金湾闸测压管技术创新与应用

陈 华，缪慧丽，田磊磊

（江苏省江都水利工程管理处，江苏 扬州 225200）

1 问题的提出

测压管水位观测对了解水闸防渗设施的工作效能，判断建筑物在各种运行条件下的稳定性，监视工程安全状态有着十分重要的作用，是水闸管理工作安全监测中重要的观测项目[1]。

金湾闸于1973年6月6日建成并投入使用，工程位于扬州市生态科技新城与江都区交界的金湾河上，系淮河入江水道的控制工程之一。该闸具有排洪、蓄水、引潮等综合功能，配置22台套闸门启闭机，属于大型水闸、Ⅱ级建筑物。

为完善金湾闸加固工程项目，对闸身进行稳定验算，需对闸身扬压力等水文参数进行观测、收集。金湾闸原有9只测压管，由于长期风吹日晒雨淋，翼墙4只测压管已损坏，无法测得数据，工作桥5只测压管，观测数据没有变化，灵敏度试验不符合要求。传统测压管失效处理经验方法是利用塑料软管与水泵连接，软管插到测压管底部向管内注水排出淤积，对失效测压管进行冲洗疏通，但测压管堵塞严重，冲洗疏通后仍不能正常使用，无法再进行观测，因此决定对金湾闸进行测压管重设。

2 项目设计

金湾闸闸底板底面高程-4.10 m以下为③层Q3的灰黄色粉质黏土、重粉质壤土；翼墙部位上部为灰黄夹灰色素填土，以粉质黏土为主；底板以下为③层Q3的灰黄色粉质黏土、重粉质壤土。因此，本次埋设的测压管位于③层土中。

2.1 测压管布置

根据设计要求，拟布置4组测压管，每组2根。闸身测压管分别位于工作便桥和公路桥下游侧（7～8号闸门中墩及15～16号闸门中墩位置），翼墙测压管分别位于闸两侧上游、下游翼墙内侧。

2.2 测压管埋设钻孔孔径及深度

开孔孔径采用130 mm（导管，闸墩腹拱部位），终孔孔径为110 mm，进入闸底板以下（底板厚度2.00 m）持力层中3.00 m左右（即孔深超过闸底板3.00 m）终孔，孔深约17.00 m（闸身部位）和12.50～14.00 m不等（翼墙部位：上游孔深达到高程-3.40 m，即进入原状土层1.00 m以上；下游孔深达到高程-5.20 m，即进入原状土层1.00 m以上）。

2.3 测压管管身结构及滤管结构

测压管采用内径50 mm、外径60 mm的镀锌白铁管，透水管长度2.00 m，透水管以下接沉淀管（不透水管，底部用直径90 mm铁板封闭，铁板兼顾导向），沉淀管长约1.00 m，滤管以上为不透水导管，不透水导管接至地面，每个接头丝扣均用生料带包裹。滤管的透水孔直径约10 mm，滤管透水率为18%左右，外侧采用80目尼龙网布及铜丝布各包扎2层。测压管井结构见图1。

图1 测压管井结构图

3 项目施工

3.1 测压管埋设

（1）闸身部位：成孔后，清水洗孔，待钻孔回水至清水后，安放测压管，于测压管外侧投放滤料（施工时采用筛选后清洁的中砂、细砂，投放滤料的同时从测压管内注入小水量对滤料进行清洗）至滤管上部0.50 m左右高度，其上用膨胀止水条，止水条高度在0.06 m左右，上面再投放水下环氧砂浆（不紊散混凝土），其高度在0.50 m左右，然后投放1:1:0.6（水泥:砂:水）的水泥砂浆进行封填至地面。

（2）翼墙部位：成孔后，清水洗孔，待钻孔回水至清水后，放置测压管，于测压管外侧投放滤料（采用筛选后清洁的中砂、细砂，一边投放滤料一边从测压管内注入小水量对滤料进行清洗）与滤管顶部高度一致，上面再投放水下环氧砂浆（不紊散混凝土），其高度在0.50 m左右，然后投放1:1:0.6（水泥:砂:水）的水泥砂浆进行封填至 地面。

3.2 洗 井

在测压管内放入软管，采用从测压管内压入清水和从测压管内抽水的方法对测压管进行反复压水、注水清洗，直至测压管内回水和抽出的水变清为止。

3.3 灵敏度试验

测压管清洗结束后，进行测压管内的水位恢复，观测静止水位，即时进行测压管灵敏度试验，观测、记录测压管内的水位变化情况，绘制测压管灵敏度试验曲线（水位下降过程曲线）。灵敏度试验的过程与结果应符合水利工程观测规程的要求，并判定测压管是否灵敏、有效。

