一种智能可控模块化拼装式截流戗堤及其施工方法与流程

本发明涉及水利工程导流截流，具体涉及一种智能可控模块化拼装式截流戗堤及其施工方法。

背景技术：

1、截流是水利工程施工导流中的关键工序，其核心是通过构筑戗堤阻断河道主流，迫使水流改道至预设导流建筑物（如导流洞、导流明渠等），为主体工程创造干地施工条件。目前，水利工程中常用的截流戗堤主要为土石戗堤、钢板桩戗堤等固定式结构，这类戗堤在实际施工中存在诸多技术痛点，难以适应复杂水文、地质条件下的截流需求。

2、现有固定式结构截流戗堤的不足主要体现在以下几方面：

3、一是戗堤高度不可调节，只能按照预估水位设计施工，当汛期来水突然增大、水位骤升时，易发生戗堤漫溢、冲毁事故，截流安全风险极高；

4、二是结构固定，不可移动，截流过程中若戗堤进占方向、龙口位置出现偏差，只能通过大量抛填材料修正或彻底返工，不仅增加施工成本，还延误截流工期；

5、三是龙口流速不可控，随着戗堤进占，龙口逐渐缩窄，流速急剧增大，需抛填特大块石、混凝土四面体等重型材料才能抵御水流冲刷，合龙难度大、风险高；

6、四是适应性差，对于深水、大流量或水文变化剧烈的山区河流，河床及水流工况复杂，传统固定式戗堤易出现滑移、失稳现象，无法正常发挥截流作用；

7、五是施工智能化程度低，对于传统固定式戗堤，戗堤进占、水位监测、流速控制均依赖人工观测和经验指挥，在夜间、暴雨、急流等复杂工况下，观测精度低、响应滞后，易引发安全事故。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的一个或多个不足，本发明提供一种智能可控模块化拼装式截流戗堤及其施工方法，可在截流过程中根据工况变化动态调整戗堤高度、位置、姿态等，提高了截流施工的精准度和智能化，降低了截流施工难度和安全风险，并且施工效率高，工程成本低。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下一个或多个技术方案：

3、第一方面，提供一种智能可控模块化拼装式截流戗堤，包括：

4、戗堤主体，包括底层模块层与位于所述底层模块层上方的至少一层平堵模块层，所述底层模块层与所述平堵模块层装配连接；所述底层模块层包括若干拼接连接的底层模块，所述平堵模块层包括若干拼接连接的平堵模块，相邻所述底层模块和/或相邻所述平堵模块之间通过企口咬合结构拼接连接；所述底层模块与所述平堵模块内部均设有密封浮运舱；

5、升降支撑机构，设置于每个所述底层模块底部，其顶部与所述底层模块连接，底部与河床接触，用于独立伸缩调节各所述底层模块的高度以适应凹凸河床；

6、姿态定位移动机构，设置于每个所述底层模块和/或每个所述平堵模块内部，包括水下推进器、转向舵机与定位组件，用于动态调整各模块的平面位置、空间姿态以实现所述戗堤主体的整体移动与纠偏；

7、测控系统，包括数据采集模块、控制器、执行模块与预警模块，所述数据采集模块用于获取上下游水位、渗流压力、模块位移及倾斜姿态数据，所述控制器分别与所述数据采集模块、所述执行模块、所述预警模块电连接，用于接收所述数据采集模块采集的数据，经过分析处理后，向所述执行模块发送控制指令；所述执行模块分别与所述升降支撑机构、所述姿态定位移动机构电连接，用于执行所述控制器发送的控制指令，驱动对应机构完成动作。

8、优选的，每个所述姿态定位移动机构包括四个所述水下推进器、四个转向舵机以及定位组件，四个所述水下推进器分别布置于每个所述底层模块或每个所述平堵模块的周向侧边内部；每个所述转向舵机的固定端与所述底层模块或所述平堵模块固定连接，输出端与所述水下推进器传动连接，用于驱动水下推进器偏转以改变推力方向；所述定位组件设置于所述底层模块或所述平堵模块的顶面外侧，用于实时采集模块位置、高程与姿态数据；所述定位组件与所述控制器电连接；所述执行模块分别与所述姿态定位移动机构的所述水下推进器、所述转向舵机电连接。

9、优选的，所述升降支撑机构包括升降驱动电机，所述升降驱动电机的输出端与液压伸缩支腿传动连接；所述液压伸缩支腿底部安装有压力传感器，用于实时采集所述液压伸缩支腿与河床的接触压力数据；所述液压伸缩支腿上安装有限位传感器，用于监测所述液压伸缩支腿的伸缩量以避免伸缩过度；所述压力传感器、所述限位传感器均与所述控制器电连接；所述液压伸缩支腿的底部设有防滑承压底座，用于与河床接触，所述防滑承压底座底部设有防滑纹路，以增大摩擦。

10、优选的，所述底层模块与所述平堵模块之间设置有层间标准化接口，所述底层模块与所述平堵模块通过所述层间标准化接口插接连接；

11、和/或，所述戗堤主体包括多层平堵模块层时，相邻所述平堵模块层之间设置有层间标准化接口并通过所述层间标准化接口插接连接。

12、优选的，所述数据采集模块包括水位传感器、渗压传感器与位移传感器，所述水位传感器安装在所述戗堤主体的迎水面与背水面，用于实时采集河道的上下游水位数据；所述渗压传感器设置于各所述底层模块与所述平堵模块的底部与侧面接口处，用于实时采集渗流压力数据；所述位移传感器安装在所述底层模块与所述平堵模块上，用于实时采集各模块的水平位移与竖向沉降数据。

