大型水閘新型側(cè)向繞滲測壓管裝置設(shè)計與工程應(yīng)用實踐

萬 泉 樊亞杰 馬文韜

(江蘇省江都水利工程管理處，江蘇 揚州 225200)

1 概 述

水閘建成擋水后，除閘基滲流外，滲水還從上游高水位經(jīng)閘的兩側(cè)填土層流向下游，這就是側(cè)向繞滲。側(cè)向繞滲對岸、翼墻施加側(cè)向水平壓力，影響其穩(wěn)定性，在滲流出口處，以及填土與岸翼墻接觸面上可能產(chǎn)生滲透變形[1]。水閘側(cè)向繞滲觀測是分析和預(yù)警岸、翼墻地基變形，判斷岸、翼墻后填土抗?jié)B穩(wěn)定性，監(jiān)視水閘安全運行的重要保障，也是水閘工程管理中必測項目之一。本文以江蘇省省屬水利工程精密監(jiān)測試點——萬福閘工程為例，較為系統(tǒng)地探討了水閘側(cè)向繞滲測壓管裝置的創(chuàng)新設(shè)計和施工實踐。

2 工程概況

萬福閘位于江蘇省揚州市以東10km的廖家溝上。該閘是淮河入江水道主要控制建筑物之一，也是淮河入江水道歸江控制工程中最大的口門，承擔(dān)著淮河中上游約70%洪水入江的任務(wù)。工程興建于1959年，閘室共65孔，為開敞式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，每孔凈寬6m，總凈寬390m，設(shè)計流量8270m3/s，屬大(1)型水閘、水工2級建筑物[2]。

2012年3月至2018年12月，萬福閘進行了建成后最全面的加固改造。期間，在該閘16號、26號、47號、63號孔閘墩的上中下游位置，新設(shè)了4組12根測壓管，用以監(jiān)測閘底板揚壓力。近年來，為進一步加強工程精密監(jiān)測力度，保障水閘運行安全，建設(shè)單位以省屬水利工程精密監(jiān)測試點工程為契機，對該閘側(cè)向繞滲進行建閘后首次觀測。為此，協(xié)同管理、設(shè)計、施工單位在該閘上、下游左岸翼墻內(nèi)設(shè)計安裝一套新型側(cè)向繞滲測壓管(兩根)裝置(見圖1)。

3 測壓管設(shè)計方案比選

3.1 傳統(tǒng)測壓管的結(jié)構(gòu)及特點

傳統(tǒng)測壓管是一種經(jīng)典而常見的側(cè)向繞滲監(jiān)測儀器。它的原理是將一段透水管放置在土的滲流區(qū)域，地下水在揚壓力的作用下，沿管道上升到一定高度，通過管中水柱的高度來表示揚壓力的水頭大小[3]。針對萬福閘地質(zhì)、水文等實際情況，施工單位在上、下游左岸翼墻內(nèi)鉆取孔徑為110mm的孔洞，測壓管采用φ48鍍鋅鋼管，管內(nèi)設(shè)置測壓計，鋼管與孔洞之間的縫隙自上而下使用水泥砂漿、不紊散混凝土和膨脹止水條封填。每根測壓管由悶頭與三段管子組成，其中上段為不透水管，中段為透水管，透水管外側(cè)填充中細(xì)砂作為濾料，透水管下部為沉淀管，管底部鐵板密封(見圖2)。

傳統(tǒng)測壓管優(yōu)點為結(jié)構(gòu)簡單，材料費用較少，施工操作方便。缺點也很明顯，隨著測壓管運用時間的增加，管內(nèi)不可避免地會沉積淤泥、砂石、銹跡等顆粒物，此外透水管外側(cè)的濾料也會逐漸流失、反濾材料失效，渣滓逐漸堵塞透水孔，進而導(dǎo)致測壓管靈敏度下降，直至完全淤堵失去作用。為此，則需對測壓管進行維護清洗。

目前，測壓管淤積清理的方法主要有高壓水沖洗法、沖氣沉積法、電動渦流清淤法和組合釬掏泥法[4]。由于傳統(tǒng)的測壓管管體均與水泥砂漿內(nèi)壁緊密結(jié)合，這四種方法無一例外都是在測壓管不取出孔洞的前提下進行維護清洗，清洗時高壓水流易破壞測壓管反濾層與底部封堵材料，抓石器易卡阻，很難清理出較大淤積物和纏繞物，清洗質(zhì)量難以控制。

