浅谈河南省水利工程潜水水下作业技术的应用

苏建伟 王培丞

浅谈河南省水利工程潜水水下作业技术的应用

苏建伟 王培丞

一、概述

河南省是全国唯一地跨长江、黄河、淮河、海河四大流域的省份，地理位置十分特殊。现有水库2650座、水闸8894座、水电站526座，工程数量多，地处偏远，交通不便。北、西、南三面太行山伏牛山、桐柏山、大别山沿省界呈半环形分部，山丘区面积占全省面积53.2%，山洪灾害防御任务艰巨；中东部为黄淮海冲积平原，西南部为南阳盆地，平原区内洪涝时有发生。又位于暖温带和北亚热带地区，具有明显的过渡性特征，水旱灾害频繁，尤其是抗洪抢险任务十分繁重。本文主要阐述空气潜水在水下防汛抢险救助作业技术的应用。

二、潜水水下作业技术

1.水下检修闸门、阀门

内河河道上的节制闸，水库的闸门、阀门，经常要潜水员检查、抢修、堵漏和维修。由于水闸、阀门的型式结构不同，检修方法也不一样，这就要求潜水员不仅具有熟练的潜水技术，而且要掌握一些钳工、木工、焊工、起重工等作业技能。

（1）一般内容

对闸门、阀门整个运行状态进行检查，对易损件进行检查和更换；轨道清淤及排除障碍或故障；对其他突发性事故的排除。

（2）安全注意事项

在潜水作业时，禁止启动闸门、阀门，有锁定装置的要加以锁定，以防止突然开启而发生意外；当有水位差或流速很快时，应根据具体情况采取相应的保护措施，才可进行潜水作业。在检修作业中，需要启动闸门时，必须与水下潜水员联系，只有在潜水员出水并在潜水梯上站稳时，才可实施闸门启动。检修闸门、阀门时，应先摸清修理部位的具体情况，然后才能确定修理方案，凡更换零部件，均应确保从拆除到装妥新件之前，不得改变阀门原有的水流状态，特别要防止拆除后增大漏水。当在进出小廊道检查闸门时，应停止供水或排水，所有的闸门都要有专人看管，绝对不许开启。潜水员进入廊道后，每经过一个闸门都要检查闸门的牢固性，并把信号绳、供气软管清理好。整个检修过程中，水面、水下的所有人员都要密切配合，特别要保持电话的畅通，预备潜水员着装待命，随时准备入水施救。

2.水下电焊

水下焊接是指在水下对金属结构物进行焊接的一种专业技术。水下焊接既存在水的影响又有高压的影响，因此水下焊接的工艺、设备及其对质量的要求与陆上是有区别的。本文主要介绍湿法水下焊接，即潜水员不采取任何排水措施而直接施焊的方法。这种方法遇到的主要问题是可见性差、不易控制、冷却速度快、含氢量高等影响。

（1）湿法水下焊接

典型湿法水下焊接是涂料焊条手工电弧焊，当焊条与被焊工件接触时，接触点的电阻热，使接触点处于瞬间汽化，形成一个气相区。当焊条离开工件一定距离，电弧仅在气体介质中引燃。水的大量汽化及焊条涂料熔化放出大量气体，在电弧周围形成一个较为稳定的“气袋”，“气袋”使焊接熔池与水隔开，形成完整的焊缝。

（2）湿法水下焊接不利因素

①可见性差

水对光的反射、吸收和散射作用比空气严重得多。因此，光在水中传播衰减很厉害。焊接时，电弧周围产生大量汽泡和浊雾，使潜水员难以看清电弧和熔池的情况，有时能见度为零，潜水员完全靠感觉。所以湿法涂料焊条手工电弧焊又称“盲焊”，严重影响了潜水员操作技术的发挥，成为造成水下焊接缺陷、焊接质量不高的重要原因。

②含氢量高

不论钢铁中或焊缝中，含氢量超过容许范围，很容易引起裂缝，是造成结构性破坏、手工电弧焊接接头塑性韧性差的主要原因。

③冷却速度快

尽管电弧周围有一个“气袋”，然而其尺寸极小，熔池刚刚凝固，还处于红热状态便进入水中，水的热传导系数比空气大得多。所以焊缝的冷却作用非常之快，很容易造成“淬硬”。焊缝与热影响区出现高硬组织，内应力集中，严重影响接头质量。

3.水下清淤作业

潜水员在无实际操作经验的情况下不得在水下环境复杂或沉船舱室内单独进行清淤作业。凡需要潜水员进行水下清淤作业的项目，参与作业人员对水下环境、水下构筑物状况及操作部位等全面了解，进行风险评估，并制订施工方案和应急操作程序。施工前，应就作业的安全技术难点、关键点向参与施工人员进行技术交底。

水下清淤作业前要对水下清淤设备、器材进行验证和检查，现场组装后应调试，凡达不到使用要求的不得投入使用。使用较大口径的气升式吸泥器时，应在吸泥器底部安装安全防护罩。

潜水员进行清淤作业时，应自上而下地分层吸除，冲泥的坡度不可过大，防止塌方。潜人员不可用手或脚探摸正在工作的吸泥管口，并注意防止信号绳和潜水软管被吸入或挂住。潜水员移动吸泥管位置时，应关闭吸泥管的供气阀。吸泥管的起落和阀门的开闭应按下潜人员的要求进行。

