深覆盖层混凝土防渗墙测斜管和渗压计一体化安装施工工法

2022-09-08苏志新陈艳梅

吉林水利 2022年8期

苏志新，陈艳梅

（1.辽宁水利土木咨询有限公司，辽宁沈阳 110055；2.宁城县水利局，内蒙古赤峰 024200）

前言

国内混凝土防渗墙内渗压计安装始于20世纪90年代末三峡工程二期围堰基础防渗墙施工[1]，防渗墙内测斜管安装在本世纪初才逐步兴起[2]。目前混凝土防渗墙内测斜管、渗压计[3]安装施工多采用钻孔法[4-5]、绳索法[6]和直埋法[7]等方法，上述方法存在施工造价高、仪器安装精度低、仪器完好率低、施工工期长[8]等问题。为解决上述施工过程中遇到的技术问题，通过梳理已竣工工程中混凝土防渗墙内测斜管、渗压计安装施工方法，提出测斜管和渗压计一体化安装施工工法，降低了施工成本、提高了仪器安装施工准确率和完好率、缩短了施工工期。

1 工艺原理

大坝基础位于覆盖层上时，通常在基础内施工防渗墙以增加渗径。如何监测防渗墙变形、应力应变，以及防渗墙后渗压折减情况，规范要求在防渗墙内布置变形、应力应变类监测仪器、在防渗墙后紧贴防渗墙布置渗流类监测仪器。很多工程在实施防渗墙后渗压计时，采用钻孔埋设的方法，但该方法对渗压计钻孔垂直度要求较高，且对防渗墙的垂直度要求也较高，否则渗压计紧贴防渗墙钻孔布置时，极易发生钻孔破坏防渗墙的工程事故。为降低钻孔破坏防渗墙的概率，工程施工时多将渗压计布置在离防渗墙较远部位，这样大大降低了防渗墙后渗压监测的效果。采用防渗墙内测斜管和渗压计一体化安装方法，可较好地解决该难题。

对需安装施工测斜管和渗压计的槽段垂直度和深度进行测量，在此基础上加工、焊接仪器定位架（简称定位架，以下同）；在定位架装有仪器侧（沿上下游方向）垂挂土工布，将大沙袋（体积大于0.04m3，即半径为0.2m球体）包裹后的渗压计置于土工布外侧缝制口袋内，在混凝土防渗墙浇筑过程中（混凝土由下向上顶送），土工布受流态混凝土侧向推力作用将口袋内渗压计与槽壁紧密接触，可防止渗压计埋设在混凝土内失效，而后将定位架焊接在两侧钢管设定位置形成成套设备；在吊装成套设备入槽段过程中（入槽段桩号经全站仪确定），分段连接、密封铝合金（或ABS）测斜管，并将测斜管固定在卡扣内（卡扣沿高程均匀焊接在两侧钢管上），控制测斜管导槽扭转在微小范围内；成套设备吊装入槽段设定位置后，检测渗压计读数与测斜管扭角，满足相关规程要求后，完成测斜管和渗压计安装施工工作。

2 施工工艺流程及操作要点

2.1 施工工艺流程

测斜管和渗压计一体化安装施工工法工艺主要由设备制安、监测仪器安装、完工检测等环节组成，其工艺流程见图1。

图1 测斜管和渗压计一体化安装施工工法工艺流程图

2.2 主要设备材料

测斜管和渗压计一体化安装施工工法涉及的主要材料、设备汇总见表1。

表1工法涉及的主要材料、设备汇总表

2.3 操作要点

2.3.1 定位架加工及渗压计安装

按照防渗墙后预测渗流过程线，需对渗压计安装位置进行准确定位。现场根据防渗墙后渗压计布置高程，按图2中样式进行定位架加工，即根据现场测量结果及渗压计安装高程，将定位架焊接在两侧钢管指定位置，形成成套设备（见图3）。在定位架装有渗压计侧（沿上下游方向）垂挂土工布，将大沙袋（体积大于0.04m3，即半径为0.2m球体，增大渗压计与槽壁接触面积）包裹后的渗压计置于土工布外侧缝制口袋内。

图2 定位架样式图

图3 成套设备示意图

2.3.2 成套设备吊装及测斜管安装

渗压计已固定在定位架上随成套设备一同吊装入槽段，铝合金（或ABS）测斜管在成套设备吊装中安装。

（1）根据测量的槽段深度提前备好相应长度铝合金（或ABS）测斜管（管长一般为3m），在测斜管两端打好铆钉孔（孔直径2.5—2.6mm），准备好橡皮泥（工业类硅胶泥）、防水胶带等施工材料。在成套设备底部（吊装放置于槽段底部）预装1—2根铝合金（或ABS）测斜管；

