逆止阀在南水北调中线应用与施工

王东

【摘要】目前，在大型水利工程上，特别是对于南水北调这样的大型输水工程，为了防止渠道里的水渗漏，在渠道两侧和底部都要铺设衬砌，但在地下水位高于渠道内水位时，若不能及时的将地下水排出，地下水积聚在衬砌层下将形成很大的压力，当地下水压力超过一定值后，会造成衬砌破坏，若只设排水管，地下水与渠内水就会自由连通互补，当地下水位下降至低于渠道内水位时，渠道内的水便经排水管外渗，不仅浪费水资源，而且由于水体大量渗入地下，易造成地基渗透破坏，随着水的下渗，会将渠内淤积物一并带入地下，堵塞排水通道，造成排水功能失效，影响结构安全。

【关键词】逆止阀;南水北调中线工程;应用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.02.196

1、工程简介

南水北调中线一期工程总干渠沙河南～黄河南潮河段第五施工标段位于郑州市境内，桩号SH（3）158+200 ～SH（3）164+500，全长6.3km，全段采用混凝土衬砌，混凝土衬砌强度等级为C20，抗冻标号F150，抗渗标号W6。渠道过水断面呈梯形，设计底宽为23.5m～15m，堤顶宽5m。渠道边坡系数为3.5～2.0，设计纵坡为1/26000～1/24000。标段内共有各种建筑物12 座，其中河渠交叉1 座，：左排倒虹2座，节制闸1座，公路桥5座。另有生产桥3座。

该段地下水为第四系孔隙潜水，主要赋存于轻壤土和细砂层中。测得地下水水位高程120.19～122.93m，埋深一般2m 左右。地下水具动态变化特征，且地下水位受降雨和地表径流影响变化较大，本段降水年际变幅大，年最大与最小降水量之比达3 倍～4 倍;降水年内分配不均，60%～70%集中在汛期6月～9月，多以暴雨型式出现。

2、前言

逆止阀的出现解决了上述难题，逆止阀是控制水流单向流动的阀门的统称，既可以消除渠道衬砌下由于高地下水位产生的扬压力，保证渠道衬砌的安全稳定，又能保证渠水不会通过排水系统外渗，同时由于逆止阀设置了可调连接管，通过调整连接管，可保证施工后逆止阀表面与衬砌砼表面齐平，这样，一方面可以满足安装质量要求，另一方面可提高安装效率，便于施工及验收。

3、逆止阀结构原理

指依靠介质本身流动而自动开、闭拍门（密封球），用来防止介质倒流的阀门，其在南水北调工程渠道中的主要作用是在设计水头差下排除渠道周围的地下水达到降压效果，阻止渠道内的水泄放流失。

逆止阀主要工艺单元有：进水室、出水室和逆止活动门，逆止活动门设置在进水室与出水室之间，当地下水位高于渠道内地表水位时，地下水托顶逆止活动门并使其开启，进水室与出水室呈连通状态，地下水通过排水器自由排出，进而达到消除地下水扬压力的目的。相反，当地下水位低于渠道内地表水位时，逆止活动门在自重与地表水压力作用下，逆止活动门关闭，切断排水通道，防止地表水渗入地下。

4、逆止阀的选型和布置

4.1选型

逆止阀型式根据逆止阀布置的部位和逆止阀工作性能进行选择，拍门式逆止阀应用于渠坡，球式逆止阀应用于渠底。

逆止阀应能够保证在总干渠设计水位下，具有满足总干渠安全要求的启闭灵敏性和排水能力。阀门开启的启动水位差宜为2cm～3cm，且当外水位高于内水位10cm时能够达到设计排水流量，按照设计要求，潮河段五标选用20cm水位差下逆止阀的排水流量。

逆止阀的止回性是渠道不发生向渠外漏水的重要性能。逆止阀在水压力0～200kPa作用下，保证拍门或密封球不发生变形和逆向渗漏，因此做好逆止阀的进场检验尤为重要，不合格产品严禁用于现场施工。

各种类型的逆止阀内外径、壁厚应统一，以利于运行期检修更换。

4.2布置

逆止阀与衬砌板下部排水系统相连，设在排水管出口与衬砌连接部位。潮河段五标总干渠为全挖方段，地下水位高，逆止阀按照梅花形布置，间距根据地质情况分为4m、8m、12m三种布置形式，两侧渠坡从坡脚至坡肩平行于渠道轴线方向分别布置2道，渠底平行于渠道轴线布置2道，共布置约3500个逆止阀。渠坡上布置拍门式逆止阀，拍门转轴顺渠内水流方向布置，转轴位置在出水管口上方。

