蘇建偉 王培丞

淺談河南省水利工程潛水水下作業(yè)技術(shù)的應(yīng)用

蘇建偉 王培丞

一、概述

河南省是全國(guó)唯一地跨長(zhǎng)江、黃河、淮河、海河四大流域的省份，地理位置十分特殊?，F(xiàn)有水庫(kù)2650座、水閘8894座、水電站526座，工程數(shù)量多，地處偏遠(yuǎn)，交通不便。北、西、南三面太行山伏牛山、桐柏山、大別山沿省界呈半環(huán)形分部，山丘區(qū)面積占全省面積53.2%，山洪災(zāi)害防御任務(wù)艱巨；中東部為黃淮海沖積平原，西南部為南陽(yáng)盆地，平原區(qū)內(nèi)洪澇時(shí)有發(fā)生。又位于暖溫帶和北亞熱帶地區(qū)，具有明顯的過(guò)渡性特征，水旱災(zāi)害頻繁，尤其是抗洪搶險(xiǎn)任務(wù)十分繁重。本文主要闡述空氣潛水在水下防汛搶險(xiǎn)救助作業(yè)技術(shù)的應(yīng)用。

二、潛水水下作業(yè)技術(shù)

1.水下檢修閘門、閥門

內(nèi)河河道上的節(jié)制閘，水庫(kù)的閘門、閥門，經(jīng)常要潛水員檢查、搶修、堵漏和維修。由于水閘、閥門的型式結(jié)構(gòu)不同，檢修方法也不一樣，這就要求潛水員不僅具有熟練的潛水技術(shù)，而且要掌握一些鉗工、木工、焊工、起重工等作業(yè)技能。

（1）一般內(nèi)容

對(duì)閘門、閥門整個(gè)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查，對(duì)易損件進(jìn)行檢查和更換；軌道清淤及排除障礙或故障；對(duì)其他突發(fā)性事故的排除。

（2）安全注意事項(xiàng)

在潛水作業(yè)時(shí)，禁止啟動(dòng)閘門、閥門，有鎖定裝置的要加以鎖定，以防止突然開啟而發(fā)生意外；當(dāng)有水位差或流速很快時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的保護(hù)措施，才可進(jìn)行潛水作業(yè)。在檢修作業(yè)中，需要啟動(dòng)閘門時(shí)，必須與水下潛水員聯(lián)系，只有在潛水員出水并在潛水梯上站穩(wěn)時(shí)，才可實(shí)施閘門啟動(dòng)。檢修閘門、閥門時(shí)，應(yīng)先摸清修理部位的具體情況，然后才能確定修理方案，凡更換零部件，均應(yīng)確保從拆除到裝妥新件之前，不得改變閥門原有的水流狀態(tài)，特別要防止拆除后增大漏水。當(dāng)在進(jìn)出小廊道檢查閘門時(shí)，應(yīng)停止供水或排水，所有的閘門都要有專人看管，絕對(duì)不許開啟。潛水員進(jìn)入廊道后，每經(jīng)過(guò)一個(gè)閘門都要檢查閘門的牢固性，并把信號(hào)繩、供氣軟管清理好。整個(gè)檢修過(guò)程中，水面、水下的所有人員都要密切配合，特別要保持電話的暢通，預(yù)備潛水員著裝待命，隨時(shí)準(zhǔn)備入水施救。

2.水下電焊

水下焊接是指在水下對(duì)金屬結(jié)構(gòu)物進(jìn)行焊接的一種專業(yè)技術(shù)。水下焊接既存在水的影響又有高壓的影響，因此水下焊接的工藝、設(shè)備及其對(duì)質(zhì)量的要求與陸上是有區(qū)別的。本文主要介紹濕法水下焊接，即潛水員不采取任何排水措施而直接施焊的方法。這種方法遇到的主要問(wèn)題是可見(jiàn)性差、不易控制、冷卻速度快、含氫量高等影響。

（1）濕法水下焊接

典型濕法水下焊接是涂料焊條手工電弧焊，當(dāng)焊條與被焊工件接觸時(shí)，接觸點(diǎn)的電阻熱，使接觸點(diǎn)處于瞬間汽化，形成一個(gè)氣相區(qū)。當(dāng)焊條離開工件一定距離，電弧僅在氣體介質(zhì)中引燃。水的大量汽化及焊條涂料熔化放出大量氣體，在電弧周圍形成一個(gè)較為穩(wěn)定的“氣袋”，“氣袋”使焊接熔池與水隔開，形成完整的焊縫。

（2）濕法水下焊接不利因素

①可見(jiàn)性差

水對(duì)光的反射、吸收和散射作用比空氣嚴(yán)重得多。因此，光在水中傳播衰減很厲害。焊接時(shí)，電弧周圍產(chǎn)生大量汽泡和濁霧，使?jié)撍畣T難以看清電弧和熔池的情況，有時(shí)能見(jiàn)度為零，潛水員完全靠感覺(jué)。所以濕法涂料焊條手工電弧焊又稱“盲焊”，嚴(yán)重影響了潛水員操作技術(shù)的發(fā)揮，成為造成水下焊接缺陷、焊接質(zhì)量不高的重要原因。

