[摘要]南水北調(diào)中線工程自水源地丹江口水庫到目的地北京，南北向綿延1 427 km，其中明渠長約1 200 km，渠道混凝土襯砌長度占總干渠全長的80%左右。本文簡要介紹了渠道混凝土襯砌工程安全檢測的內(nèi)容、項(xiàng)目和方法。對南水北調(diào)渠道混凝土襯砌及其他工程施工期和運(yùn)行期安全監(jiān)測，具有參考價(jià)值。

[關(guān)鍵詞]滲漏檢測；變形檢測；凍脹檢測

[中圖分類號(hào)]TV543[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A

1檢測目的

渠道混凝土襯砌工程受各種工程環(huán)境條件的影響，其狀態(tài)和工作情況在不斷變化，為了及時(shí)掌握渠道工程變化情況和性質(zhì)，必須進(jìn)行安全檢測。

2檢測工作內(nèi)容

2.1檢測設(shè)計(jì)

包括檢測項(xiàng)目的確定和布置，檢測儀器設(shè)備的選用、埋設(shè)和安裝，并繪制檢測設(shè)計(jì)總圖、主要檢測儀器設(shè)備布置和結(jié)構(gòu)圖。檢測儀器設(shè)備的埋設(shè)和安裝，要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。完工后要繪制竣工圖。

2.2現(xiàn)場檢測

包括巡回觀察和定位檢測。按規(guī)定的檢測項(xiàng)目、測次、時(shí)間，在現(xiàn)場進(jìn)行觀測記錄，并要做到無缺測、漏測，隨觀測、隨記錄、隨計(jì)算、隨校核。為利于提高觀測精度和效率，應(yīng)固定專人、儀器、測次和時(shí)間。

2.3檢測資料的整理分析

對現(xiàn)場檢測成果要進(jìn)行校對，防止差錯(cuò)，及時(shí)繪制過程線和關(guān)系曲線，進(jìn)行分析。如發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)找出原因，采取措施。如原因一時(shí)查不清，應(yīng)加強(qiáng)觀測，分析成果，并及時(shí)上報(bào)。

定期進(jìn)行資料整編，并對檢測工作進(jìn)行技術(shù)總結(jié)，對工程工作狀態(tài)作出鑒定，提出工程運(yùn)行和維修意見。

3檢測項(xiàng)目

渠道混凝土襯砌工程檢測包括滲漏檢測、變形檢測及凍脹檢測等。不同的檢測具有不同的目的和要求。

3.1滲漏檢測

對比渠道的滲漏損失，論證采用襯砌與防滲措施的必要性；檢驗(yàn)渠道防滲效果，對施工質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)；推算渠道水利用系數(shù)；進(jìn)行渠道襯砌與防滲技術(shù)的試驗(yàn)研究與材料防滲性能檢驗(yàn)等，應(yīng)選擇檢測段，進(jìn)行渠道滲漏損失檢測。渠道滲漏損失宜采用靜水法或動(dòng)水法進(jìn)行檢測。

渠道滲漏損失可通過理論或經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，也可以采用實(shí)測的方法確定，即靜水法和動(dòng)水法。靜水法精度高，適用于各類渠道，但檢測工作量大，需在渠道停水后進(jìn)行；動(dòng)水法可在不影響渠道正常運(yùn)行的情況下進(jìn)行，但檢測精度比靜水法差，一般適用于測量上、下兩測試斷面間渠段的總體滲漏量。

另外，還有同心環(huán)測滲法、渠下集滲法、鐘罩形測滲儀法、滲漏輪廓法、電阻法、室內(nèi)滲透儀法等。這些方法，有的費(fèi)用高或局限性大，有的是精度較差，一般很少采用。

3.2變形檢測

為監(jiān)測渠道混凝土襯砌工程的穩(wěn)定性，保證渠道安全運(yùn)行，應(yīng)對高填方、特殊土渠基、地下水位高的重要渠段，進(jìn)行變形檢測。變形檢測宜在渠道試運(yùn)行期或經(jīng)過一個(gè)輸水周期后進(jìn)行。

渠道混凝土襯砌工程在運(yùn)行期間，由于受到各種條件和因素的影響，經(jīng)常會(huì)發(fā)生沉陷、位移、裂縫等變形，對高填方、松軟渠基、地下水位高的重要渠段，應(yīng)進(jìn)行變形檢測，監(jiān)測渠道的狀態(tài)變化和工作情況，研究并掌握其變化規(guī)律，以便在發(fā)生不正常情況時(shí)，及時(shí)分析原因，采取措施加固，保證運(yùn)行安全，防止事故發(fā)生。另外，變形檢測也是對設(shè)計(jì)、施工的一種檢驗(yàn)，對于采用的新結(jié)構(gòu)、新施工方法、新工藝，通過變形檢測來驗(yàn)證其效果，以便于改進(jìn)和提高設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量，也可作為科研的依據(jù)，為科學(xué)試驗(yàn)服務(wù)。

