本实用新型涉及浅水域混凝土缺陷修复技术领域，具体涉及一种应用于浅水域混凝土缺陷修复的水下盾式沉箱。
背景技术：
水工混凝土输水渠道等，由于受到水流因素、天气因素、以及其它因素的影响，造成混凝土输水渠道表层混凝土产生剥离、冻融、裂缝等缺陷。针对浅水域水下混凝土缺陷涉水处理问题，目前施工中常采取两种措施：(1)使用水下混凝土等缺陷修复材料；(2)通过降低水位、建造围堰等方法人为创造“干燥”作业环境。前者涉及的大部分修复材料存在水中黏聚性差、与旧混凝土面的粘结性和铺展性差、施工难度大、质量无法保证等缺点；而后者来说，现有设备结构复杂，综合造价和施工成本高；灵活性差，转运不便；而且设备与基面贴合性差，止水密封效果不理想。
此外，现有的围堰设备中，浮力调节结构主要借助浮桶等装置实现，为满足施工要求，设备需要配置较多的浮筒，导致安装更换不方便，且配重分布不均匀，一定程度上影响围堰设备在水中的安全性、稳定性以及密封效果。
技术实现要素：
本实用新型为解决现有技术的不足，提供了一种安全性、稳定性、密封性好，应用于浅水域混凝土缺陷修复的水下盾式沉箱，使其能够有效满足实际施工的需要。
为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
一种应用于浅水域混凝土缺陷修复的水下盾式沉箱，包括箱体、设置在箱体侧面的浮力调节结构和设置在箱体底部的密封止水结构；所述浮力调节结构包括与箱体侧壁连接的硬质管、设置在硬质管内部的柔性气囊以及设置在柔性气囊与硬质管之间的支撑架，硬质管与柔性气囊之间形成体积可调的储水腔；所述硬质管上设置有充水装置和排水装置，所述柔性气囊上设置有充气装置和排气装置；所述充水装置上连接有水泵，所述充气装置上连接有气泵；所述密封止水结构包括设置在箱体底部的卡槽、设置在卡槽内上部的水带、设置在卡槽内底部的柔性止水带以及与水带连接的压力泵。
进一步的，所述箱体的顶部端面呈u形，箱体的一端为半椭圆形曲面。
进一步的，所述箱体的内壁以及外壁上均设置有硬质管，硬质管通过卡箍与箱体进行固定。
进一步的，所述硬质管由直形和弯曲的管道拼接而成，管道的两端均设置有环形连接部，相邻的管道之间通过抱箍实现连接。
进一步的，所述抱箍由两个半圆形卡环组成，半圆形卡环上设置有与环形连接部匹配的锥形槽；相邻的两个管道对接后，抱箍卡设在两个管道的接缝处，管道的环形连接部卡设在卡环的锥形槽内。
进一步的，所述箱体的顶部设置有加强吊运结构，所述加强吊运结构包括第一钢管、第二钢管、第三钢管、第四钢管和吊环；第一钢管与第二钢管相互平行，第一钢管和第二钢管的两端均与箱体固定；第三钢管以及第四钢管的一端与第一钢管的中部固定，第三钢管以及第四钢管的另一端与第二钢管的端部固定；所述吊环设置在第一钢管的中部。
进一步的，所述支撑架包括支撑环和支撑杆，支撑架沿着硬质管长度方向均匀分布在硬质管内，所述支撑环通过支撑杆与硬质管内壁连接；所述柔性气囊沿着硬质管的长度方向分部并穿设在支撑环内。
进一步的，所述卡槽的底部敞开，卡槽的截面呈矩形或倒梯形。
有益效果在于：本实用新型设计新颖、结构合理，适用性及施工操作性强，可满足不同的浅水区域混凝土缺陷修复作业；实际使用过程中通过调节硬质管储水腔内水量的变化实现沉箱的下沉和上浮，沉箱内外侧均布置有浮力调节结构，整个沉箱受力分布均匀，在水中安全性和稳定性好；本实用新型结构简单，克服了已有沉箱设备转运困难的缺点，借助一般小型吊装设备(如汽车吊)就可对其进行转运，可节省15-20％的转运时间，提高了施工效率，缩短工期；本实用新型投资较少，整体设备的综合造价低；此外，本实用新型密封止水效果好，无渗漏现象，提供干作业环境，能够有效满足实际施工的需要。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型的俯视图；
图2是本实用新型中浮力调节结构的俯视图；
图3是本实用新型中浮力调节结构的侧视图；
图4是本实用新型中硬质管相互连接的结构示意图；
图5是本实用新型中抱箍的主视图；
图6是图5中沿a-a线的剖视图；
图7是本实用新型中密封止水结构的示意图；
图8是本实用新型中箱体的结构示意图。
