水利在役測壓管修復(fù)研究

吳永璞　彭凱忠

摘要 水利在役測壓管運(yùn)行狀況直接影響監(jiān)測成果的真實(shí)性，是影響水利工程安全運(yùn)行監(jiān)測的重要因素之一。針對在役測壓管運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜的特點(diǎn)和運(yùn)行中的常見問題，通過工程處理，分析測壓管失效特征和損傷部位，研究并提出了檢測在役測壓管狀況的方法，在實(shí)踐中取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞 在役測壓管；大壩安全監(jiān)測；浸潤線；繞壩滲流

中圖分類號 TV698.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號1007-5739（2008）10-0340-02

測壓管是水利水電工程滲流安全監(jiān)測中應(yīng)用廣泛的基礎(chǔ)設(shè)施之一，是獲取測點(diǎn)或測區(qū)信息最直接的前端設(shè)備，通常由透水段和導(dǎo)管等組成。由于其長期處于野外地下環(huán)境中[1]，隨復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境和動(dòng)水變化，其狀況直接關(guān)系著工程安全監(jiān)測成果的可信程度。因此，結(jié)合近年來遼寧省大壩除險(xiǎn)加固及水閘修復(fù)等工程，在對測壓管的復(fù)建和改造過程中，對建設(shè)于20世紀(jì)50~70年代的在役測壓管現(xiàn)狀的考查和對歷史資料的詳查，對部分典型在役測壓管實(shí)施技術(shù)處理，摸清在役測壓管運(yùn)行狀況，為大壩安全監(jiān)測資料分析提供可信的工程支持勢在必行。

1結(jié)構(gòu)與運(yùn)行狀況

1.1測壓管結(jié)構(gòu)

黏土心墻中的測壓管通常為內(nèi)徑50mm焊接鋼管，進(jìn)水段為梅花形排列的內(nèi)徑3.5～6.0mm鉆孔，孔間距為50mm，孔外裹2層80目銅絲網(wǎng)作為第1過濾層，用14號鍍鋅鐵線按間距4mm、凈間距2mm密繞，作為第2過濾層，并鉆孔設(shè)釘將鍍鋅鐵線固定于進(jìn)水管的兩外端。套管內(nèi)徑127mm，管壁鉆5mm孔，孔間距50mm。進(jìn)水管與套管間填0.5～10.0mm反濾沙礫料。

砂殼中的測壓管為內(nèi)徑50mm焊接鋼管，進(jìn)水管段鉆孔與黏土心墻中的測壓管相同。為擴(kuò)大進(jìn)水面積，在每兩排孔間焊接4根直徑7mm鋼筋，并在外部繞以12號鍍鋅鐵線，線中心間距50mm，最外層用2層70目銅絲網(wǎng)捆扎。測壓管外不設(shè)套管，以反濾料充填，管底采用同一規(guī)格的管箍，并用5mm厚鋼板焊接封閉底口，管口設(shè)混凝土墩，墩底部以黏土回填封孔，防止大氣降水滲入孔內(nèi)。

壩基滲水壓力觀測管采用內(nèi)徑50mm的鍍鋅焊接鋼管，進(jìn)水管段的結(jié)構(gòu)型式同黏土心墻中的測壓管相同，沉淀管長1.5m，進(jìn)水管長為5m。進(jìn)水管段1m以上的鉆孔與觀測管間用粒徑5～10mm的沙礫充填。

岸坡依巖石風(fēng)化程度，安裝內(nèi)徑50mm觀測管，進(jìn)水管的結(jié)構(gòu)型式同黏土心墻中的測壓管相同，并在進(jìn)水管段1m以上的鉆孔與觀測管間用粒徑5～10mm的沙礫充填。岸坡巖石較好區(qū)域不設(shè)進(jìn)水管，只設(shè)導(dǎo)管，管口保護(hù)設(shè)備與壩基滲流觀測管相同。