3.2.1沉陷、位移變形檢測

沉陷、位移變形檢測應(yīng)設(shè)置變形觀測點(diǎn)、基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)，使用水準(zhǔn)儀、全站儀完成。選擇有代表性的斷面，在渠底、堤頂及特殊需要的地方設(shè)置固定標(biāo)點(diǎn)，作為變形觀測點(diǎn)，觀測其垂直與水平變形值，觀測標(biāo)點(diǎn)一般應(yīng)在表面布置。垂直與水平變形的觀測基準(zhǔn)點(diǎn)，應(yīng)設(shè)置在變形區(qū)以外的穩(wěn)定地區(qū)，通常設(shè)置在兩岸便于觀測的基巖、堅(jiān)實(shí)土基或建筑物基座上，觀測基準(zhǔn)點(diǎn)埋深不應(yīng)小于60 cm，寒冷地區(qū)應(yīng)大于1-1.5倍土壤凍深。一般為了觀測方便及提高觀測精度，基準(zhǔn)點(diǎn)距離變形觀測點(diǎn)遠(yuǎn)時(shí)，可在觀測斷面附近布設(shè)工作基點(diǎn)。通視條件校好時(shí)，可不設(shè)立工作基點(diǎn)，直接在基準(zhǔn)點(diǎn)上測定變形點(diǎn)。

3.2.2裂縫觀測

如果變形超過允許極限，混凝土襯砌面板就會(huì)發(fā)生裂縫。為了解裂縫發(fā)展情況，分析其產(chǎn)生的原因和對工程安全的影響，以便進(jìn)行處理，應(yīng)進(jìn)行裂縫觀測。必要時(shí)還應(yīng)同時(shí)觀測混凝土襯砌面板溫度、氣溫、水溫、水位等相關(guān)因素。

混凝土襯砌面板出現(xiàn)裂縫后，應(yīng)對裂縫的分布、位置、長度、寬度、深度，以及是否形成貫穿縫作出標(biāo)記，進(jìn)行觀測。有漏水情況的裂縫，還應(yīng)同時(shí)觀測漏水情況。對于重要的裂縫，應(yīng)選擇有代表性的位置，設(shè)置固定標(biāo)點(diǎn)，對其寬度的變化或發(fā)展情況，進(jìn)行定期觀測。裂縫觀測標(biāo)點(diǎn)，應(yīng)具有可供量測的明晰端面或中心。觀測期較長時(shí)，可采用鑲嵌或埋入墻面的金屬標(biāo)志、金屬桿標(biāo)志或楔形板標(biāo)志；觀測期較短或要求不高時(shí)可采用油漆平行線標(biāo)志或用建筑膠粘貼的金屬片標(biāo)志。要求較高、需要測出裂縫縱橫向變化值時(shí)，可采用坐標(biāo)方格網(wǎng)板標(biāo)志。使用專用儀器設(shè)備觀測的標(biāo)志，可按具體要求另行設(shè)計(jì)。

在裂縫出現(xiàn)初期，應(yīng)每天觀測一次，當(dāng)裂縫發(fā)展緩慢后，可適當(dāng)減少測試次數(shù)。在出現(xiàn)最高、最低氣溫和最高、最低水位時(shí)，或氣溫和水位變化較大時(shí)，或裂縫有顯著發(fā)展時(shí)，均應(yīng)增加測試次數(shù)。經(jīng)過長期觀測，判明裂縫已不再發(fā)展時(shí)，可停止觀測，但仍應(yīng)進(jìn)行觀察。

3.2.3伸縮縫觀測

為了解混凝土襯砌面板伸縮縫的開合情況，掌握其變化規(guī)律，以供綜合分析渠道襯砌工程的變化狀態(tài)，應(yīng)進(jìn)行伸縮縫觀測。必要時(shí)還應(yīng)同時(shí)觀測襯砌面板溫度、氣溫、水溫和水位等相關(guān)因素。

在渠道不同部位，選擇有代表性的伸縮縫各1-2條，每條伸縮縫上的測點(diǎn)不得少于2個(gè)。每個(gè)測點(diǎn)，埋設(shè)金屬標(biāo)點(diǎn)或測縫計(jì)，以量測縫的變化。

