閆國(guó)平

（山西省水利建筑工程局 太原 030006）

1 滲壓計(jì)功能及其在南水北調(diào)渠道工程中應(yīng)用概述

南水北調(diào)中線京石段S26標(biāo)主干渠設(shè)計(jì)流量135 m3/s，渠內(nèi)設(shè)計(jì)水深4.5 m，渠底置于片麻巖、中砂或黃土狀壤土上，渠道為梯形斷面，過水邊坡系數(shù)2.5，設(shè)計(jì)底寬18.5～21.5 m，渠道挖深8～18 m.本標(biāo)段渠道設(shè)4個(gè)觀測(cè)斷面，分別在渠底、邊坡和防洪堤頂共埋設(shè)滲壓計(jì)20個(gè)，采用南京南瑞集團(tuán)公司生產(chǎn)的差阻式滲壓計(jì)。

滲壓計(jì)又稱孔隙水壓力計(jì)，由彈性薄板、傳感器、密封殼及引出電纜四部分組成。適用于長(zhǎng)期埋設(shè)在水工結(jié)構(gòu)物或其它混凝土結(jié)構(gòu)物及土體內(nèi)，測(cè)量結(jié)構(gòu)物或土體內(nèi)部的滲透（孔隙）水壓力，并可同步測(cè)量埋設(shè)點(diǎn)的溫度，測(cè)值準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定。差阻式滲壓計(jì)的工作原理是壓力水透過滲壓計(jì)進(jìn)水口的透水石后，使受壓板產(chǎn)生撓曲，傳遞給裝置于受壓板后的傳感器，引起電阻比變化，從而測(cè)得滲透壓力的大小。差阻式滲壓計(jì)有電阻比Z和電阻Rt兩種測(cè)值，利用這兩個(gè)測(cè)值及儀器特性參數(shù)可算出測(cè)點(diǎn)的滲透壓力，利用電阻Rt測(cè)值和儀器特性參數(shù)可算出測(cè)點(diǎn)位置的溫度。

2 滲壓計(jì)埋設(shè)

2.1 儀器開箱檢查和檢驗(yàn)率定

滲壓計(jì)選型前一定要仔細(xì)研究?jī)x器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性、精確度和在其它工程應(yīng)用情況，按照?qǐng)D紙要求和監(jiān)理指示，提交儀器采購(gòu)計(jì)劃，報(bào)監(jiān)理工程師審批后方可采購(gòu)。當(dāng)采購(gòu)的儀器運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后，檢查儀器說明書、合格證書、出廠卡片、配件是否齊全，儀器運(yùn)輸過程是否有損壞，不合格的儀器設(shè)備應(yīng)及時(shí)更換。

滲壓計(jì)在安裝前需要按照有關(guān)規(guī)范和設(shè)計(jì)技術(shù)要求進(jìn)行率定和電纜測(cè)試，主要檢查滲壓計(jì)的工作狀態(tài)，校核出廠參數(shù)，驗(yàn)證各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)是否與設(shè)計(jì)要求和說明書相一致。滲壓計(jì)在滿足要求的儲(chǔ)存環(huán)境中儲(chǔ)存超過12個(gè)月時(shí)，埋設(shè)前應(yīng)重新檢驗(yàn)，安裝前一定要保證儀器和電纜質(zhì)量。

2.2 埋設(shè)方法

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，渠道滲壓計(jì)布置在左右堤頂和左右一級(jí)馬道處，以及渠底靠近邊坡處的混凝土下方。滲壓計(jì)埋設(shè)人員應(yīng)熟悉儀器的各項(xiàng)性能，提前做好埋設(shè)前的準(zhǔn)備工作，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙的要求現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放樣，嚴(yán)格按廠家說明書、有關(guān)技術(shù)文件及規(guī)范的要求操作，同時(shí)認(rèn)真收集各項(xiàng)資料，準(zhǔn)確繪制埋設(shè)圖。