附图标记说明如下：
图中：1、箱体；2、浮力调节结构；3、密封止水结构；4、加强吊运结构；401、第一钢管；402、第二钢管；403、第三钢管；404、第四钢管；5、硬质管；6、卡箍；7、柔性气囊；8、支撑架；9、支撑环；10、支撑杆；11、抱箍；12、气泵；13、水泵；14、充水装置；15、排水装置；16、充气装置；17、排气装置；18、储水腔；19、吊环；20、卡槽；21、水带；22、柔性止水带；23、管道；2301、环形连接部；24、压力泵；25、卡环；26、锥形槽；27、螺栓。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
参见图1-图8所示，本实用新型提供了一种应用于浅水域混凝土缺陷修复的水下盾式沉箱，包括箱体1、设置在箱体1侧面的浮力调节结构2和设置在箱体1底部的密封止水结构3；所述浮力调节结构2包括与箱体1侧壁固定的硬质管5、设置在硬质管5内部的柔性气囊7以及设置在柔性气囊7与硬质管5之间的支撑架8，硬质管5与柔性气囊7之间形成体积可调的储水腔18；所述硬质管5上设置有充水装置14和排水装置15，所述柔性气囊7上设置有充气装置16和排气装置17；所述充水装置14上连接有水泵13，所述充气装置16上连接有气泵12；所述密封止水结构3包括设置在箱体1底部的卡槽20、设置在卡槽20内上部的水带21、设置在卡槽20内底部的柔性止水带22以及与水带21连接的压力泵24；参见图7所示，所述卡槽20的底部敞开，卡槽20的截面呈矩形；作为优选的实施方式，卡槽20的截面也可以为倒梯形，此时卡槽20下端的宽度小于其上端的宽度。
参见图1和图8所示，本实用新型中所述箱体1的顶部端面呈u形，箱体1的一端为半椭圆形曲面。从流体力学的角度出发，箱体1的一端设计成半椭圆形曲面，可以降低水流对箱体1的冲击力，提高箱体1在水中的结构稳定性和平衡性。为了确保箱体1的配重和浮力满足要求且分布均匀，所述箱体1的内壁以及外壁上均设置有硬质管5，硬质管5通过卡箍6与箱体1进行固定。
本实用新型中，所述硬质管5由直形和弯曲的管道23拼接而成，易于安装、拆卸、维修；管道23的两端均设置有环形连接部2301，相邻的管道23之间通过抱箍11实现连接。管道23的端部设置有楔形结构，相邻管道23的端部相连接时，设置的楔形结构易于紧固，密封止水效果较好，不会造成内部液体发生渗漏。所述抱箍11由两个半圆形卡环25以及一个连接件组成，所述的连接件可以为螺栓27，两个半圆形卡环25之间通过螺栓27连接，半圆形卡环25上设置有与环形连接部2301匹配的锥形槽26；相邻的两个管道23对接后，抱箍11卡设在两个管道23的接缝处，管道23的环形连接部2301卡设在卡环25的锥形槽26内，卡环25远离螺栓27的一端可以利用铁丝固定。
为了进一步提高箱体1的结构强度，从力学和实际应用的角度出发，本实用新型中箱体1的顶部设置有加强吊运结构4，所述加强吊运结构4包括第一钢管401、第二钢管402、第三钢管403、第四钢管404和吊环19；第一钢管401与第二钢管402相互平行，第一钢管401和第二钢管402的两端均与箱体1的顶部固定；第三钢管403以及第四钢管404的一端与第一钢管401的中部固定，第三钢管403以及第四钢管404的另一端与第二钢管402的端部固定，第二钢管402、第三钢管403和第四钢管404呈三角形分布；在第一钢管401的中部设置吊环19，以便于吊运和转移。
本实用新型中，所述支撑架8包括支撑环9和支撑杆10，支撑架8沿着硬质管5长度方向均匀分布在硬质管5内，所述支撑环9通过支撑杆10与硬质管5内壁连接；所述柔性气囊7沿着硬质管5的长度方向分部并穿设在支撑环9内，通过支撑环9实现柔性气囊7位置的固定。
本实用新型中浮力调节结构2和密封止水结构3的工作原理如下：
