金灣閘測壓管技術創新與應用

陳 華，繆慧麗，田磊磊

（江蘇省江都水利工程管理處，江蘇 揚州 225200）

1 問題的提出

測壓管水位觀測對了解水閘防滲設施的工作效能，判斷建筑物在各種運行條件下的穩定性，監視工程安全狀態有著十分重要的作用，是水閘管理工作安全監測中重要的觀測項目[1]。

金灣閘于1973年6月6日建成并投入使用，工程位于揚州市生態科技新城與江都區交界的金灣河上，系淮河入江水道的控制工程之一。該閘具有排洪、蓄水、引潮等綜合功能，配置22臺套閘門啟閉機，屬于大型水閘、Ⅱ級建筑物。

為完善金灣閘加固工程項目，對閘身進行穩定驗算，需對閘身揚壓力等水文參數進行觀測、收集。金灣閘原有9只測壓管，由于長期風吹日曬雨淋，翼墻4只測壓管已損壞，無法測得數據，工作橋5只測壓管，觀測數據沒有變化，靈敏度試驗不符合要求。傳統測壓管失效處理經驗方法是利用塑料軟管與水泵連接，軟管插到測壓管底部向管內注水排出淤積，對失效測壓管進行沖洗疏通，但測壓管堵塞嚴重，沖洗疏通后仍不能正常使用，無法再進行觀測，因此決定對金灣閘進行測壓管重設。

2 項目設計

金灣閘閘底板底面高程-4.10 m以下為③層Q3的灰黃色粉質黏土、重粉質壤土；翼墻部位上部為灰黃夾灰色素填土，以粉質黏土為主；底板以下為③層Q3的灰黃色粉質黏土、重粉質壤土。因此，本次埋設的測壓管位于③層土中。

2.1 測壓管布置

根據設計要求，擬布置4組測壓管，每組2根。閘身測壓管分別位于工作便橋和公路橋下游側（7～8號閘門中墩及15～16號閘門中墩位置），翼墻測壓管分別位于閘兩側上游、下游翼墻內側。

2.2 測壓管埋設鉆孔孔徑及深度

開孔孔徑采用130 mm（導管，閘墩腹拱部位），終孔孔徑為110 mm，進入閘底板以下（底板厚度2.00 m）持力層中3.00 m左右（即孔深超過閘底板3.00 m）終孔，孔深約17.00 m（閘身部位）和12.50～14.00 m不等（翼墻部位：上游孔深達到高程-3.40 m，即進入原狀土層1.00 m以上；下游孔深達到高程-5.20 m，即進入原狀土層1.00 m以上）。

2.3 測壓管管身結構及濾管結構

測壓管采用內徑50 mm、外徑60 mm的鍍鋅白鐵管，透水管長度2.00 m，透水管以下接沉淀管（不透水管，底部用直徑90 mm鐵板封閉，鐵板兼顧導向），沉淀管長約1.00 m，濾管以上為不透水導管，不透水導管接至地面，每個接頭絲扣均用生料帶包裹。濾管的透水孔直徑約10 mm，濾管透水率為18%左右，外側采用80目尼龍網布及銅絲布各包扎2層。測壓管井結構見圖1。

圖1 測壓管井結構圖

3 項目施工

3.1 測壓管埋設

（1）閘身部位：成孔后，清水洗孔，待鉆孔回水至清水后，安放測壓管，于測壓管外側投放濾料（施工時采用篩選后清潔的中砂、細砂，投放濾料的同時從測壓管內注入小水量對濾料進行清洗）至濾管上部0.50 m左右高度，其上用膨脹止水條，止水條高度在0.06 m左右，上面再投放水下環氧砂漿（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）的水泥砂漿進行封填至地面。

（2）翼墻部位：成孔后，清水洗孔，待鉆孔回水至清水后，放置測壓管，于測壓管外側投放濾料（采用篩選后清潔的中砂、細砂，一邊投放濾料一邊從測壓管內注入小水量對濾料進行清洗）與濾管頂部高度一致，上面再投放水下環氧砂漿（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）的水泥砂漿進行封填至 地面。

3.2 洗 井

在測壓管內放入軟管，采用從測壓管內壓入清水和從測壓管內抽水的方法對測壓管進行反復壓水、注水清洗，直至測壓管內回水和抽出的水變清為止。

3.3 靈敏度試驗

測壓管清洗結束后，進行測壓管內的水位恢復，觀測靜止水位，即時進行測壓管靈敏度試驗，觀測、記錄測壓管內的水位變化情況，繪制測壓管靈敏度試驗曲線（水位下降過程曲線）。靈敏度試驗的過程與結果應符合水利工程觀測規程的要求，并判定測壓管是否靈敏、有效。