4 技术创新

为延长测压管的使用寿命，对金湾闸新埋设的测压管从以下3个方面进行技术改进。

4.1 新材料：膨胀止水条和水下环氧砂浆的应用

水下环氧砂浆作为一种高分子复合材料，具有在水下不分散、自流平、自密实等优点[2]。

利用水下环氧砂浆固化快、早期强度增长快、终期强度高、密实性好的特点，采用膨胀止水条和水下环氧砂浆双重保险的方法止水，取代传统黏土球止水。利用水下环氧砂浆在水下具有不分散性，能充分保证滤料的透水性以及防止测压管内产生淤积，避免以往使用黏土球软化后导致滤料饼结的不利因素。

由于采用膨胀止水条和水下环氧砂浆在测压管施工中没有先例可循，需要进行现场模型试验来全面掌握其各种膨胀和固结的性能及数据。试验方法简述：于测压管的外圈再套放1根直径为89 mm的导管，其底部焊接1个符合尺寸要求的圆环。将膨胀止水条紧贴圆环，缠绕于测压管，再缓缓压送到滤料顶部，并确认膨胀止水条已压入到位，立即投放水下环氧砂浆。具体要求：

（1）按确定的配合比将砂、水泥搅拌均匀后再将HK-UW-1树脂倒入骨料中，搅拌均匀。配合比为砂62%～66%，水泥13%～15%，HK-UW-1树脂20%～25%。

（2）水下浇注时，砂应干燥，含水率宜小于1%，否则将影响强度；应先将砂、水泥拌匀后再开始配浆，以免产生树脂快速固化的现象。

4.2 新工艺：测压管地面装置的改进

测压管埋设完成后，于测压管管口安装2寸变1寸三通，以便于放入自动化观测设备（水位计等）。

（1）公路桥、工作桥面的测压管：测压管管口低于路面100 mm左右，其上盖1个350 mm×200 mm的井盖。于测压管近临空面一侧用冲击钻凿1个深度约200 mm 的深槽，1寸三通口连接1寸镀锌白铁管至桥面栏杆的外侧，并在1寸镀锌白铁管相同位置放置2寸PVC管（用于排泄地面积水），最后用砂浆封填PVC管外侧。

（2）翼墙4个测压管：采用预制保护井的方法，保护井两侧留有直径60 mm 的小孔，便于安装观测设备和排泄雨水。测压管管口高于地面100 mm左右，管内装有三通，保护井内地面用砂浆抹平。所有测压管的顶部均用闷头封闭。

4.3 新措施：定期进行清洗、保养

以往很多测压管失效是由测压管长期淤积造成，因此，金湾闸测压管埋设后，定期（每年）对所有的测压管进行清洗、疏通、保养，同时进行测压管水位观测及灵敏度试验，分析其水位变化情况及其变化是否正常，提出“金湾闸测压管清洗、保养情况说明或书面报告材料”，建立保养档案，以确保测压管的长期、正常使用。

5 研究成果应用情况

灵敏度试验结果见表1及图2。根据SL 551—2012《土石坝安全监测技术规范》“对于砂壤土，一昼夜降至原水位为灵敏度合格”的要求[3]，本次重设的测压管灵敏度合格，金湾闸测压管重设成功。

表1 灵敏度试验水位数据表 m

续表1

图2 灵敏度试验水位曲线图

6 结 论

测压管损坏或观测效果不佳是大型水闸测压管长期运行后出现的普遍情况，金湾闸测压管重设项目采用技术改进措施：

（1）施工过程中为防止砂浆渗漏到滤料中，影响滤料的透水性，甚至堵塞透水管，采用新型材料膨胀止水条和水下环氧砂浆（不紊散混凝土），其效果比以往用干黏土球止水效果好。

（2）通过测压管地面装置的改进，更好地保护测压管管口外露部分。

（3）选择透水管的过滤层要满足透水率，还需质量好，反滤作用可靠[4]，本次采用80目尼龙网布及铜丝布各包扎2层，滤管透水率为18%左右。

（4）测压管内径一般不大于50 mm[5]，适当加大管径，形成足够保养空间，利于对测压管定期进行清洗、疏通、保养。