3.2 新型測壓管設(shè)計思路及亮點

4.2.7 觀測設(shè)備信號線埋設(shè)

3.3 新型測壓管結(jié)構(gòu)型式

該裝置測壓管管內(nèi)布設(shè)振弦式測壓計，測量翼墻后滲透壓力，滲壓計經(jīng)信號采集器傳輸至終端服務(wù)器，對工程側(cè)向繞滲進行實時監(jiān)測。在上、下游左岸翼墻內(nèi)鉆取孔徑為147mm的孔洞，外側(cè)護管透水管以上段采用φ108不銹鋼鋼管，長度為12.83m(上游側(cè))、13.08m(下游側(cè))，內(nèi)層為φ50不銹鋼測壓管，上、下游側(cè)長度同外側(cè)護管，透水管與孔洞之間投放中粗砂濾層，濾層頂部投入膨脹黏土球封閉，透水管以上外側(cè)護管與孔洞之間填充水泥砂漿封孔，中層濾水管與內(nèi)層濾水管之間投放石英砂；透水管采用三層濾水管結(jié)構(gòu)，外層為φ108、中層為φ76、內(nèi)層為φ48不銹鋼濾水管，濾管的透水孔排列均呈梅花形布置，直徑10mm，六行交錯，縱距50mm，孔眼內(nèi)壁光滑無毛刺，透水率為18%，三層濾水管均外裹兩層80目不銹鋼絲網(wǎng)，透水管上、下游長度均為1.97m；透水管下部為0.50m(上游側(cè))、0.34m(下游側(cè))不透水沉淀管，管底部鐵板密封(見圖3、圖4)。

佳能PowerShot D30在這組對比中并不起眼，但是它25米的下潛深度擊敗了除尼康W300之外的所有對手。2米防摔以及零下10攝氏度的防凍能力也相當(dāng)可觀，不過不像同組中的奧林巴斯TG-5以及理光WG-50，D30完全沒有防沖擊設(shè)計。佳能PowerShot D30還擁有全高清視頻拍攝以及GPS定位能力。D30在頗具圓滑線條的機身前后加上了兩片增加摩擦力的膠皮以保證足夠的握持穩(wěn)定性，邏輯合理的操控布局以及足夠大的按鍵尺寸使得這臺相機成為這次測試中操作效率方面最優(yōu)秀的機型?？紤]到水下攝影師往往需要隔著厚厚的手套進行操作，佳能的操控設(shè)計為它贏得了更高的分?jǐn)?shù)。

圖3 新型測壓管結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 新型測壓管裝置剖面細(xì)部示意圖

4 新型測壓管裝置施工方案

4.1 地質(zhì)勘察

經(jīng)查淮河入江水道整治萬福閘加固工程的地質(zhì)勘察報告，萬福閘上、下游左岸翼墻內(nèi)準(zhǔn)備埋設(shè)繞滲測壓管區(qū)域高程分別為7.50m、8.50m，其種植土地面頂高程分別為7.82m、9.06m。其中上、下游側(cè)翼墻底板底面高程分別為-3.70m、-4.90m。上游底板底面以下為⑤層灰黃色中—重粉質(zhì)壤土，下游底板底面以下為⑥層灰黃色粉質(zhì)黏土、近重粉質(zhì)壤土，⑤、⑥層土壤為可塑狀態(tài)，中壓縮性，力學(xué)強度中等[5]。本次埋設(shè)的測壓管需貫穿⑤、⑥層，上、下游測壓管埋設(shè)深度均為15.60m。

4.2 施工步驟

b.外層保護管管口約高于翼墻頂面10cm，保護管上方安裝靈活地翻蓋，側(cè)面留有口門，口門與測壓管三通的大小、方向一致，保障管內(nèi)電纜線的暢通。用水泥砂漿將外層保護管外側(cè)封填并留有排水通道，使得雨水無法進入測壓管內(nèi)。