堤頂和一級(jí)馬道處的滲壓計(jì)裝在測(cè)壓管內(nèi)，在安裝部位打直徑為130 mm的孔，鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度后結(jié)束。鉆孔完成后，進(jìn)行孔徑、孔深、孔斜檢驗(yàn)。驗(yàn)孔合格后，在底部回填200 mm厚的中細(xì)砂，然后將Φ50 mm的鍍鋅鋼管插入鉆孔，安放在中細(xì)砂上部。鋼管底部用直徑66 mm、厚度為4 mm的圓形鋼板焊接封堵，鋼板上固定一個(gè)30 cm高的不銹鋼十字支架。鋼管底部起2 m范圍內(nèi)為透水花管，周圍用Φ8 mm鉆孔，環(huán)向6孔均勻分布，沿縱向交錯(cuò)排列，管外包400 g/m2無(wú)紡?fù)凉た椢?層，用12#鉛絲纏繞扎緊。鍍鋅鋼管插入鉆孔后，用中細(xì)砂回填鋼管和鉆孔壁之間的空隙，鉆孔回填是一項(xiàng)耐心細(xì)致的工作，投砂和土料時(shí)要從孔口少量均勻地投，不要一次過多，以免遮住孔壁?；靥詈?，將滲壓計(jì)用1.2 mm的鋼絲懸吊，慢慢放入鍍鋅鋼管內(nèi)，直到放在十字支架上。滲壓計(jì)在安裝前，外殼及透水石須在清水中浸泡24 h以上，使其充分飽和；滲壓計(jì)的引出電纜與接長(zhǎng)電纜可靠連接。滲壓計(jì)吊入管底后，將鋼絲固定在鍍鋅鋼管管口處的鋼筋上，電纜通過鍍鋅鋼管上的三通通向觀測(cè)室。堤頂及一級(jí)馬道處滲壓計(jì)安裝結(jié)構(gòu)圖見圖1.

圖1 堤頂及一級(jí)馬道處滲壓計(jì)安裝結(jié)構(gòu)圖

渠底滲壓計(jì)安裝前先開挖埋設(shè)坑，坑口尺寸為15 cm×40 cm，深度根據(jù)滲壓埋設(shè)設(shè)計(jì)高程確定。安裝前需先將滲壓計(jì)端部的透水石取下，將外殼和透水石在水中浸泡24 h以上，使其達(dá)到飽和狀態(tài)，并且將引出電纜與接長(zhǎng)電纜可靠連接。埋設(shè)前，用細(xì)銅網(wǎng)包裹細(xì)砂，滲壓計(jì)放入細(xì)砂內(nèi)，形成砂包，砂包由干凈的細(xì)砂組成，并以水飽和。埋設(shè)坑內(nèi)先鋪一層細(xì)砂，將砂包裹體輕輕放入埋設(shè)坑內(nèi)，然后再用細(xì)砂、原開挖土料分層回填?；靥顣r(shí)采用薄層鋪料、專門壓實(shí)的方法，保證既不損壞滲壓計(jì)，又回填密實(shí)不沉陷。渠底滲壓計(jì)安裝結(jié)構(gòu)圖見圖2.

圖2 渠道滲壓計(jì)安裝結(jié)構(gòu)圖

2.3 電纜接頭連接

電纜與滲壓計(jì)的傳感器直接連接，大部分為加保護(hù)管直接埋入土體或接觸水體，引出地面后與觀測(cè)站內(nèi)的數(shù)據(jù)采集裝置連接。滲壓計(jì)引出電纜與接長(zhǎng)電纜的接頭連接工序很關(guān)鍵。具體做法是：根據(jù)設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)情況準(zhǔn)備儀器的接長(zhǎng)電纜，將電纜頭護(hù)層剝開50～60 mm，不要破壞屏蔽層，然后按照絕緣的顏色錯(cuò)落（臺(tái)階式）依次剝開絕緣層，剝絕緣層時(shí)應(yīng)避免將芯線碰傷，同時(shí)要去除芯線表面的氧化物。電纜連接前將密封電纜膠模具預(yù)先套入電纜的兩端頭，模具頭、管套入一頭，蓋套入另一頭，以保證接頭部位的導(dǎo)體間、導(dǎo)體與屏蔽間得到良好絕緣。芯線接好后，要檢查其連接是否可靠，搭接部位用電工絕緣膠布和橡膠帶包裹。電纜外套與膠布粘接部位應(yīng)銼毛，用電工絕緣膠布螺旋整體纏繞在一起。然后將電纜豎起（可以用簡(jiǎn)單的方法固定），將廠家提供的膠混合攪勻后，從模具上部均勻地倒入，待滿后將模具上部蓋上蓋子。24 h后用萬(wàn)用表檢測(cè)絕緣電阻，若接線良好，即可埋設(shè)電纜。

