李曉曦，李慶榮，陳明朗

(大伙房水庫管理局，遼寧撫順 113007)

渾河閘除險(xiǎn)加固工程中弦式滲壓計(jì)的安裝與水位測管材質(zhì)的選擇

李曉曦，李慶榮，陳明朗

(大伙房水庫管理局，遼寧撫順 113007)

渾河閘主體工程由攔河閘、渾沙、渾蒲進(jìn)水閘3個(gè)部分組成。為滿足300 a一遇洪水校核的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及工程安全和運(yùn)行的實(shí)際需要，該工程在閘底板設(shè)置了揚(yáng)壓力監(jiān)測、閘上、下游水位監(jiān)測、過閘流量監(jiān)測3個(gè)項(xiàng)目中均使用了弦式滲壓計(jì)。說明了測點(diǎn)布置、安裝方式選擇、水位測管材質(zhì)選擇等幾個(gè)問題，并簡單敘述了弦式滲壓計(jì)的一般安裝過程，與水位測管的加工與安裝過程。

弦式滲壓計(jì);測點(diǎn)布置;安裝;水位測管;材質(zhì)選擇

1 弦式滲壓計(jì)的應(yīng)用

渾河閘工程主體由攔河閘、渾沙、渾蒲進(jìn)水閘3大部分組成，渾河閘樞紐工程原設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)按50 a一遇洪水設(shè)計(jì)，流量為4 174 m3/s;按200 a一遇洪水校核，流量為5 716 m3/s。正常擋水位35.00 m。

本次應(yīng)急除險(xiǎn)加固工程為滿足300 a一遇洪水校核的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及工程安全和運(yùn)行的實(shí)際需要，設(shè)置觀測項(xiàng)目有：表面水平觀測、垂直位移觀測;閘底板揚(yáng)壓力監(jiān)測;閘上下游水位監(jiān)測;過閘流量監(jiān)測;閘下河床沖刷、淤積監(jiān)測［1］。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，其中閘底板揚(yáng)壓力監(jiān)測、閘上下游水位監(jiān)測、過閘流量監(jiān)測3個(gè)項(xiàng)目中均使用了弦式滲壓計(jì)。

2 測點(diǎn)布置

2.1 閘底板揚(yáng)壓力監(jiān)測測點(diǎn)布置

在測點(diǎn)布置時(shí)要有針對(duì)性、能形成觀測斷面、測量數(shù)據(jù)便于相互印證。攔河閘、渾蒲進(jìn)水閘、渾沙進(jìn)水閘在上、下游水位差作用下產(chǎn)生揚(yáng)壓力，在尾水作用下產(chǎn)生浮托力。為了監(jiān)測它們對(duì)攔河閘、渾蒲進(jìn)水閘、渾沙進(jìn)水閘閘底板滲透壓力大小，我們?cè)诿總€(gè)閘段中間的底板上埋設(shè)1個(gè)滲壓計(jì)觀測點(diǎn)。對(duì)攔河閘中間的5、7兩個(gè)閘段的閘底板進(jìn)行了重點(diǎn)監(jiān)測，每個(gè)斷面埋設(shè)12個(gè)測點(diǎn)，共計(jì)10個(gè)閘段32個(gè)測點(diǎn)。對(duì)渾蒲進(jìn)水閘中孔的閘底板進(jìn)行了重點(diǎn)監(jiān)測，斷面埋設(shè)4個(gè)測點(diǎn)，共計(jì)6個(gè)測點(diǎn)。對(duì)渾沙進(jìn)水閘中孔的閘底板進(jìn)行了重點(diǎn)監(jiān)測，斷面埋設(shè)4個(gè)測點(diǎn)，共計(jì)6個(gè)測點(diǎn)。這些測點(diǎn)與設(shè)置在閘上啟閉機(jī)內(nèi)的MCD振弦采集儀聯(lián)接，與設(shè)置在監(jiān)測房內(nèi)的電子計(jì)算機(jī)組成揚(yáng)壓力滲透自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)。

2.2 閘上、下游水位監(jiān)測與過閘流量測點(diǎn)布置

在渾河閘流量監(jiān)測系統(tǒng)中采用閘孔出流計(jì)算公式推求引水流量的測流方式，因此，除對(duì)閘門開度需要進(jìn)行監(jiān)測外，還必須對(duì)22孔攔河閘和6孔進(jìn)水閘閘前水位和閘后水位進(jìn)行測量。根據(jù)閘門的實(shí)際情況，閘孔出流形態(tài)為自由流狀態(tài)，可以根據(jù)閘前水位和閘門開度監(jiān)測流量。

依據(jù)《規(guī)范》必須于蓄水前在閘前設(shè)置一個(gè)永久性測點(diǎn)，測點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在：