1.2運(yùn)行狀況

根據(jù)改造施工的實(shí)勘調(diào)查，在役測壓管經(jīng)過多年運(yùn)行后的變化，導(dǎo)致有效測程縮短，甚至失去監(jiān)測功能。導(dǎo)致這種情況出現(xiàn)的原因有2個(gè)，一是管體，二是環(huán)境。

1.2.1管體。其中因管體自體原因的變化主要有：①自然氧化銹蝕。通常表現(xiàn)為鍍鋅層消失、測壓管整體氧化銹蝕，銹蝕程度較均勻。②電化學(xué)腐蝕。通常出現(xiàn)在管內(nèi)水面界變區(qū)，壩體滲漏較嚴(yán)重或壩下游地勢較低區(qū)域，地下水位較高的壩下下游水位測區(qū)等。從地下拔出的廢管所做的折管試驗(yàn)看，易折彎處通常發(fā)生在這些區(qū)域。③管體穿孔。位于岸坡等處的測壓管，因地質(zhì)情況較復(fù)雜，在地層界變區(qū)，有的年久后在管外形成的浸潤帶或小溪流，對管體外部產(chǎn)生局部腐蝕，日久形成腐蝕穿孔。④管內(nèi)雜物卡管后與管體剝落的氧化物、泥塞等形成的塞堵腐蝕體。管壁重度氧化、銹蝕剝離脫落。

1.2.2環(huán)境。因環(huán)境引起的變化主要有：①孔管整體移位。受大壩總體變形的影響，孔管出現(xiàn)總體位移，其位移方向主要是沉降及移向壩下游方向，通常在測壓管埋設(shè)時(shí)在管口確定了一處測點(diǎn)作為管體測量的標(biāo)示基準(zhǔn)，通過它能夠容易地監(jiān)測到這種位移。②孔內(nèi)底高程升高。這種情況相對復(fù)雜，測壓管建設(shè)時(shí)期不同，其建設(shè)過程中的管理狀況、技術(shù)水平等都直接影響在役測壓管的正常運(yùn)行。除常見的雜物堵塞和管口落入砂土外，還出現(xiàn)由管體中部因腐蝕產(chǎn)生的管體孔洞向管體內(nèi)泄漏泥砂等，造成孔底升高。③管體傾斜。通常發(fā)生在半壩高以上區(qū)域，由不同土層間的不均勻位移產(chǎn)生，通過管體傾斜的變化，可以在一定程度上反映壩體內(nèi)部位移的變化。④管體或管段彎曲。多見由管口受外力作用產(chǎn)生，一般位于管口地面下1.5m左右至地面部分，常出現(xiàn)硬彎。少部分因土體不均勻橫向位移產(chǎn)生，多發(fā)生在管上部壩高1/3以上區(qū)域，彎曲變化較均勻，總彎曲量約為管徑的3/10左右。⑤管口冰堵。一般發(fā)生在每年的1月中旬至3月中下旬。⑥管內(nèi)落入異物堵塞。主要是人為因素所致，常見的管內(nèi)異物主要有剛性體異物、彈塑體異物及散粒狀異物等。⑦管口變形。受外力作用引起管口形狀的變化。⑧水位異常抬高。管水位無任何相關(guān)性，或只與雨水相關(guān)。⑨孔深異常。孔底比原檔案記載的孔底高程高出多個(gè)數(shù)量級，或孔底回升等，用清孔設(shè)備清掏亦不能使孔底高程降低，或雖然暫時(shí)降低了，但不久又重新升高。

