加裙邊，中間用加強筋連接，其作用有:?加強整個養水盆及密封腔的穩固性;?外側裙邊與內部腔體形成外側密封帶，以刺墻形式和底部土體結合，加強了養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，通過調整溢流器的高度，調節臨背河的水位差，控制涌水帶沙，遏制險情的發展。

2.6 養水盆使用方法

當發生管涌險情時，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，將養水盆扣在管涌出口處，在養水盆上部壓上適量土袋(以養水盆底部不出現滲水為止)，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，遏制險情的發展。

3 YSP—3 型養水盆應用特點

3.1 搶險迅速

YSP—3 型養水盆改變傳統的運砂裝袋、層層圍筑砂堤(或裝配圍井)、蓋砂填石延誤戰機的管涌搶險方法。采用密封腔扣壓出險點，6 寸軟管作為井壁，通過調節溢流器調節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 密封性優良

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

3.4 反濾層設計合理

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

在頂部井架加強筋內設置了土工布反濾腔(養水盆出水口處)，通過裝土工布，形成土工布反濾養水盆，進一步增強反濾導滲效果。

3.5 適應性強

YSP—3 型養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)取代了裝配式養水盆的裝配安裝，不用層層填筑(或節節安裝)井壁，減少安裝人工投入，極大地提高了養水盆裝配搶險速度，快速遏制了險情的發展，降低了勞動強度。

4 結 語

YSP—3 型養水盆的研制成功，實現了養水盆從傳統的土袋排壘修筑、現場節節裝配，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，實現了搶險技術器具化、快速化、專業化。為保證水利工程安全度汛，提供了設備保障。該成果榮獲2011年河南河務局應用技術類創新項目一等獎。