1)水面平穩(wěn)受風(fēng)浪和泄流影響較小便于安裝設(shè)備和觀測的地點(diǎn)。

2)岸坡穩(wěn)固處或永久性建筑物上。

3)基本能代表壩前平穩(wěn)水位的地點(diǎn)。

下游水位觀測應(yīng)符合以下要求：

1)測點(diǎn)布置的技術(shù)要求。

2)與測流斷面統(tǒng)一布置。

3)應(yīng)布置在水流平順受泄流影響較小便于安裝設(shè)備和觀測的地點(diǎn)。

4)當(dāng)各泄水口泄流分道匯入干道時(shí)除在干道上必需設(shè)置測點(diǎn)外可在各分道上也布設(shè)測點(diǎn)［2］。

渾河閘前水位監(jiān)測(1處)布置在水面平穩(wěn)處，監(jiān)測點(diǎn)設(shè)在渾河閘上游右岸擋墻(樁號(hào)Y0+060.00處)。渾河攔河閘、渾浦渾沙閘共計(jì)32孔，每孔設(shè)1個(gè)閘后水位監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測點(diǎn)設(shè)在閘室、閘后的閘墩上，共計(jì)32個(gè)測點(diǎn)。在每孔閘門上設(shè)一個(gè)閘門開度儀，共計(jì)32個(gè)測點(diǎn)。典型閘孔超聲波流量計(jì)監(jiān)測4處，考慮攔河閘22孔，可以多選擇1孔，渾浦、渾沙進(jìn)水閘各選擇1孔。共33處水位監(jiān)測點(diǎn)、32處流量監(jiān)測點(diǎn)、4孔超聲波流量測量點(diǎn)。

3 閘底板揚(yáng)壓力監(jiān)測測點(diǎn)弦式滲壓計(jì)的安裝方式選擇與安裝過程

3.1 埋設(shè)與測壓管兩種安裝方式的對(duì)比

測壓管和埋設(shè)滲壓計(jì)是常用的滲流壓力監(jiān)測方法，對(duì)兩種方法進(jìn)行比較如下：

1)測壓管相對(duì)埋設(shè)滲壓計(jì)而言滯后現(xiàn)象比較明顯。所以，規(guī)范規(guī)定：“作用水頭＜20 m的壩、滲透系數(shù)≥10-4cm/s的土中、滲透壓力變幅小的部位、監(jiān)視防滲體裂縫等，宜采用測壓管”顯然，對(duì)于滲透系數(shù)小、水位變幅和速率大以及可能引起滲透變形的部位不宜采用測壓管。

2)測壓管測量方便，測量重復(fù)性可達(dá)厘米級(jí)，埋設(shè)滲壓計(jì)對(duì)測點(diǎn)滲壓的測量受滲壓計(jì)的性能指標(biāo)影響，無法采用有效的方法對(duì)測值的準(zhǔn)確度進(jìn)行校核。在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化時(shí)，測壓管人工比測方便，而滲壓計(jì)則難以進(jìn)行有效的人工比測。

3)對(duì)于測壓管壽命受到泥沙淤積等的影響，可以通過定期掃孔的方式延長其使用壽命。埋設(shè)滲壓計(jì)的使用壽命決定于滲壓計(jì)的使用壽命和穩(wěn)定性［3］。

3.2 閘底板揚(yáng)壓力監(jiān)測測點(diǎn)弦式滲壓計(jì)的安裝方式選擇

根據(jù)3.1中的敘述，考慮到渾河閘蓄水、泄洪、灌溉的3個(gè)作用，結(jié)合表1、2中的數(shù)據(jù)，閘底板揚(yáng)壓力監(jiān)測測點(diǎn)弦式滲壓計(jì)的安裝方式宜選擇埋設(shè)方式。

表1 沈陽站汛前及汛后洪峰系列表 m3/s

表2 閘基砂土滲透系數(shù)計(jì)算表

3.3 閘底板揚(yáng)壓力監(jiān)測測點(diǎn)弦式滲壓計(jì)的埋設(shè)方法

3.3.1 準(zhǔn)備工作

弦式滲壓計(jì)在進(jìn)行埋設(shè)前必須做好如下準(zhǔn)備工作：

1)弦式滲壓計(jì)在埋設(shè)前必須進(jìn)行室內(nèi)檢驗(yàn)。

2)取下儀器端部的透水石在鋼膜片上涂一層黃油或士林油以防生銹。

3)電纜接長時(shí)必須將同色芯線接在一起并用錫焊認(rèn)真進(jìn)行硫化。

4)安裝前需將孔隙壓力計(jì)在水中浸泡2 h以上其達(dá)到飽和狀態(tài)。

5)用土工布將弦式滲壓計(jì)包裹好待用。

3.3.2 埋設(shè)過程

在埋設(shè)部位基礎(chǔ)打出一個(gè)直徑20 cm深約50 cm的孔洞，在孔內(nèi)鋪一層細(xì)砂，將弦式滲壓計(jì)放在砂墊層上，再用細(xì)砂將儀器埋好，孔口用膨脹土封好。即可澆筑上層混凝土。