4 技術創新

為延長測壓管的使用壽命，對金灣閘新埋設的測壓管從以下3個方面進行技術改進。

4.1 新材料：膨脹止水條和水下環氧砂漿的應用

水下環氧砂漿作為一種高分子復合材料，具有在水下不分散、自流平、自密實等優點[2]。

利用水下環氧砂漿固化快、早期強度增長快、終期強度高、密實性好的特點，采用膨脹止水條和水下環氧砂漿雙重保險的方法止水，取代傳統黏土球止水。利用水下環氧砂漿在水下具有不分散性，能充分保證濾料的透水性以及防止測壓管內產生淤積，避免以往使用黏土球軟化后導致濾料餅結的不利因素。

由于采用膨脹止水條和水下環氧砂漿在測壓管施工中沒有先例可循，需要進行現場模型試驗來全面掌握其各種膨脹和固結的性能及數據。試驗方法簡述：于測壓管的外圈再套放1根直徑為89 mm的導管，其底部焊接1個符合尺寸要求的圓環。將膨脹止水條緊貼圓環，纏繞于測壓管，再緩緩壓送到濾料頂部，并確認膨脹止水條已壓入到位，立即投放水下環氧砂漿。具體要求：

（1）按確定的配合比將砂、水泥攪拌均勻后再將HK-UW-1樹脂倒入骨料中，攪拌均勻。配合比為砂62%～66%，水泥13%～15%，HK-UW-1樹脂20%～25%。

（2）水下澆注時，砂應干燥，含水率宜小于1%，否則將影響強度；應先將砂、水泥拌勻后再開始配漿，以免產生樹脂快速固化的現象。

4.2 新工藝：測壓管地面裝置的改進

測壓管埋設完成后，于測壓管管口安裝2寸變1寸三通，以便于放入自動化觀測設備（水位計等）。

（1）公路橋、工作橋面的測壓管：測壓管管口低于路面100 mm左右，其上蓋1個350 mm×200 mm的井蓋。于測壓管近臨空面一側用沖擊鉆鑿1個深度約200 mm 的深槽，1寸三通口連接1寸鍍鋅白鐵管至橋面欄桿的外側，并在1寸鍍鋅白鐵管相同位置放置2寸PVC管（用于排泄地面積水），最后用砂漿封填PVC管外側。

（2）翼墻4個測壓管：采用預制保護井的方法，保護井兩側留有直徑60 mm 的小孔，便于安裝觀測設備和排泄雨水。測壓管管口高于地面100 mm左右，管內裝有三通，保護井內地面用砂漿抹平。所有測壓管的頂部均用悶頭封閉。

4.3 新措施：定期進行清洗、保養

以往很多測壓管失效是由測壓管長期淤積造成，因此，金灣閘測壓管埋設后，定期（每年）對所有的測壓管進行清洗、疏通、保養，同時進行測壓管水位觀測及靈敏度試驗，分析其水位變化情況及其變化是否正常，提出“金灣閘測壓管清洗、保養情況說明或書面報告材料”，建立保養檔案，以確保測壓管的長期、正常使用。

5 研究成果應用情況

靈敏度試驗結果見表1及圖2。根據SL 551—2012《土石壩安全監測技術規范》“對于砂壤土，一晝夜降至原水位為靈敏度合格”的要求[3]，本次重設的測壓管靈敏度合格，金灣閘測壓管重設成功。

表1 靈敏度試驗水位數據表 m

續表1

圖2 靈敏度試驗水位曲線圖

6 結 論

測壓管損壞或觀測效果不佳是大型水閘測壓管長期運行后出現的普遍情況，金灣閘測壓管重設項目采用技術改進措施：

（1）施工過程中為防止砂漿滲漏到濾料中，影響濾料的透水性，甚至堵塞透水管，采用新型材料膨脹止水條和水下環氧砂漿（不紊散混凝土），其效果比以往用干黏土球止水效果好。

（2）通過測壓管地面裝置的改進，更好地保護測壓管管口外露部分。

（3）選擇透水管的過濾層要滿足透水率，還需質量好，反濾作用可靠[4]，本次采用80目尼龍網布及銅絲布各包扎2層，濾管透水率為18%左右。

（4）測壓管內徑一般不大于50 mm[5]，適當加大管徑，形成足夠保養空間，利于對測壓管定期進行清洗、疏通、保養。