冲泥时，下潜人员应把高压水管固定在适当的位置，水射流喷头可适当加重。

作业时，通常会出现吸泥管堵塞，造成吸泥管突然上浮，此时潜水员严禁将手伸进吸泥管内触摸，应立即通知水面缓缓关闭供气阀，防止吸泥管突然坠落而伤害潜水员。在摸清原因并排除堵塞后，潜水员方可通知水面打开供气阀，继续清淤作业。

如清淤底质较硬，潜水员应掌握清淤面坡度的变化，防止发生塌方。

如两名潜水员同时在水下进行冲泥作业时，不得用水射流喷头互相对冲；若水射流喷头脱手，应立即通知水面停止供水，不得在水射流喷头喷水情况下自行找寻，以免喷头跳动伤人。

当进行冲泥作业的潜水员被塌方的泥沙压住时，应立即通知水面派遣预备潜水员进行水下救援；被压住的潜水员应用水射流喷头自行冲除塌方的泥沙进行自救。

4.水下检测

（1）水下检测的分类

①非破坏性检测

指不破坏被检测对象本身或不影响被检对象使用性能的检测方法。水下目视检测和水下无损探伤就属于非破坏性检测。

②破坏性检测

指破坏被检对象本身或破坏被检对象的使用效果，以取得检测数据的方法，如水下结构成分检测、机构性能检测和金相组织检测。

（2）水下检测操作程序

水下检测的程序一般可分为三步，即水下检测作业准备，水下被检结构的清洗，水下被检结构的检测及提出检测报告。

水下检测准备工作包括签订检测委托合同，被检结构及其所在水域环境的调查，检测人员及检测仪器设备的准备，检测计划及检测工艺的制订。

检测及提出检测报告必须按检测规范规定的检测方法和程序进行。提出的报告要真实可靠，并要签上检测潜水员的姓名。

重要的水下检测往往要采用多种水下检测方法、工艺，以便互相印证。

5.水下电视

（1）水下电视的基本设备

水下摄像机：水下摄像机通常有两种型式。一种是在设计制造时就考虑了防水耐压，可直接在水下使用，俗称水下摄像头；另一种是将小型的手提录像机装入防水耐压容器内，简称防火罩型水下摄像机。

监视器：监视器是一个具有功率偏转和可调节声频回路的阴极射线管显示器。

录像机：也称视频数据记录器，当水下摄像机把水下景物的光影像信号转换成电信号后，就可通过同轴电缆信号传送到水面监视器和录像机，供水面监视或录像之用。

水下照明灯：水下照明灯的主要作用是提高摄像机辨认被摄物的能力和准确地进行色彩还原。

（2）水下摄像操作

水面准备阶段：首先检查水下摄像机连接的水密性。水下电视通电检查无误且对零深度进行校正后，关闭电源，待水下灯冷却至常温后，才能入水作业。潜水员接近目标后，水面操作人员可根据水下电视图像，通过潜水电话指挥潜水员对目标进行观察和拍摄。在光照或水质较差的水中作业时，可开启水下摄像机上的水下灯提供照明。

在浑水中作业时，如果水下灯光线过强，悬浮颗粒的反射光会影响目标物体的成像效果，可将灯光调弱或尽量靠近目标观察。

入水和出水：由水面人员从船上或潜水平台，用绳索将摄像机吊放入水中。出水时，潜水员将摄像机吊到水面的船上或潜水平台。

水下拍摄阶段：由于水下环境复杂，水下操作摄像者必须具有较好的潜水技术和摄像技术。水下摄像时，最好用双手抱着摄像机放在胸前或者抱着放在腿上，避免水流或其他不稳定的因素影响电视画面的稳定性。

水下摄像时，还要注意掌握摄像机的重心，水下摄像机的重心无论靠前还是移后，都会给操作者增加困难。人体呼吸时身躯的起伏必然会影响到摄像机的稳定，拍摄过程中要屏住呼吸或用腹式呼吸。掌握好拍摄姿势，移动拍摄时，要放慢步幅；定位拍摄或流急时拍摄，身体或手可以依附一些固定物体来稳住摄像机。

结束阶段：水下电视摄像结束后，通知水面人员关闭水下摄影机及照明灯电源，水面回收同轴电缆，此时潜水员也同步上升，风浪大时要避免碰撞。

三、结语

水下作业技术多种多样，普遍应用于河南省的主要有水下闸门检查与维修、水下检测、水下清淤、水下电视等技术。水利工程水下结构在水的综合作用下，会受到不同程度的损坏，对水下结构的安全运作造成很大的威胁。通过水下工程检测对水下工程进行评估分析，以解决水面上看不到的问题。目前国内水利工程运行管理考核办法及其考核标准多是对水面以上的工程进行检查，但是对水面以下的水利工程设施检查较少，甚至是从未检查过。希望有关部门对水下工程设施的水下检测检查给予重视，确保水下结构运作的安全性与可靠性■

（作者单位：河南省水下救助抢险队450006河南大学土木建筑学院路桥工程系475004）