浅谈粉细砂层供水计量装置的方案设计与实施

田应龙 田 楠

(辽宁省石佛寺水库管理局，辽宁沈阳 110006)

浅谈粉细砂层供水计量装置的方案设计与实施

田应龙 田 楠

(辽宁省石佛寺水库管理局，辽宁沈阳 110006)

以石佛寺水库供水计量装置实施方案为例，论述了计量井选址、土建施工工艺、流量计选型等方面的内容，说明一切施工方案应从工程实际情况出发，因地制宜，集思广益，采取科学有效的施工措施，保证工程顺利实施。目前井室防渗效果良好。

流量井;土建施工;流量计;粉细砂层

1 工程概况

石佛寺水库沈北新区供水管线(头部至配水站)全长为12km，管材为DN1.2m铸铁管和PCCP预应力钢筒混凝土管，库区头部取水采用50m深层井点水泵抽水，由于当时水库不蓄水，为了便于施工和维修，井室主要布置于延河方向临近主河道岸边和明沈路下游，共设9组三级潜水泵，扬程为100m，流量为120m3/h。目前供水量为2.4万t/d。如图1所示。

图1 石佛寺水库沈北新区供水管线布置

2008年11月，按照辽宁省政府、省水利厅的总体安排部署和有关要求:“石佛寺水库不仅要发挥防洪

效益，也要发挥综合效益，要尽快蓄水，改善生态环境”，在不影响正常发挥防洪效益的前提下，根据工程的实际情况和周边自然条件，考虑蓄水后的影响范围和可操作程度，本着既要形成一定的水面效果，又要尽量减少投资、便于操作的原则，实施了蓄水试验应急防护工程，确定蓄水位46.2m方案，水面面积达到16.19km2，占水库总淹没面积的32%。

由于水库蓄水后水位提高，导致原有的供水计量装置长期浸泡在水里，无法正常运行，为了获取供水计量数据，急需配备供水计量装置。

2 计量井选址

2.1 坝北方案(坝上游)

最初选址在左岸主坝内沈北水务原计量房北侧戗台处，地面高程为47.2m，理由为:ⓐ无需三通一平，施工便利，便于日后管理;ⓑ计量井为钢筋混凝土池体结构，底板底标高－4.6m，碎石垫层底标高－5.2m。底板面积为4m×4m=16m2，底板及墙壁采用P8抗渗混凝土，井室内抹防水砂浆，外侧粘贴SBS卷材防水。

由于该处为粉细砂基础，且受两侧绿化带限制，为了减少塌方影响，需设钢板桩围堰，根据开挖深度选用了长9m、宽0.5m的钢板桩，管周部位采用4寸钢管和编织袋支护，排水采取基坑周围井点降水和强排相结合办法，土方开挖采用人机配合方法，当挖到管顶时，发现靠库区水面一侧的管壁四周管涌流沙量较大，沈北水务原计量房地面出现宽为3cm左右的裂缝，而且钢板桩也有变形迹象，为了确保施工安全和库区正常防汛，经分析研究决定在堤南布设计量井。

2.2 坝南方案(坝下游，两堤之间80m)

根据超声波流量计安装技术要求，计量井应选择在上游大于10倍直管径、下游大于5倍直管径以内无任何阀门、弯头、变径等均匀的直管段，安装点应充分远离阀门、泵、高压电和变频器等干扰源，经过现场实际开挖踏勘，发现该段有35m的PCCP预应力钢筒混凝土管和15m钢管，为此选定在距左岸大堤下游防汛路10m处的钢管上设立计量井。由于该处地表水位较高(水面高程46.15m，水深0.5m左右)，主要是两堤渗水造成的，为此管线两侧需回填施工平台和进场路，然后施设钢板桩围堰。当井室开挖设计底高程时，发现临近钢管线下游的PCCP管承插口处冒水(为了不影响正常供水，本次施工管线是带水作业的)，经与沈北水务共同研究，决定在漏点处打桩，重点抢修漏点。土方开挖采用重工长臂反铲(臂长约为20m)。通过钢管开孔进人检查发现，相邻两处的PCCP管承插口处的承口钢板整园断裂漏水，断裂最大宽度为3cm左右，由于现场排水困难(管底与地面高差约为4.5m左右)，承插口处焊接无法完成，为了争取早日供水，经研究:两堤之间PCCP管全部更换成钢管，计量井为临时施工排水基坑，管线两侧每8m设一井点排水方案，工期3d，管线抢修后再实施计量井。

3 土建施工

计量井施工主要包括:围堰、排水、开挖、浇筑、止水、回填等项目，其中围堰、排水、止水等项目又是施工的重点。

3.1 钢板桩围堰

根据实地踏勘，井室为粉细砂基础，且地下水位高，流量大，为了控制塌方和渗水，基坑开挖采用钢板桩围堰。从管壁侧开始安装第一节，并留5cm左右的安全距离，按顺序依次安装到管壁的另一侧。安装时应检查钢板桩的垂直度，钢板桩距开挖底面不小于2m。槽内土方开挖2m左右时，进行钢板桩第一道主梁加固，距钢板桩上口边缘0.5m，材料为20a工字钢。第二道为管上部位，两道主梁间距约为2m，管下部位渗漏处理采用4寸钢管加固并用编织袋堆砌。