②含氫量高

不論鋼鐵中或焊縫中，含氫量超過(guò)容許范圍，很容易引起裂縫，是造成結(jié)構(gòu)性破壞、手工電弧焊接接頭塑性韌性差的主要原因。

③冷卻速度快

盡管電弧周圍有一個(gè)“氣袋”，然而其尺寸極小，熔池剛剛凝固，還處于紅熱狀態(tài)便進(jìn)入水中，水的熱傳導(dǎo)系數(shù)比空氣大得多。所以焊縫的冷卻作用非常之快，很容易造成“淬硬”。焊縫與熱影響區(qū)出現(xiàn)高硬組織，內(nèi)應(yīng)力集中，嚴(yán)重影響接頭質(zhì)量。

3.水下清淤作業(yè)

潛水員在無(wú)實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)的情況下不得在水下環(huán)境復(fù)雜或沉船艙室內(nèi)單獨(dú)進(jìn)行清淤作業(yè)。凡需要潛水員進(jìn)行水下清淤作業(yè)的項(xiàng)目，參與作業(yè)人員對(duì)水下環(huán)境、水下構(gòu)筑物狀況及操作部位等全面了解，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并制訂施工方案和應(yīng)急操作程序。施工前，應(yīng)就作業(yè)的安全技術(shù)難點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)向參與施工人員進(jìn)行技術(shù)交底。

水下清淤作業(yè)前要對(duì)水下清淤設(shè)備、器材進(jìn)行驗(yàn)證和檢查，現(xiàn)場(chǎng)組裝后應(yīng)調(diào)試，凡達(dá)不到使用要求的不得投入使用。使用較大口徑的氣升式吸泥器時(shí)，應(yīng)在吸泥器底部安裝安全防護(hù)罩。

潛水員進(jìn)行清淤作業(yè)時(shí)，應(yīng)自上而下地分層吸除，沖泥的坡度不可過(guò)大，防止塌方。潛人員不可用手或腳探摸正在工作的吸泥管口，并注意防止信號(hào)繩和潛水軟管被吸入或掛住。潛水員移動(dòng)吸泥管位置時(shí)，應(yīng)關(guān)閉吸泥管的供氣閥。吸泥管的起落和閥門的開閉應(yīng)按下潛人員的要求進(jìn)行。

沖泥時(shí)，下潛人員應(yīng)把高壓水管固定在適當(dāng)?shù)奈恢?，水射流噴頭可適當(dāng)加重。

作業(yè)時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)吸泥管堵塞，造成吸泥管突然上浮，此時(shí)潛水員嚴(yán)禁將手伸進(jìn)吸泥管內(nèi)觸摸，應(yīng)立即通知水面緩緩關(guān)閉供氣閥，防止吸泥管突然墜落而傷害潛水員。在摸清原因并排除堵塞后，潛水員方可通知水面打開供氣閥，繼續(xù)清淤作業(yè)。

如清淤底質(zhì)較硬，潛水員應(yīng)掌握清淤面坡度的變化，防止發(fā)生塌方。

如兩名潛水員同時(shí)在水下進(jìn)行沖泥作業(yè)時(shí)，不得用水射流噴頭互相對(duì)沖；若水射流噴頭脫手，應(yīng)立即通知水面停止供水，不得在水射流噴頭噴水情況下自行找尋，以免噴頭跳動(dòng)傷人。

當(dāng)進(jìn)行沖泥作業(yè)的潛水員被塌方的泥沙壓住時(shí)，應(yīng)立即通知水面派遣預(yù)備潛水員進(jìn)行水下救援；被壓住的潛水員應(yīng)用水射流噴頭自行沖除塌方的泥沙進(jìn)行自救。

4.水下檢測(cè)

（1）水下檢測(cè)的分類

①非破壞性檢測(cè)

指不破壞被檢測(cè)對(duì)象本身或不影響被檢對(duì)象使用性能的檢測(cè)方法。水下目視檢測(cè)和水下無(wú)損探傷就屬于非破壞性檢測(cè)。

②破壞性檢測(cè)

指破壞被檢對(duì)象本身或破壞被檢對(duì)象的使用效果，以取得檢測(cè)數(shù)據(jù)的方法，如水下結(jié)構(gòu)成分檢測(cè)、機(jī)構(gòu)性能檢測(cè)和金相組織檢測(cè)。

（2）水下檢測(cè)操作程序

水下檢測(cè)的程序一般可分為三步，即水下檢測(cè)作業(yè)準(zhǔn)備，水下被檢結(jié)構(gòu)的清洗，水下被檢結(jié)構(gòu)的檢測(cè)及提出檢測(cè)報(bào)告。

水下檢測(cè)準(zhǔn)備工作包括簽訂檢測(cè)委托合同，被檢結(jié)構(gòu)及其所在水域環(huán)境的調(diào)查，檢測(cè)人員及檢測(cè)儀器設(shè)備的準(zhǔn)備，檢測(cè)計(jì)劃及檢測(cè)工藝的制訂。