5、逆止阀的安装

5.1逆止阀的检验

逆止阀运达现场后，在安装前有专人逐个进行外观质量检查，检查内容包括产品是否有合格证、包装是否完好、外观品相是否材质均匀、尺寸合格，不得有裂痕缺损，对于拍门式逆止阀重点检查拍门绕转动轴活动是否灵活，有无卡阻现象，拍门止水环与排水管口的整合及密封性能能否完好，对球型逆止阀重点检验密封球的重量、椭圆度、密封球与排水管口止水环的整合及密封性能。抽样检查原则选择每批产品中外观质量相对较差的逆止阀，抽样检验比例不小于1%，对于抽样检验确认可以使用的产品，剔除不合格产品及品相比其更差的逆止阀。

5.2逆止阀的安装方法

逆止阀通过连接套管、异径三通与软式透水弱管连接，连接套管一端与异径三通连接，另一段与逆止阀进口孔相连接，连接方式为承插式。安装方法详见下图。

5.3与排水管的连接

逆止阀与排水管应有效连接，埋置于衬砌混凝土内的排水管或逆止阀外壳在安装时按设计图纸就位，管轴线应顺直，纵坡固定牢靠，避免混凝土施工时发生位移，敷设在填土中的套管或外壳，管周回填料满足压实和防渗要求，垂直穿过填筑区的埋管，填筑时管周人工分层夯实，夯实分层厚度取0.4倍填筑厚度，压实度与填筑土相同，人工夯实与机械碾压区搭接满足机械碾压要求。

5.4阀体安装

逆止閥经检测合格方能使用，所有产品均应有出厂合格证，产品说明书中应标明产品的启动与逆止水压力、压力水位差与排水流量关系曲线等性能指标，应明确适应环境、安装精度等安装要求，并经现场试验验证，在安装前应对逆止阀的性能、结构型式、外观进行检测和试装、按设计图纸进行尺寸复测，合格后安装。

拍门式逆止阀在渠坡安装时，拍门轴保持水平，逆止阀中轴线垂直于坡面，阀盖外表面宜混凝土表面平行;球式逆止阀的阀体铅垂安装，以防止密封球开启后不能复位，详见下图。

逆止阀阀体、防防淤堵顶盖安装可与排水减压管同时安装，也可选择合适的时机安装，施工时采取有效保护措施，保障逆止阀完好无损，水流流道通畅。

5.5逆止阀安装注意事项

①在逆止阀安装前，为防止套管被混凝土、砂石或泥浆等堵塞，应在顶部安装临时防护盖。

②逆止阀安装时，打开临时防护盖，将套管清理干净，然后压入逆止阀;当安装困难时，可在管套内侧涂抹润滑剂或用打磨机具对安装段进行打磨至符合要求，再进行安装，如因安装方法不当造成预埋套管破损的，要立即更换预埋套管。

5.6逆止阀的保护

①在排水管或阀体外壳安装、衬砌混凝土浇筑、逆止阀安装过程中采取可靠的保护措施，防止施工过程中损坏或堵塞排水管和逆止阀及其防渗和连接构造。

②混凝土浇筑后，阀盖不得与混凝土粘接在一起，已便于阀体更换。

③施工期间地下水位低，没有排水的逆止阀，要在阀盖上设置防尘，防嗮装置，防止施工期间砂石等杂物进入阀体内部或阀体材料老化，待土建工程完工后，通水调试之前取下。

④对于施工期已开始发挥排水作用的逆止阀，要对其使用状况进行定期检查，防止淤积或其他外力损坏，对于区外地下水位发生异常升高的重點时段和重点渠段，进行重点检查。

⑤在正式通水之前，对所有逆止阀进行检查、清理，保证逆止阀可以正常使用。已损坏不能正常使用的，采用配备的专用工具和备品备件及时进行更换。

结语：

南水北调中线工程潮河段五标于2013年11月20日完成主体工程施工，2014年5月通过了通水验收，2014年6月进行试通水，试通水期间，逆止阀工作可靠、运行安全、技术先进，通过观察渠道周围降水井地下水位情况，无地下水异常升高情况，渠道衬砌面板无隆起破坏现象，渠道运行状况良好。

参考文献：

[1]任仲宇，薛潇，高安虎，荀继萍，巩奕成.南水北调中线总干渠逆止阀处地下水进入量及其对干渠水质影响分析——以焦作某内排段为例[J].北京工业大学学报，2015，41（02）：281-286.

[2]毛敏飞.压差放大式逆止阀在南水北调中线工程中的应用[J].甘肃水利水电技术，2014，50（06）：53-56+65.