硬质管5与柔性气囊7之间存在体积可调的储水腔18，当本实用新型移至处理水域后，将柔性气囊7的排气装置17打开，同时开动水泵13通过充水装置14对硬质管5进行充水，随着柔性气囊7内气体不断被排出，柔性气囊7与硬质管5之间的储水腔18逐渐变大，储水腔18内水量增加，沉箱的配重增大，使得沉箱不断下沉，直至卡槽20底部与河道基面贴合，并停止排气充水。当卡槽20底部与基面贴合后，开动压力泵24对水带进行充水，水带21体积产生膨胀并挤出柔性止水带22，使得柔性止水带22与基面产生紧密贴合，达到良好密封止水效果；接着启动水泵13将沉箱所围水域进行外排，直至出现作业面，若沉箱止水密封效果较好，对缺陷混凝土进行修复处理；若止水密封效果不理想，可对硬质管5继续充水，进一步增加沉箱配重，直至沉箱密封止水效果良好。
渠道边坡的缺陷处理结束后，对沉箱进行上浮操作，打开水带的排水阀对水带进行排水，由于水带内储水被排出使得柔性止水带22恢复原状，然后开启排水装置15，同时开动气泵12对柔性气囊7进行充气，随着柔性气囊7的体积不断增大，导致储水腔18的空间逐渐缩小，储水腔18内存水不断被排出，使沉箱整体重量降低，在浮力作用下，沉箱上浮至水面，最后通过吊环19将沉箱吊运、转移至下一工作面。
本实用新型设计新颖、结构合理，适用性及施工操作性强，可满足不同的浅水区域混凝土缺陷修复作业；实际使用过程中通过调节硬质管5储水腔18内水量的变化实现沉箱的下沉和上浮，沉箱内外侧均布置有浮力调节结构2，整个沉箱受力分布均匀，在水中安全性和稳定性好；本实用新型结构简单，克服了已有沉箱设备转运困难的缺点，借助一般小型吊装设备(如汽车吊)就可对其进行转运，可节省15-20％的转运时间，提高了施工效率，缩短工期；投资少，整体设备的综合造价低，与同类型设备相比，综合成本降低20％左右；此外，本实用新型密封止水效果好，无渗漏现象，提供干作业环境，能够有效满足实际施工的需要。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
1.一种应用于浅水域混凝土缺陷修复的水下盾式沉箱，包括箱体、设置在箱体侧面的浮力调节结构和设置在箱体底部的密封止水结构，其特征在于:所述浮力调节结构包括与箱体侧壁连接的硬质管、设置在硬质管内部的柔性气囊以及设置在柔性气囊与硬质管之间的支撑架，硬质管与柔性气囊之间形成体积可调的储水腔；所述硬质管上设置有充水装置和排水装置，所述柔性气囊上设置有充气装置和排气装置；所述充水装置上连接有水泵，所述充气装置上连接有气泵；所述密封止水结构包括设置在箱体底部的卡槽、设置在卡槽内上部的水带、设置在卡槽内底部的柔性止水带以及与水带连接的压力泵。
2.根据权利要求1所述的一种应用于浅水域混凝土缺陷修复的水下盾式沉箱，其特征在于：所述箱体的顶部端面呈u形，箱体的一端为半椭圆形曲面。
3.根据权利要求2所述的一种应用于浅水域混凝土缺陷修复的水下盾式沉箱，其特征在于：所述箱体的内壁以及外壁上均设置有硬质管，硬质管通过卡箍与箱体进行固定。
4.根据权利要求1所述的一种应用于浅水域混凝土缺陷修复的水下盾式沉箱，其特征在于：所述硬质管由直形和弯曲的管道拼接而成，管道的两端均设置有环形连接部，相邻的管道之间通过抱箍实现连接。
5.根据权利要求4所述的一种应用于浅水域混凝土缺陷修复的水下盾式沉箱，其特征在于：所述抱箍由两个半圆形卡环组成，半圆形卡环上设置有与环形连接部匹配的锥形槽；相邻的两个管道对接后，抱箍卡设在两个管道的接缝处，管道的环形连接部卡设在卡环的锥形槽内。
6.根据权利要求1所述的一种应用于浅水域混凝土缺陷修复的水下盾式沉箱，其特征在于：所述箱体的顶部设置有加强吊运结构，所述加强吊运结构包括第一钢管、第二钢管、第三钢管、第四钢管和吊环；第一钢管与第二钢管相互平行，第一钢管和第二钢管的两端均与箱体固定；第三钢管以及第四钢管的一端与第一钢管的中部固定，第三钢管以及第四钢管的另一端与第二钢管的端部固定；所述吊环设置在第一钢管的中部。
7.根据权利要求1所述的一种应用于浅水域混凝土缺陷修复的水下盾式沉箱，其特征在于：所述支撑架包括支撑环和支撑杆，支撑架沿着硬质管长度方向均匀分布在硬质管内，所述支撑环通过支撑杆与硬质管内壁连接；所述柔性气囊沿着硬质管的长度方向分部并穿设在支撑环内。
8.根据权利要求1至7任一项所述的一种应用于浅水域混凝土缺陷修复的水下盾式沉箱，其特征在于：所述卡槽的底部敞开，卡槽的截面呈矩形或倒梯形。
技术总结