檢測(cè)及提出檢測(cè)報(bào)告必須按檢測(cè)規(guī)范規(guī)定的檢測(cè)方法和程序進(jìn)行。提出的報(bào)告要真實(shí)可靠，并要簽上檢測(cè)潛水員的姓名。

重要的水下檢測(cè)往往要采用多種水下檢測(cè)方法、工藝，以便互相印證。

5.水下電視

（1）水下電視的基本設(shè)備

水下攝像機(jī)：水下攝像機(jī)通常有兩種型式。一種是在設(shè)計(jì)制造時(shí)就考慮了防水耐壓，可直接在水下使用，俗稱水下攝像頭；另一種是將小型的手提錄像機(jī)裝入防水耐壓容器內(nèi)，簡(jiǎn)稱防火罩型水下攝像機(jī)。

監(jiān)視器：監(jiān)視器是一個(gè)具有功率偏轉(zhuǎn)和可調(diào)節(jié)聲頻回路的陰極射線管顯示器。

錄像機(jī)：也稱視頻數(shù)據(jù)記錄器，當(dāng)水下攝像機(jī)把水下景物的光影像信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，就可通過(guò)同軸電纜信號(hào)傳送到水面監(jiān)視器和錄像機(jī)，供水面監(jiān)視或錄像之用。

水下照明燈：水下照明燈的主要作用是提高攝像機(jī)辨認(rèn)被攝物的能力和準(zhǔn)確地進(jìn)行色彩還原。

（2）水下攝像操作

水面準(zhǔn)備階段：首先檢查水下攝像機(jī)連接的水密性。水下電視通電檢查無(wú)誤且對(duì)零深度進(jìn)行校正后，關(guān)閉電源，待水下燈冷卻至常溫后，才能入水作業(yè)。潛水員接近目標(biāo)后，水面操作人員可根據(jù)水下電視圖像，通過(guò)潛水電話指揮潛水員對(duì)目標(biāo)進(jìn)行觀察和拍攝。在光照或水質(zhì)較差的水中作業(yè)時(shí)，可開啟水下攝像機(jī)上的水下燈提供照明。

在渾水中作業(yè)時(shí)，如果水下燈光線過(guò)強(qiáng)，懸浮顆粒的反射光會(huì)影響目標(biāo)物體的成像效果，可將燈光調(diào)弱或盡量靠近目標(biāo)觀察。

入水和出水：由水面人員從船上或潛水平臺(tái)，用繩索將攝像機(jī)吊放入水中。出水時(shí)，潛水員將攝像機(jī)吊到水面的船上或潛水平臺(tái)。

水下拍攝階段：由于水下環(huán)境復(fù)雜，水下操作攝像者必須具有較好的潛水技術(shù)和攝像技術(shù)。水下攝像時(shí)，最好用雙手抱著攝像機(jī)放在胸前或者抱著放在腿上，避免水流或其他不穩(wěn)定的因素影響電視畫面的穩(wěn)定性。

水下攝像時(shí)，還要注意掌握攝像機(jī)的重心，水下攝像機(jī)的重心無(wú)論靠前還是移后，都會(huì)給操作者增加困難。人體呼吸時(shí)身軀的起伏必然會(huì)影響到攝像機(jī)的穩(wěn)定，拍攝過(guò)程中要屏住呼吸或用腹式呼吸。掌握好拍攝姿勢(shì)，移動(dòng)拍攝時(shí)，要放慢步幅；定位拍攝或流急時(shí)拍攝，身體或手可以依附一些固定物體來(lái)穩(wěn)住攝像機(jī)。

結(jié)束階段：水下電視攝像結(jié)束后，通知水面人員關(guān)閉水下攝影機(jī)及照明燈電源，水面回收同軸電纜，此時(shí)潛水員也同步上升，風(fēng)浪大時(shí)要避免碰撞。

三、結(jié)語(yǔ)

水下作業(yè)技術(shù)多種多樣，普遍應(yīng)用于河南省的主要有水下閘門檢查與維修、水下檢測(cè)、水下清淤、水下電視等技術(shù)。水利工程水下結(jié)構(gòu)在水的綜合作用下，會(huì)受到不同程度的損壞，對(duì)水下結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)作造成很大的威脅。通過(guò)水下工程檢測(cè)對(duì)水下工程進(jìn)行評(píng)估分析，以解決水面上看不到的問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)水利工程運(yùn)行管理考核辦法及其考核標(biāo)準(zhǔn)多是對(duì)水面以上的工程進(jìn)行檢查，但是對(duì)水面以下的水利工程設(shè)施檢查較少，甚至是從未檢查過(guò)。希望有關(guān)部門對(duì)水下工程設(shè)施的水下檢測(cè)檢查給予重視，確保水下結(jié)構(gòu)運(yùn)作的安全性與可靠性■

（作者單位：河南省水下救助搶險(xiǎn)隊(duì)450006河南大學(xué)土木建筑學(xué)院路橋工程系475004）