4 閘上、下游水位監(jiān)測與過閘流量測點(diǎn)弦式滲壓計(jì)水位測管材質(zhì)選擇與加工安裝過程

4.1 弦式滲壓計(jì)水位測管材質(zhì)選擇

弦式滲壓計(jì)一般使用鍍鋅鋼管作為水位測管。熱鍍鋅管是使熔融金屬與鐵基體反應(yīng)而產(chǎn)生合金層，從而使基體和鍍層二者相結(jié)合。熱鍍鋅是先將鋼管進(jìn)行酸洗，為了去除鋼管表面的氧化鐵，酸洗后，通過氯化銨或氯化鋅水溶液或氯化銨和氯化鋅混合水溶液槽中進(jìn)行清洗，然后送入熱浸鍍槽中。熱鍍鋅具有鍍層均勻，附著力強(qiáng)，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。冷鍍鋅就是電鍍鋅，鍍鋅量很少，只有10～50 g/m2，其本身的耐腐蝕性比熱鍍鋅管相差很多。正規(guī)的鍍鋅管生產(chǎn)廠家，為了保證質(zhì)量，大多不采用電鍍鋅(冷鍍)。只有那些規(guī)模小、設(shè)備陳舊的小企業(yè)采用電鍍鋅，當(dāng)然他們的價(jià)格也相對(duì)便宜一些。一般現(xiàn)在用的鍍鋅鋼管都是熱鍍鋅的，而電氣上用的線槽等用的是冷鍍鋅，顏色有一定的區(qū)別。水位測管應(yīng)必須使用熱鍍鋅管，否則難以達(dá)到防腐要求，嚴(yán)重影響外觀質(zhì)量和使用壽命。

因渾河閘位于渾河下游，此位置渾河水質(zhì)非常惡劣，對(duì)剛性材料腐蝕較強(qiáng);現(xiàn)場施工的測壓管為鍍鋅材質(zhì)防腐的鋼管，經(jīng)過2～3個(gè)月的灌溉及汛期過水，鍍鋅鋼管已被嚴(yán)重腐蝕，很難達(dá)到預(yù)定的安全使用年限，并嚴(yán)重影響外觀質(zhì)量和使用壽命，因此改用防腐性能更好的304不銹鋼。

4.2 水位測管的加工與安裝及其維護(hù)

4.2.1 水位測管的加工

采購的鋼管驗(yàn)收合格后，經(jīng)過鉆床打進(jìn)水孔。進(jìn)水孔部分鋼管長度≥1 m，使用反濾無紡布纏繞將其包裹，并使用12#鐵線綁扎牢固。管堵采用加厚鋼板制作，密封焊接固定在管底。

4.2.2 水位測管的安裝

在閘墩或擋墻上使用電鉆打孔，安裝膨脹螺栓，安裝測壓管前，采用絕對(duì)頂高程的方式確定安裝高程，再將測壓管對(duì)到安裝位置上，插入管口保護(hù)裝置內(nèi)，最后將測壓管固定在卡環(huán)上，逐個(gè)上緊螺絲。

4.2.3 水位測管維護(hù)

水位測管淤積厚度超過透水段長度的1/3時(shí)應(yīng)進(jìn)行掏淤，經(jīng)分析確認(rèn)副作用不大時(shí)，也可采用壓力水或壓力氣沖淤。固定反濾無紡布的鐵線如果銹蝕嚴(yán)重，無法起固定作用時(shí)，應(yīng)重新綁扎。

5 結(jié)語

弦式滲壓計(jì)在本工程中既作為水位計(jì)，又作為滲壓計(jì)使用。弦式滲壓計(jì)的使用，為本工程形成安全觀測系統(tǒng)創(chuàng)造了必要條件。本文敘述了弦式滲壓計(jì)在作為滲壓計(jì)使用時(shí)，安裝方式選擇方法和安裝施工過程;弦式滲壓計(jì)用于水位測量時(shí)，水位測管材質(zhì)的選擇，加工及其安裝的過程。

［1］江蘇省水利勘測設(shè)計(jì)研究院.SL265-2001水閘設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國水利水電出版社，2001.

［2］水利部水利管理司.SL60-94土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國水利水電出版社，1994.

［3］方衛(wèi)華，李燕輝.土石壩安全監(jiān)測綜述［J］.四川水利發(fā)電，2004，23(4)：68-71.

TV698

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1007-7596(2011)06-0078-02

2011-08-15;

2011-11-14

李曉曦(1984-)，男，遼寧沈陽人，助理工程師;李慶榮(1965-)，女，黑龍江雙城人，高級(jí)工程師;陳明朗(1967-)，男，遼寧昌圖人，高級(jí)工程師。