3.3凍脹檢測

為了解渠道混凝土襯砌工程凍脹防治措施的性能，監(jiān)測工程安全，在季節(jié)性凍土地區(qū)應(yīng)進(jìn)行凍脹檢測。凍脹檢測宜在渠道混凝土襯砌工程經(jīng)過冬季實(shí)際運(yùn)行后進(jìn)行。

3.3.1檢測段劃分原則

凍脹檢測段宜按渠基土質(zhì)、地下水位、防凍脹措施、建筑物的位置等劃分；同一防凍脹措施，不同地下水位、不同渠基應(yīng)分別設(shè)置觀測斷面；不同防凍脹措施，也應(yīng)分別設(shè)置觀測斷面。

3.3.2觀測內(nèi)容

凍脹觀測內(nèi)容包括氣溫、降水量、地溫、凍深、凍脹量、土壤水分、地下水位和渠基土質(zhì)（土的密度、顆粒級(jí)配、抗剪強(qiáng)度等物理力學(xué)性能指標(biāo)）。

凍脹量觀測分為土壤分層凍脹量觀測和總凍脹量觀測。一般情況下，渠道混凝土襯砌工程只需觀測土壤總凍脹量，觀測儀器設(shè)備可采用水準(zhǔn)儀、位移傳感器和凍脹儀等。分層凍脹量和總凍脹量均可采用分層凍脹儀觀測。

3.3.3觀測點(diǎn)設(shè)置要求

在檢測渠段上，應(yīng)按下列要求設(shè)置觀測點(diǎn)：①地溫、凍深、凍脹量和土壤水分觀測點(diǎn)應(yīng)沿渠道橫斷面分別設(shè)置。觀測點(diǎn)的數(shù)量，可根據(jù)渠道斷面大小確定，一般大型渠道應(yīng)不少于11個(gè)測點(diǎn)。②觀測設(shè)施埋設(shè)應(yīng)垂直渠道橫斷面。穿過襯砌防滲層時(shí)，應(yīng)注意交界處的密封和夯實(shí)，嚴(yán)防渠水滲入渠基。③凍土器膠管內(nèi)的水可采用當(dāng)?shù)氐牡叵滤?。④宜在觀測段附近設(shè)置氣象觀測點(diǎn)。⑤應(yīng)在渠堤外設(shè)置地下水位觀測井。

3.3.4觀測工作要求

觀測工作應(yīng)按下列要求進(jìn)行：①觀測前必須檢查校正好儀器設(shè)備。②各觀測項(xiàng)目應(yīng)同步進(jìn)行。觀測時(shí)間與次數(shù)，可在全面了解和分析凍脹全過程的前提下具體確定。③在觀測過程中，應(yīng)隨時(shí)觀察渠道外觀的變化及裂縫等情況。④作好觀測記錄，并及時(shí)整理分析，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)復(fù)測糾正。

3.3.5渠道凍脹變形觀測

渠道襯砌與防滲結(jié)構(gòu)在基土凍脹或融化時(shí)有無變形和變形量的大小，需要通過凍脹變形觀測確定。由于渠道斷面形式的特點(diǎn)，渠坡的變形既取決于本身凍脹量大小，也受坡腳凍脹的作用，故坡面上各點(diǎn)不僅凍脹量不同，其凍脹變形方向亦不相同。總之，各點(diǎn)的變形方向與坡面成不同的交角。因此，要確切地研究渠道的凍脹變形規(guī)律，不能只簡單地使用水準(zhǔn)測量或埋設(shè)凍脹儀的方法來實(shí)現(xiàn)，需要專門測量變形的儀器設(shè)備幫助解決。

3.3.6資料整理與分析

整理分析觀測結(jié)果，繪制某一觀測點(diǎn)凍脹量與凍深的關(guān)系曲線，繪制某一觀測點(diǎn)觀測時(shí)間與凍深、凍脹量、氣溫、含水量的關(guān)系曲線，繪制檢測段沿渠道橫斷面不同位置的最大凍脹量、凍脹率與相應(yīng)的氣溫、地下水位等關(guān)系曲線。

4結(jié)束語

工程管理單位應(yīng)根據(jù)工程具體情況，制訂工程檢測工作細(xì)則，包括檢測項(xiàng)目、測次、時(shí)間、順序、人員分工、精度要求、資料整理分析保管，以及觀測儀器設(shè)備保護(hù)、率定、檢修、安全操作等有關(guān)各項(xiàng)工作制度，并將其作為工程管理制度的組成部分，認(rèn)真執(zhí)行。同時(shí)應(yīng)在檢測前對檢測人員進(jìn)行培訓(xùn)，以保證各項(xiàng)工作的順利完成。

參考文獻(xiàn)

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