3.2 排水及基坑渗水量计算

根据现场的实际情况，采用钢板桩围堰外侧井点排水为主、基坑直排为辅的办法，由于没有原设计图纸，根据现场开挖及打井试验情况勘测，管底高程为－4.5m，地下水位埋深在－16m左右，通过现场打井试验，采用4寸潜水泵即可控制井内水面下降到－4m左右，井距约为7m。

基坑渗水量计算:

式中 F1——基坑底面积，m2;

q1——基坑每平方米底面积平均渗水量，m3/h; F2——基坑侧面积，m2;

q2——基坑每平方米侧面积平均渗水量，m3/h。

详见表1、表2。

表1 基坑每平方米侧面积平均渗水量 m3/h

表中渗水量:无地表水时用下限，地表水深2～4m土中有孔隙时用中限，地表水深大于4m时用上限。

表2 基坑每平方米侧面积平均渗水量 m3/h

基坑渗流量 Q=7×7×0.5+4×7×5×0.5× 20%=27m3/h，故基坑强排采用2台4寸泵和一台2寸泵。

3.3 计量井地板及穿管墙壁混凝土止水措施

在绑扎后底板钢筋上，按底板标高安装底板钢制止水环(20cm宽)，其中底板埋深10cm，预留10cm埋入墙壁混凝土中。安装钢管与墙壁处的止水环，为了减轻通水钢管震动对墙壁混凝土产生裂缝，该工程采用两节组合式“∩”形环，节与节之间采用螺栓，环与钢管之间采用两道方形橡胶。

3.4 计量井防渗处理

3.4.1 防渗材料选定

原设计为SBS卷材，根据现场实际情况采用聚乙烯丙纶一次成型抗渗防水卷材、多功能胶粉、水泥等混合材料，聚乙烯丙纶一次成型抗渗防水卷材具有以下特点:抗拉强度大、抗渗能力强、耐腐蚀、寿命长、柔性好、易粘贴、重量轻、无毒、使用温度范围宽、施工简单、常温作业。规格为:宽1m，厚1.5mm。

3.4.2 配合比

丙纶卷材专用胶0.5kg，水泥50～75kg，水50kg;调制方法为:把冷水倒入50kg铁桶内，快速搅拌，倒入胶粉，搅拌5～10min后即可成胶水，然后再倒入水泥搅拌均匀。

3.4.3 施工工艺

利用现场的拆除后模板做一个简易平台，宽度应超过1.2m，平铺聚乙烯丙纶卷材，长度可根据施工方便为宜。然后用小桶盛装胶液，在平铺的卷材中心上连续倒液，用板刷涂抹均匀。卷材黏贴时应从混凝土井室侧棱开始，每侧一半，搭接长度为10cm，从上至下，用板刷均匀用力密实卷材与混凝土接触，背面全部潮湿为宜，胶固时间一般为24h。

3.5 土方开挖注意事项

当挖到管上1m左右时，应探测实际深度，采用人机配合，另外开挖深度达到底板高程时，应快速超挖0.5m左右，并及时回填碎石，以减少流砂进入，并在四角用编织袋砌筑集水坑。

4 流量计

4.1 流量计选型

由于流量计安装工况为带水作业，根据考察调研，采用某公司生产的RISONIC2000(RISONIC modular)外插入式超声波流量计，其特性参数详见表3。

表3 超声波流量计的特性参数

RISONIC2000超声波流量计采用时差法原理来测量多条相互平行声道上的平均流速，然后换算出瞬时流量和累计水量。沿声路方向的平均流速是由声路长、声路角及正逆向传播时间决定的(根据超声波信号沿水流方向的正向传播时间t12和逆向传播时间t21可计算出传播时间差，然后由设备根据该时间差可计算出平均流速Va);参与换算的横截面积是根据当前管道形状参数计算出来的。累积水量是通过流量的累加计算出来的，即这个累积水量是将每秒钟的瞬时流量累加计算出来的。见图2。

图2 流量测量图

4.2 插入式超声波流量计安装

流量计安装示意图及四声道外插式换能器分布图见图3。

图3 流量计安装及四声道外插式换能器分布

5 结 语

石佛寺水库供水计量装置于2014年5月20日开工，7月20日竣工，通过目前实际运行检验和校核，井室防渗效果非常好，计量装置的测量数据准确性能均在±0.5%范围内。

On plan design and implementation of water supply metering device in silty sand layer

TIAN Yinglong，TIAN Nan
(Liaoning Shifosi Reservoir Administration，Shenyang 110006，China)

Implementation plan of water supply metering device in Shifosi Reservoir is adopted as an example for discussing metering well site selection，civil construction process，flow-meter model selection and contents in other aspects．It is obvious that all construction plans should be based on actual condition of the project，measures suiting local conditions should be adopted，useful ideas are absorbed，scientific and effective construction measures are adopted，thereby ensuring smooth implementation of project．The anti-seepage effect of well chamber is excellent at present．

flow well;civil engineering construction;flow-meter;silty sand layer

TV6

A

1005-4774(2015)06-0019-04