渠道混凝土襯砌工程安全檢測

[摘要]南水北調中線工程自水源地丹江口水庫到目的地北京，南北向綿延1 427 km，其中明渠長約1 200 km，渠道混凝土襯砌長度占總干渠全長的80%左右。本文簡要介紹了渠道混凝土襯砌工程安全檢測的內容、項目和方法。對南水北調渠道混凝土襯砌及其他工程施工期和運行期安全監測，具有參考價值。

[關鍵詞]滲漏檢測；變形檢測；凍脹檢測

[中圖分類號]TV543[文獻標識碼] A

1檢測目的

渠道混凝土襯砌工程受各種工程環境條件的影響，其狀態和工作情況在不斷變化，為了及時掌握渠道工程變化情況和性質，必須進行安全檢測。

2檢測工作內容

2.1檢測設計

包括檢測項目的確定和布置，檢測儀器設備的選用、埋設和安裝，并繪制檢測設計總圖、主要檢測儀器設備布置和結構圖。檢測儀器設備的埋設和安裝，要嚴格按設計要求進行。完工后要繪制竣工圖。

2.2現場檢測

包括巡回觀察和定位檢測。按規定的檢測項目、測次、時間，在現場進行觀測記錄，并要做到無缺測、漏測，隨觀測、隨記錄、隨計算、隨校核。為利于提高觀測精度和效率，應固定專人、儀器、測次和時間。

2.3檢測資料的整理分析

對現場檢測成果要進行校對，防止差錯，及時繪制過程線和關系曲線，進行分析。如發現異常情況，應找出原因，采取措施。如原因一時查不清，應加強觀測，分析成果，并及時上報。

定期進行資料整編，并對檢測工作進行技術總結，對工程工作狀態作出鑒定，提出工程運行和維修意見。

3檢測項目

渠道混凝土襯砌工程檢測包括滲漏檢測、變形檢測及凍脹檢測等。不同的檢測具有不同的目的和要求。

3.1滲漏檢測

對比渠道的滲漏損失，論證采用襯砌與防滲措施的必要性；檢驗渠道防滲效果，對施工質量進行評價；推算渠道水利用系數；進行渠道襯砌與防滲技術的試驗研究與材料防滲性能檢驗等，應選擇檢測段，進行渠道滲漏損失檢測。渠道滲漏損失宜采用靜水法或動水法進行檢測。

渠道滲漏損失可通過理論或經驗公式計算，也可以采用實測的方法確定，即靜水法和動水法。靜水法精度高，適用于各類渠道，但檢測工作量大，需在渠道停水后進行；動水法可在不影響渠道正常運行的情況下進行，但檢測精度比靜水法差，一般適用于測量上、下兩測試斷面間渠段的總體滲漏量。

另外，還有同心環測滲法、渠下集滲法、鐘罩形測滲儀法、滲漏輪廓法、電阻法、室內滲透儀法等。這些方法，有的費用高或局限性大，有的是精度較差，一般很少采用。

3.2變形檢測

為監測渠道混凝土襯砌工程的穩定性，保證渠道安全運行，應對高填方、特殊土渠基、地下水位高的重要渠段，進行變形檢測。變形檢測宜在渠道試運行期或經過一個輸水周期后進行。

渠道混凝土襯砌工程在運行期間，由于受到各種條件和因素的影響，經常會發生沉陷、位移、裂縫等變形，對高填方、松軟渠基、地下水位高的重要渠段，應進行變形檢測，監測渠道的狀態變化和工作情況，研究并掌握其變化規律，以便在發生不正常情況時，及時分析原因，采取措施加固，保證運行安全，防止事故發生。另外，變形檢測也是對設計、施工的一種檢驗，對于采用的新結構、新施工方法、新工藝，通過變形檢測來驗證其效果，以便于改進和提高設計、施工質量，也可作為科研的依據，為科學試驗服務。

3.2.1沉陷、位移變形檢測

沉陷、位移變形檢測應設置變形觀測點、基準點和工作基點，使用水準儀、全站儀完成。選擇有代表性的斷面，在渠底、堤頂及特殊需要的地方設置固定標點，作為變形觀測點，觀測其垂直與水平變形值，觀測標點一般應在表面布置。垂直與水平變形的觀測基準點，應設置在變形區以外的穩定地區，通常設置在兩岸便于觀測的基巖、堅實土基或建筑物基座上，觀測基準點埋深不應小于60 cm，寒冷地區應大于1-1.5倍土壤凍深。一般為了觀測方便及提高觀測精度，基準點距離變形觀測點遠時，可在觀測斷面附近布設工作基點。通視條件校好時，可不設立工作基點，直接在基準點上測定變形點。

