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

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。

图4 混凝土防渗墙后不同高程渗压计渗压水位过程线

5 结语

深覆盖层混凝土心墙测斜管和渗压计一体化安装施工工法已在多个项目实现了工程应用，提高了混凝土心墙内监测仪器安装的效率、定位准确率和完好率，获得了各方的一致好评，该工法经济使用、可操作性强，在深覆盖层心墙监测仪器安装方面有适用性，值得推广。