測壓管定位根據(jù)平面布置圖抓取點位坐標(biāo)，采用千尋CORS定位服務(wù)進行鉆孔放樣，并與現(xiàn)有地形地物校對核準(zhǔn)，測壓管位置誤差控制在10cm以內(nèi)。

但是，為了揭示Bildung與“真”之間的統(tǒng)一性關(guān)聯(lián)，回到對于Paideia和Aletheia的“字面”翻譯還只是一個最初的引導(dǎo)，更重要的是“從希臘人的知識而來思考在現(xiàn)在翻譯的詞語中所命名的實際本質(zhì)”。[5]219因此，“如果嚴(yán)肅對待Aletheia一詞所命名的東西的本質(zhì)內(nèi)容，就會出現(xiàn)這樣一個問題：柏拉圖是從何處來規(guī)定無蔽之本質(zhì)的?！盵5]219于是，海德格爾接下來就考察了洞穴比喻中關(guān)于“無蔽”的論述。

a.鉆機就位、調(diào)平。用8t吊車將鉆孔機具吊放至施工區(qū)域，由人工采用撬棒、鋼管等工具精確就位，鉆機就位后再進行調(diào)平、固定；根據(jù)調(diào)平需要，用薄板將鉆機底盤墊實，以保證鉆孔的垂直度滿足設(shè)計及規(guī)范要求。

在做測壓管靈敏度試驗之前，先測定出管內(nèi)穩(wěn)定水位。試驗時，先將測壓管中注滿水，然后進行水位觀測，起初水位間隔5min觀測5次，然后間隔10min觀測3次，間隔30min觀測2次，最后根據(jù)水頭下降的速度逐漸擴大觀測間隔時間，直至恢復(fù)到或接近注水前的水位結(jié)束。由于進水段周圍為黏壤土，按照《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(SL 60—94)規(guī)定：注水水位在五晝夜內(nèi)降至原水位為靈敏度合格。

a.在測壓管外層放置φ147的保護管，使用蓋頭封閉并略高于地面。測壓管管口安裝三通，三通的上通管口用悶頭封閉，側(cè)向通的管口引至翼墻外側(cè)，側(cè)向通內(nèi)安裝電纜線。

c.鉆孔清洗。鉆孔至計劃深度后，起鉆，取出巖芯管中芯樣。然后，再將鉆桿下至距孔底0.2m處，加大供水泵流量，經(jīng)鉆桿向孔內(nèi)注水，直至孔口流出的水全部清澈為止。必要時，用特制的鉆孔清洗塞進行洗孔，保證底板以下鉆孔孔壁滲透性處于良好狀態(tài)。

4.2.3 測壓管埋設(shè)安裝

孔洞成形后，先在孔底埋設(shè)約10cm厚的反濾砂料，再進行安裝埋設(shè)，放入制作好的測壓管。下管時要始終確保測壓管居中，防止測壓管管壁，特別是進水管段所包裹的土工布接觸孔壁；測壓管安裝完成后，從測壓管內(nèi)送入清水洗孔及測壓管，待水清后投放砂濾料至預(yù)定位置，同時壓水清洗濾料至水清，并確保濾料投至設(shè)計位置，投放隔離材料至設(shè)計位置，一般投放到濾管頂部以上20cm左右，投放高度為50cm的膨脹黏土泥球?qū)Ψ馓畈牧吓c濾料之間進行隔離，再從管內(nèi)抽水清洗濾料，多次抽水后，確保管內(nèi)水清為止。測壓管清洗結(jié)束后進行靈敏度試驗，試驗合格后，再對測壓管管壁進行封填。

4.2.4 管口保護裝置設(shè)置

b.鉆孔。測壓管埋設(shè)需鉆穿最大厚度為1.60m的翼墻底板鋼筋混凝土，施工難度較大。施工單位采用GXY-1型巖芯鉆機，配備φ147金剛石鉆頭進行鉆孔，平面位置誤差不大于10cm。當(dāng)鉆穿混凝土后，改用合金鉆頭鉆進；鉆進過程中配備長度適中的巖芯管，以保證鉆孔的垂直度和鉆孔深度，減少孔內(nèi)沉淀。整個鉆孔過程采用清水鉆進，以減少泥漿鉆進給測壓管孔壁滲透性帶來的不利影響。