13、优选的，所述智能测控系统还包括预警模块，所述预警模块与所述控制器电连接，当所述数据采集模块采集的某一数据超过预设阈值时，所述预警模块接收所述控制器的指令发出声光预警信号，提醒工作人员及时处理。

14、优选的，所述截流戗堤还包括抗滑锚固机构，所述抗滑锚固机构包括可回收锚固桩与高强度钢丝绳，所述可回收锚固桩以可拆卸的方式固定安装在河床底部，所述高强度钢丝绳一端与所述可回收锚固桩固定连接，另一端与所述戗堤主体侧面固定连接。

15、优选的，所述高强度钢丝绳上安装有拉力传感器，所述拉力传感器与所述控制器电连接，用于实时检测所述高强度钢丝绳的拉力数据并发送到所述控制器。

16、优选的，所述截流戗堤还包括全封闭防渗结构，所述全封闭防渗结构包括环绕所述底层模块底部周边设置的底部闭环止水组件，所述底部闭环止水组件采用柔性充压止水囊，用于填充所述底层模块底部与河床之间的空隙，实现戗堤主体全断面底部与河床的紧密贴合，阻断底部集中渗漏。

17、优选的，所述底层模块层与所述平堵模块层和/或相邻所述平堵模块层之间设置有层间对接止水组件，所述层间对接止水组件采用橡胶止水带。

18、优选的，相邻所述底层模块和/或相邻所述平堵模块之间的拼接缝内设置有模块间拼接止水组件，所述模块间拼接止水组件采用遇水膨胀止水条。

19、优选的，所述可回收锚固桩采用螺纹式可拆卸钢管桩，便于安装和拆卸。

20、优选的，每个所述底层模块、每个所述平堵模块内部均设置有密封浮运舱，所述密封浮运舱为封闭式中空密闭腔体，用于为模块提供水上浮运浮力，同时调节模块吃水深度，减小升降支撑机构的竖向承载压力，辅助模块姿态调平。

21、优选的，所述柔性充压止水囊采用高强度耐磨氯丁橡胶制成，额定充压压力为0.2-0.4mpa。

22、第二方面，提供一种智能可控模块化拼装式截流戗堤的施工方法，应用于上述任一项所述的智能可控模块化拼装式截流戗堤，所述施工方法包括如下步骤：

23、施工准备：预制底层模块与平堵模块并试拼装；

24、底层模块就位与贴合：将底层模块转运至设计位置，通过姿态定位移动机构精准定位，启动升降支撑机构适配河床并贴合，安装锚固结构进行固定；

25、分层拼装与调试：从下往上逐层拼装平堵模块并密封，通过测控系统采集数据、设定阈值并调试控制功能；

26、截流作业与调控：实时监测各类数据，通过测控系统自动或手动调整戗堤位置、姿态及挡水高度，保障截流安全；

27、全断面合龙与加固：拼装平堵模块至设计挡水高程，完成合龙，调整锚固拉力并加固防渗结构；

28、戗堤拆卸与回收：大坝主体施工完成后，解除锚固结构，移动戗堤主体至回收区域，拆卸各底层模块、平堵模块及部件，清理施工痕迹。

29、采用上述技术方案，本发明的有益效果如下：

30、1、本发明中戗堤主体由底层模块层与平堵模块层构成标准化层间拼接结构，改变平堵模块层的装配数量即可调节戗堤主体的高度，可实现戗堤全断面分层快速加高，应对任意幅度的水位骤升工况，并且提高了戗堤加高施工效率，可达到传统抢筑子堰施工的20倍以上，解决了水位突涨引发的漫溢、溃决风险，截流施工安全系数大幅提升。

31、2、本发明设置有姿态定位移动机构，可通过调整水下推进器、转向舵机与定位组件配合实现每个底层模块或平堵模块位置、空间姿态的动态调整，从而实现戗堤主体的整体位置移动以及轴线偏差、拼装误差的精准修正，无需大量补抛材料或返工，有效提高了戗堤施工精度和施工效率，同时相比于传统固定式戗堤实现截流施工成本降低40%以上，工期缩短50%以上。

32、3、本发明通过升降支撑机构独立伸缩调节每个底层模块的高度，可以适配河床凹凸起伏、基岩裸露、砂卵石坑洼、软基沉降等复杂地形，自适应贴合河床，保证全断面模块底部均匀受力，提高了截流戗堤的适应性和稳定性。

33、4、本发明通过抗滑锚固机构进一步固定戗堤主体的平面位置，利用可回收锚固桩和高强度钢丝绳抵抗水流推力，防止戗堤在水流作用下发生滑移、偏移，并且所有锚固部件均可完整拆卸回收，重复利用，进一步降低了施工成本。

34、5.本发明的施工方法通过全断面分层均匀拼装平堵模块以将戗堤主体抬升的平堵工艺，避免了传统立堵施工的集中高流速龙口，使得水流能量均匀分散，合龙阶段无急剧放大的冲击流速，无需抛填特大块石、混凝土四面体等重型材料，实现合龙作业平稳可控，降低了戗堤施工难度。