YSP—3 型养水盆研制与应用

许志强

(武陟第一河务局 焦作 454950)

左勤学

(河南安澜工程有限公司 焦作 454950)

李素芳

(武陟第一河务局 焦作 454950)

武陟第一河务局工程技术人员积极总结管涌险情抢护技术，针对无滤减压围井，即养水盆技术，在经过详细调查研究、充分分析论证、严格设计计算的基础上，研制出新一代养水盆——YSP—3 型养水盆，该养水盆具有一体化设计、使用简单方便、控制险情迅速、节省人力物力、使用效果显著等特点。提高了管涌险情抢护速度，达到“抢小、抢早”的抢护目的，为抢险成功提供了物质保障。

1 养水盆的发展过程

养水盆(又称减压围井)是在易于发生管涌的堤段，预先备好不同直径的水桶、汽油桶、大缸等，在桶底事先凿好排水孔，当发生小的管涌或管涌群时，立即套好并按规定分层装填滤料。这样抢堵速度快，也能获得较好的效果。这就是养水盆器具化的雏形。

武陟河务一局研制的“装配式橡塑养水盆”和山东省德州齐河河务局研制的“便携装配式土工布减压围井(养水盆)”，是受传统的无滤层水桶、汽油桶、大缸等抢护方法启发、改进而成。它以装配式取代了传统养水盆排垒土袋形成围井，可以称为第二代养水盆。它改善了传统养水盆抢护速度慢、修筑工程量大、闭气效果差等缺点，是当时国内外养水盆先进技术的代表。经过十多年的使用，它自身的一些缺点也显露出来。如存在需节节装配、高处桶节装配等困难，和在不同坡度上使用需用不同的底节、装配节间，底部渗漏严重、安装速度不能满足险情抢护速度等缺点。为解决上述问题，简化养水盆抢护险情时的工序，提高抢护效果，武陟河务一局组织攻关技术小组，针对前面养水盆存在的问题，研制了YSP—3 型养水盆。

2 技术方案的论证和实现途径

2.1 YSP—3 型养水盆的工作原理

养水盆的作用就是通过调整管道溢流器的高度，改变管涌渗流出口的动水压力，防止渗透变形的发生。养水盆的实质就是利用连通器原理，通过抬高井内水位，减小水头差，降低渗透压力，制止渗透破坏，以稳定管涌险情。

YSP—3 型养水盆通过将渗水通过容器导入管道，然后调节管道高度，来调节临背河水位差，达到调节动水压力、控制险情的作用。它无需修筑或装配围井，大大地提高了抢护速度，所以能快速控制险情的发展，保证工程安全。

其工作原理流程如下图所示:

YSP—3 型养水盆工作流程图

2.2 YSP—3 型养水盆材料的特性

在YSP—3 型养水盆设计过程中，我们经过多材料、多方案对比，最终采用聚丙烯为原料。聚丙烯(Po1ypropy1ene，简称PP)具有较高的耐冲击性，机械性质强韧，使用轻便。抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀，有很高的抗压性能，可在常温下使用50年。其具体性能指标见下表:

聚丙烯(PP)管材的性能指标表

2.3 YSP—3 型养水盆底部密封

为保证养水部底部封闭，要求养水盆和底部土体有很好的密封性。为适应大于10m 高水头的压力，养水盆底部采用刺墙形式刺入底部土体20cm，经抢险实践验证，其底部闭气效果十分理想，远优于传统的土袋垒成的围井或抢修的背水月堤，大大地延长了养水盆底部渗径，保证了底部密封的可靠性，提高了养水盆使用的水头压力。

2.4 养水盆各种参数的设定

2.4.1 养水盆直径的确定

根据多年抢险资料统计，管涌口径一般小于15cm。根据养水盆修筑原则，一般养水盆的内径为管涌口的10 倍左右，多管涌时四周也应留出余地，以5倍直径为宜。为方便使用，满足险情抢护要求，将养水盆直径确定为120cm，并制作少量直径150～200cm的养水盆，作为较大口径管涌时抢险使用。