（2）成套设备吊入槽段、缓慢下降过程中，当铝合金（或ABS）测斜管管口高于导向槽顶部约1.2m时停止成套设备下降，接长铝合金（或ABS）测斜管，利用之前打好的铆钉孔，将两根测斜管铆接（采用抽芯铆钉、铆钉长7.6mm），并在测斜管与管接头搭接部位按压入橡皮泥，使橡皮泥充分填充搭接部位空隙，在橡皮泥外部及两侧测斜管与管接头处缠绕防水胶带。将测斜管分段固定在成套设备预先焊接的卡扣内；

（3）在铝合金（或ABS）测斜管下沉过程中，通过管内注清水的方法使铝合金（或ABS）测斜管顺利下沉；

（4）在成套设备及铝合金（或ABS）测斜管沉入槽段设定深度后，在钢管吊耳处穿入φ25钢筋固定，待本槽段混凝土初凝后撤出。

（5）本槽段混凝土初凝后、上部帽梁施工前，在铝合金（或ABS）测斜管内安装固定式测斜仪。

3 质量控制要点

3.1 定位架加工及渗压计安装质量保障措施

渗压计沙袋用干净的细沙填充，沙袋需为不小于半径为0.2m的球体。渗压计安装时需注意，渗压计端部透水石需在沸水中煮泡30分钟以上，使透水石可以无障碍进出水，透水石煮泡完成后，待其温度降至常温后，安装回渗压计端部。包裹渗压计的细沙需用清水冲洗干净，将沙中携带的泥土等可能影响透水效果的物质清洗掉。

确定定位架在两侧钢管（导向管）的焊接位置时，采用物探检测手段对槽段垂直度和深度进行检测，根据检测结果计算并在导向管上做标记，使定位架准确焊接在设定位置处。钢管焊接按照《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》（GB50236-2011）执行，为保障焊接接长后的导向管具备足够刚度和整体性，两根平行的导向管间按0.5m间隔焊接横支撑和斜支撑。

3.2 成套设备吊装及测斜管安装质量保障措施

成套设备吊装过程中进行测斜管接长安装，需用橡皮泥、防水胶带做好测斜管与管接头之间密封，防止泥浆进入测斜管。测斜管接长时，需按预先标记的导槽方向进行测斜管安装，防止铆钉孔不齐影响测斜管方向角及安装进度。在测斜管安装过程中，由于管接头做了密封处理，会出现测斜管受浮力影响不宜沉管或位置偏移等情形，可在测斜管内注入清水解决上述问题。

3.3 安全与环保保障措施

在成套设备吊装过程中，要严格执行“安全第一，预防为主，综合治理”的安全生产方针和坚持“管生产必须管安全”的原则，建立、健全施工安全保障体系，制定应急预案；进入施工现场人员必须经过上岗培训，持证上岗，必须按规定佩戴安全防护用品，遵章守纪，听从指挥；对起重工具如索具、夹具等进行全面检查和计算，验算合格后方可投入使用；吊装车辆运行前进行安全检查，杜绝机械车辆带病作业；尽量避免雨天实施吊装作业；现场安装施工人员必须穿戴防滑鞋，防止滑落槽段。

在做好安全保障措施的基础上，还应注意做好环保措施，加强宣传教育，提高施工人员的环保意识，强化环保管理力度，落实环保措施；定位装置加工过程中，材料及时回收，及时处理，做到工完料清，达到文明工地的要求；施工过程中科学管理、合理安排、高效配合，减少各工序间等待时间，减少燃油等浪费。

4 质量验证

该工法在内蒙古某水利枢纽工程进行了应用，该水库总库容0.9亿m3，是一座以防洪、森林防火、供水为主，兼顾发电等综合效益的中型水库，主要挡水建筑物为沥青混凝土心墙砂砾石坝，工程混凝土防渗墙开工日期为2015年7月，完工日期为2016年10月。大坝坝基覆盖层较厚，采用混凝土防渗墙防渗，防渗墙最大深度为26m。测斜管和渗压计一体化安装完成后，安装成功与否的重点是渗压计是否自动安装在了混凝土防渗墙外侧，而未被混凝土包裹致失效。持续观测混凝土防渗墙后渗压计的测值变化，发现混凝土防渗墙后渗压计随埋设深度不同，反映出不同的渗压（见图4），表明该工法应用成功。