4.2.1 測點放樣

國家提出構(gòu)建現(xiàn)代職業(yè)教育體系的改革思路，尤其是鼓勵獨立學(xué)院在“轉(zhuǎn)設(shè)”民辦普通高校時率先探索向應(yīng)用技術(shù)型高等學(xué)校轉(zhuǎn)型，重點舉辦本科職業(yè)教育，推進人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新。因此，獨立學(xué)院應(yīng)以培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)技能型人才為目標(biāo)和任務(wù)，必然需要人才培養(yǎng)模式的改革，并且改革沒有模板可仿，沒有經(jīng)驗可循。這要求獨立學(xué)院系統(tǒng)地思考并解決“到底培養(yǎng)什么樣的人才，怎樣去培養(yǎng)這樣的人才”這個關(guān)鍵問題。

c.測壓管孔洞頂部砌筑下沉式保護井，保護井頂部與翼墻內(nèi)種植土頂部地面(上游為7.82m高程，下游為9.06m高程)齊平，上設(shè)不銹鋼保護蓋，防止雜物及雨水進入保護井，且具有一定透氣性。

2.1 NAFLD組和對照組一般資料比較 兩組間性別、年齡、TBIL、DBIL差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），但NAFLD組體質(zhì)指數(shù)、收縮壓、舒張壓、血清ALT、AST、FBG、血TG、血UA高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表1。

4.2.5 測壓管靈敏度試驗

1)自主開發(fā)的ATLAS軟件系統(tǒng)與并行服務(wù)器硬件系統(tǒng)組成的大規(guī)模有限元分析平臺能夠用來進行反應(yīng)堆壓力容器壓力和變形分析。在分析中考慮了殼體法蘭之間的接觸條件，以及法蘭緊固螺栓的螺栓預(yù)緊力，為以后進行上億自由度核電關(guān)鍵設(shè)備結(jié)構(gòu)力學(xué)分析打下基礎(chǔ)。

4.2.6 測壓管水位聯(lián)測

采用HPLC-ELSD方法，測定了多批樣品中的硫酸鹽含量，進而確定了分子式中硫酸的數(shù)目，結(jié)合樣品的酸堿度值，建立了樣品酸堿度與硫酸鹽含量的關(guān)系，對于現(xiàn)行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的酸堿度是否可以有效控制產(chǎn)品質(zhì)量開展分析。

測壓管經(jīng)靈敏度測試合格后進行管口高程測量、管內(nèi)水位聯(lián)合觀測，直至水位穩(wěn)定且與上、下游水位相對應(yīng)，并與地下水運動規(guī)律相符。管內(nèi)水位穩(wěn)定后，根據(jù)萬福閘下游潮汐周期，再對測壓管和上、下游河水位同步觀測2～3天。

4.2.2 鉆進成孔

針對傳統(tǒng)測壓管維護清理效果不佳，施工質(zhì)量難以控制的缺點，建設(shè)單位充分調(diào)研，設(shè)計出一套新型側(cè)向繞滲測壓管裝置。該裝置采用外層不銹鋼護管、中層不銹鋼濾水管、內(nèi)層不銹鋼測壓管三層套管的型式，將內(nèi)部測壓管、中間過濾層、反濾料設(shè)計成為一整體可拔出的結(jié)構(gòu)，當(dāng)測壓管發(fā)生靈敏度下降或堵塞時，可將測壓管主體結(jié)構(gòu)拔出埋設(shè)孔洞進行清洗或更換，徹底改進傳統(tǒng)測壓管維護清洗易破壞原結(jié)構(gòu)、清洗效果不佳的弊端。

在上、下游翼墻測壓管信號線側(cè)挖土，埋入φ100鍍鋅鋼管作為信號線線纜導(dǎo)管，導(dǎo)管連接到電纜井，電纜連接至萬福閘橋頭堡電纜溝，最后將滲壓計信號傳輸至控制室MCU終端服務(wù)器，終端采用自動化監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及管理平臺將采集到的信號轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)并整理，并上傳至省屬水利工程精密監(jiān)測平臺。