2.4.2 养水盆高度的确定

养水盆的作用是控制涌水带沙，留有渗流出路，防止渗透破坏。考虑到险情的复杂性、多样性，在必要时需在养水盆内充填反滤料，增加制止涌水带沙的效果。所以养水盆的高度以满足装粗细两层梢料反滤料高度，加上压载密封下养水盆侵入土体深度，然后留有一定空间为宜。经计算，养水盆的高度为:

2.5 YSP—3 型养水盆的结构

YSP—3 型养水盆采用封闭密封腔与柔性的软管连接，在密封腔外侧，增加裙边，中间用加强筋连接，其作用有:ⓐ加强整个养水盆及密封腔的稳固性;ⓑ外侧裙边与内部腔体形成外侧密封带，以刺墙形式和底部土体结合，加强了养水盆底部与土体的密封性能，增强了其底部承压和闭气能力。在软管另一端连接一个溢流器，通过调整溢流器的高度，调节临背河的水位差，控制涌水带沙，遏制险情的发展。

2.6 养水盆使用方法

当发生管涌险情时，先将管涌附近土体中树根、砖石等杂物清理出去，并在管涌口四周按密封腔大小下挖10～15cm，将养水盆扣在管涌出口处，在养水盆上部压上适量土袋(以养水盆底部不出现渗水为止)，将出口处和管道相连，管道另一端和溢流器相接，调整溢流器高度，保证出口处不出水或出清水，控制涌水带沙，遏制险情的发展。

3 YSP—3 型养水盆应用特点

3.1 抢险迅速

YSP—3 型养水盆改变传统的运砂装袋、层层围筑砂堤(或装配围井)、盖砂填石延误战机的管涌抢险方法。采用密封腔扣压出险点，6 寸软管作为井壁，通过调节溢流器调节软管出口高度壅高水位的扣压式抢险模式，极大地提高了抢险速度。

3.2 抗压性能高

YSP—3 型养水盆腔体以厚度为12mm的聚丙烯为材料，采用热融工艺制作而成，有优良的抗压性能，与腔体连接的软管使用的是6 寸泥浆泵使用的输浆管道，能抵抗超过50m的水头压力，提高了井壁的承压能力和承受高水位的时间，极大地延长了其抢护险情时临背河水位差范围和高水位的时间。

3.3 密封性优良

YSP—3 型养水盆顶端采用井字型加固筋配合底部的裙式设计，使顶部具有良好的承载能力。底部的裙式设计，不仅加强了养水盆的稳定性，又加强了养水盆的底部密封。采用泥浆泵输浆管道取代了装配式养水盆的层层装配安装，没有了节间缝隙，彻底解决了其节间漏水。通过在顶部压放土袋等重物，完成养水盆自身的稳定和底部密封，比装配养水盆在外侧修筑梯形挡土墙进行稳定密封要简单许多，极大地减轻了修筑挡土墙的劳动强度。

3.4 反滤层设计合理

YSP—3 型养水盆内部设置了支承台，在支承台上放置木棍(或隔蓖)后，形成反梢料反滤腔。在安装养水盆前在反滤料腔内装入梢料反滤料，形成梢料反滤养水盆，加强抢护管涌反滤效果。

在顶部井架加强筋内设置了土工布反滤腔(养水盆出水口处)，通过装土工布，形成土工布反滤养水盆，进一步增强反滤导渗效果。

3.5 适应性强

YSP—3 型养水盆使用时将密封腔直接扣压在漏洞、管涌出口处，对出险点地形要求小，适应性强，平地、坡地全能抢护。而且抢护速度快、投工少。采用消防抗压管(一般长度在20～25m)取代了装配式养水盆的装配安装，不用层层填筑(或节节安装)井壁，减少安装人工投入，极大地提高了养水盆装配抢险速度，快速遏制了险情的发展，降低了劳动强度。

4 结 语

YSP—3 型养水盆的研制成功，实现了养水盆从传统的土袋排垒修筑、现场节节装配，到一体式扣压抢护，极大地加快了管涌及流土险情的抢护速度和抢护效果，实现了抢险技术器具化、快速化、专业化。为保证水利工程安全度汛，提供了设备保障。该成果荣获2011年河南河务局应用技术类创新项目一等奖。