2處理方法

根據(jù)堵塞狀況采取相應(yīng)的處理方法，常用的處理過程如下。

（1）首先用抓物器抓撈孔中懸堵區(qū)上部或孔底可抓出的松弛異物，距孔口較近的直接采取手抓掏撈或配合手工工具取出異物。

（2）鉆切清孔。鉆刀鉆切首先清除孔管內(nèi)的彈塑體塞堵異物，為后道工序的施工創(chuàng)造條件。

（3）立桿沖擊。取出彈塑體異物后，對前述方法難以奏效的硬堵點(diǎn)，利用加長桿作鉛垂往復(fù)式旋沖，分解堵塞物形成的應(yīng)力集中區(qū)，逐次降低堵塞點(diǎn)高程，直至堵塞物落至最低點(diǎn)（孔底或終堵點(diǎn)）位置，交由后道工序處理。

（4）鉆磨疏通。經(jīng)立桿沖擊至最低點(diǎn)或已位于孔底或形成死堵點(diǎn)的堵塞物，再區(qū)分堵塞物的性狀，下鉆磨器鉆除、粉碾與稀攪。對剛性堵塞物實(shí)施鉆磨疏通，使其成為粉體、漿體、碎屑或其混合物，待后道工序由掏撈法提出，再配合其他方法繼續(xù)處理。

（5）掃孔。自管口至管底掃孔，重點(diǎn)掃除水面媒質(zhì)變化區(qū)及附近區(qū)域的氧化剝蝕物。

（6）提漿。由前述工序處理后落至孔底及經(jīng)過再處理后的孔底漿狀物由掏撈提漿裝置提出孔外。

（7）清洗。緩加適量清水，建立壓力平衡區(qū)，清除管壁附著物。

（8）提升?？咨?0m左右的淺管，配合泵升裝置，直接洗管并清除管底剩余雜物；深管需嚴(yán)格控制水頭，防止因洗管造成進(jìn)水段濾體破壞，通常用進(jìn)水段水頭壓力不大于0.1MPa，配合提漿清孔。

（9）測量。施工處理過程中不斷測量管內(nèi)底高程，檢測管內(nèi)狀況，重復(fù)前述過程。

（10）特殊管處理。①折彎管。當(dāng)折彎點(diǎn)位于管段上部時(shí)，由人工開挖至彎折點(diǎn)后，截除壞管段，沿管口中心法線方向順延接至地面。②漏砂孔管。需原點(diǎn)異位重新建孔，原管留存供觀測測量參考。③孔底抬升管。通常發(fā)生在未封管底的塑性心墻內(nèi)，同時(shí)不宜做掏孔處理，需記錄管底回升情況，報(bào)上級主管部門論證，觀察孔底變化做出處理。④孔管整體移位。需測量位移（包括水平和豎向）狀況，提交資料分析使用。

3處理效果

經(jīng)上述檢測處理后，依據(jù)規(guī)范進(jìn)行檢驗(yàn)[2]，對心墻特別是塑性心墻內(nèi)測壓管做掏水試驗(yàn)。檢驗(yàn)結(jié)果表明，處理后93%左右的孔管可恢復(fù)正常使用，進(jìn)水管段能夠真實(shí)反映測位或測區(qū)的水壓狀況。進(jìn)水段外部設(shè)計(jì)為撐筋結(jié)構(gòu)，外腔增大了透水面積，能夠滿足較長時(shí)間的運(yùn)行要求且不產(chǎn)生滯后影響。本地區(qū)的測壓管主要為金屬管，其為安全監(jiān)測自動(dòng)化改造中實(shí)施防雷安全提供了直接條件。

4對處理工作的建議

①測壓管修復(fù)處理過程必須嚴(yán)格按監(jiān)理程序執(zhí)行，作好隱蔽工程及施工檢驗(yàn)記錄，保證施工質(zhì)量。②水位測量中嚴(yán)格掌握孔深，以排除沉淀段假水對測量的影響。③為保證測壓管能長期可靠地運(yùn)行，應(yīng)定期對在役測壓管進(jìn)行檢驗(yàn)。

5參考文獻(xiàn)

[1] 夏才初，李永盛. 地下工程測試?yán)碚撆c監(jiān)測技術(shù)[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1999.

[2] 水利部水利管理司.土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（SL60-94）[M].北京：中國水利水電出版社，1994.