4.2.8 自動化監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及管理平臺應(yīng)用

4.2.8.1 數(shù)據(jù)采集與整理

該裝置選用DSIMS4.0型工程安全監(jiān)測信息管理軟件作為自動化監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及管理平臺。平臺按設(shè)計要求的模式采集測量數(shù)據(jù)，并將測量數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫內(nèi)。該數(shù)據(jù)庫具有監(jiān)測數(shù)據(jù)入庫和導(dǎo)出、監(jiān)測數(shù)據(jù)檢驗、數(shù)據(jù)計算及轉(zhuǎn)換監(jiān)測數(shù)據(jù)管理四大功能。

經(jīng)濟的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的惡化使人們對森林資源的重視程度不斷的提升，許多地區(qū)都在進行林業(yè)工程的建設(shè)，這使我國的森林資源走勢發(fā)生變化，同時森林資源不斷增加。然而在一些地區(qū)的林業(yè)工程建設(shè)中存在一定的問題，即營造林的質(zhì)量不高。出現(xiàn)這種情況的因素有多種，尤其重要的是營造林質(zhì)量不高。

4.2.8.2 監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成

側(cè)向繞滲自動化監(jiān)測完成后，可將監(jiān)測數(shù)據(jù)成果與省屬水利工程精密監(jiān)測平臺進行信息集成。根據(jù)設(shè)計要求，通過采集功能的集成聯(lián)試，確保與現(xiàn)有監(jiān)測自動化系統(tǒng)間實現(xiàn)互連互通，從而實現(xiàn)系統(tǒng)間的有機融合，便于數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理(見圖5)。

茶多酚(tea polyphenols, TP)是一種多酚類物質(zhì)，具有抑菌譜廣、水溶性好、良好的抗氧化和抗腫瘤等功能，在人體內(nèi)還可降解為食物得正常成分，被廣泛用于水產(chǎn)品保鮮中，成為近幾年食品保鮮研究的熱點。在鰱魚冷藏過程中，范文教等[25]研究了茶多酚對其品質(zhì)變化的影響，發(fā)現(xiàn)鰱魚的感官評分、細(xì)菌總數(shù)和鮮度指標(biāo)均優(yōu)于對照組。茶多酚的強抗氧化性還可應(yīng)用于大黃魚片和鯽魚的保鮮中[26，27]。

圖5 萬福閘側(cè)向繞滲監(jiān)測數(shù)據(jù)及成果顯示

4.3 主要施工步驟流程

主要施工步驟流程見圖6。

對手術(shù)切除及注射碘酊治療口腔粘液腺囊腫這兩種治療方法進行比較,我認(rèn)為手術(shù)切除治療創(chuàng)傷大,手術(shù)時間長,術(shù)后遺留的瘢痕影響患者面部美觀,甚至導(dǎo)致患者面部畸形,患者心理壓力較大;而注射碘酊治療操作簡便,創(chuàng)傷小,術(shù)中出血少,有利于減輕患者的心理壓力,提高患者耐受力。因此,注射碘酊治療治療口腔粘液腺囊腫療效肯定,操作簡單,傷口愈合良好,醫(yī)療費用低,無需借助特殊醫(yī)療器械,各級醫(yī)療機構(gòu)及基層醫(yī)院都可以開展,應(yīng)是治療口腔粘液腺囊腫的首選方法。

圖6 主要施工步驟流程

5 結(jié) 語

萬福閘上、下游新型側(cè)向繞滲測壓管裝置安裝調(diào)試完畢后，管理單位技術(shù)人員對萬福閘上下游翼墻側(cè)向繞滲進行了建閘后首次觀測，結(jié)果表明達到了預(yù)期設(shè)計和實施效果。實踐證明，該裝置設(shè)計合理，在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)上有所創(chuàng)新，采用三層套管的型式，將內(nèi)部測壓管、中間過濾層、反濾料設(shè)計成為一整體可拔出的結(jié)構(gòu)，可抽出孔洞外維護，具有易清洗、可更換、系統(tǒng)自動化程度高、監(jiān)測更精密等特點和優(yōu)點。該裝置的成功運用不僅有效地填補了江蘇省大型水閘滲流觀測的技術(shù)空白，而且為類似水閘、大壩、泵站工程側(cè)向繞滲觀測裝置的設(shè)計、施工和精密監(jiān)測積累了寶貴的經(jīng)驗。