電纜沿鋼管垂直上引，在三通位置穿出鍍鋅鋼管，電纜沿電纜溝牽引至渠道觀測(cè)室。電纜牽引時(shí)用Φ50 mm～Φ75 mm的PVC套管保護(hù)，不同直徑保護(hù)管的銜接采用變徑接頭，保護(hù)管設(shè)在電纜溝內(nèi)，折彎處采用三通或彎頭銜接，電纜必需要有余度，并不得互相纏繞，電纜牽引完畢后用原土回填密實(shí)，上部覆蓋厚度不小于50 cm.

3 電纜敷設(shè)技術(shù)要求

滲壓計(jì)安裝施工要求很高，電纜的質(zhì)量和敷設(shè)中的過程保護(hù)是滲壓計(jì)安裝成功的一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，儀器不能正常工作，最主要是由于電纜的損壞。因此，一方面要保證電纜質(zhì)量，滲壓計(jì)電纜應(yīng)是能負(fù)重、防酸堿、耐腐蝕、質(zhì)地柔軟的水工觀測(cè)專用電纜；另一方面要重視電纜敷設(shè)時(shí)的保護(hù)工作，防止電纜和儀器受到人為和機(jī)械等外力的損壞，也防止電纜和儀器受到日光的暴曬或雨水的淹沒以及油類和化學(xué)物品的玷污和腐蝕。

對(duì)于土體中埋設(shè)的電纜，需沿電纜牽引線路挖槽形成電纜溝，電纜應(yīng)埋于電纜溝中，并穿管保護(hù)。電纜在敷設(shè)時(shí)必須留有余度，敷設(shè)的電纜余度由敷設(shè)的介質(zhì)材料、位置、高程而定，一般約為敷設(shè)長(zhǎng)度的5%～10%.滲壓計(jì)至監(jiān)測(cè)站的電纜盡可能少用接頭，在電纜接頭處涂環(huán)氧樹脂或侵入蠟，以防潮氣滲入。應(yīng)嚴(yán)格防止化學(xué)材料腐蝕電纜，經(jīng)常保持電纜的干燥和清潔。

電纜在牽引過程中，要嚴(yán)防用力不均損壞電纜及接頭；電纜跨施工縫或結(jié)構(gòu)縫時(shí)，應(yīng)留有足夠的長(zhǎng)度，并采用穿管過縫的保護(hù)措施，防止由于縫面張開而拉斷電纜。

在電纜敷設(shè)的線路上，應(yīng)設(shè)置警告標(biāo)志。尤其是暗埋線時(shí)，應(yīng)對(duì)準(zhǔn)確的暗線位置和范圍設(shè)置明顯的標(biāo)志；在電纜敷設(shè)過程中，要保護(hù)好電纜頭和編號(hào)標(biāo)志，應(yīng)隨時(shí)監(jiān)測(cè)電纜和滲壓計(jì)的狀態(tài)及絕緣情況，并記錄和說明；埋設(shè)的電纜應(yīng)作好記錄和敷設(shè)圖。

4 數(shù)據(jù)觀測(cè)要求

觀測(cè)人員主要由具有操作經(jīng)驗(yàn)的、并在類似工程中負(fù)責(zé)過觀測(cè)設(shè)施的、具有一定理論知識(shí)的專業(yè)人員組成，并嚴(yán)格按照?qǐng)D紙和技術(shù)要求進(jìn)行操作。滲壓計(jì)埋設(shè)后立即全面檢測(cè)儀器讀數(shù)和絕緣性能，判斷工作狀態(tài)、精度是否和說明書及設(shè)計(jì)相符，并采集初始讀數(shù)。滲壓計(jì)儀器埋設(shè)后前5天，每天觀測(cè)1次，之后每旬觀測(cè)2次。觀測(cè)時(shí)，需認(rèn)真讀取并記錄儀器讀數(shù)，分析觀測(cè)結(jié)果是否正常，是否與實(shí)際情況相符。通過對(duì)觀測(cè)成果的系統(tǒng)分析，可以檢驗(yàn)和分析建筑物的工作狀態(tài)是否在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)及時(shí)分析原因，提出處理措施。