3.2.2裂縫觀測

如果變形超過允許極限，混凝土襯砌面板就會發生裂縫。為了解裂縫發展情況，分析其產生的原因和對工程安全的影響，以便進行處理，應進行裂縫觀測。必要時還應同時觀測混凝土襯砌面板溫度、氣溫、水溫、水位等相關因素。

混凝土襯砌面板出現裂縫后，應對裂縫的分布、位置、長度、寬度、深度，以及是否形成貫穿縫作出標記，進行觀測。有漏水情況的裂縫，還應同時觀測漏水情況。對于重要的裂縫，應選擇有代表性的位置，設置固定標點，對其寬度的變化或發展情況，進行定期觀測。裂縫觀測標點，應具有可供量測的明晰端面或中心。觀測期較長時，可采用鑲嵌或埋入墻面的金屬標志、金屬桿標志或楔形板標志；觀測期較短或要求不高時可采用油漆平行線標志或用建筑膠粘貼的金屬片標志。要求較高、需要測出裂縫縱橫向變化值時，可采用坐標方格網板標志。使用專用儀器設備觀測的標志，可按具體要求另行設計。

在裂縫出現初期，應每天觀測一次，當裂縫發展緩慢后，可適當減少測試次數。在出現最高、最低氣溫和最高、最低水位時，或氣溫和水位變化較大時，或裂縫有顯著發展時，均應增加測試次數。經過長期觀測，判明裂縫已不再發展時，可停止觀測，但仍應進行觀察。

3.2.3伸縮縫觀測

為了解混凝土襯砌面板伸縮縫的開合情況，掌握其變化規律，以供綜合分析渠道襯砌工程的變化狀態，應進行伸縮縫觀測。必要時還應同時觀測襯砌面板溫度、氣溫、水溫和水位等相關因素。

在渠道不同部位，選擇有代表性的伸縮縫各1-2條，每條伸縮縫上的測點不得少于2個。每個測點，埋設金屬標點或測縫計，以量測縫的變化。

3.3凍脹檢測

為了解渠道混凝土襯砌工程凍脹防治措施的性能，監測工程安全，在季節性凍土地區應進行凍脹檢測。凍脹檢測宜在渠道混凝土襯砌工程經過冬季實際運行后進行。

3.3.1檢測段劃分原則

凍脹檢測段宜按渠基土質、地下水位、防凍脹措施、建筑物的位置等劃分；同一防凍脹措施，不同地下水位、不同渠基應分別設置觀測斷面；不同防凍脹措施，也應分別設置觀測斷面。

3.3.2觀測內容

凍脹觀測內容包括氣溫、降水量、地溫、凍深、凍脹量、土壤水分、地下水位和渠基土質（土的密度、顆粒級配、抗剪強度等物理力學性能指標）。

凍脹量觀測分為土壤分層凍脹量觀測和總凍脹量觀測。一般情況下，渠道混凝土襯砌工程只需觀測土壤總凍脹量，觀測儀器設備可采用水準儀、位移傳感器和凍脹儀等。分層凍脹量和總凍脹量均可采用分層凍脹儀觀測。

3.3.3觀測點設置要求

在檢測渠段上，應按下列要求設置觀測點：①地溫、凍深、凍脹量和土壤水分觀測點應沿渠道橫斷面分別設置。觀測點的數量，可根據渠道斷面大小確定，一般大型渠道應不少于11個測點。②觀測設施埋設應垂直渠道橫斷面。穿過襯砌防滲層時，應注意交界處的密封和夯實，嚴防渠水滲入渠基。③凍土器膠管內的水可采用當地的地下水。④宜在觀測段附近設置氣象觀測點。⑤應在渠堤外設置地下水位觀測井。

3.3.4觀測工作要求

觀測工作應按下列要求進行：①觀測前必須檢查校正好儀器設備。②各觀測項目應同步進行。觀測時間與次數，可在全面了解和分析凍脹全過程的前提下具體確定。③在觀測過程中，應隨時觀察渠道外觀的變化及裂縫等情況。④作好觀測記錄，并及時整理分析，發現問題及時復測糾正。

3.3.5渠道凍脹變形觀測

渠道襯砌與防滲結構在基土凍脹或融化時有無變形和變形量的大小，需要通過凍脹變形觀測確定。由于渠道斷面形式的特點，渠坡的變形既取決于本身凍脹量大小，也受坡腳凍脹的作用，故坡面上各點不僅凍脹量不同，其凍脹變形方向亦不相同。總之，各點的變形方向與坡面成不同的交角。因此，要確切地研究渠道的凍脹變形規律，不能只簡單地使用水準測量或埋設凍脹儀的方法來實現，需要專門測量變形的儀器設備幫助解決。

3.3.6資料整理與分析

整理分析觀測結果，繪制某一觀測點凍脹量與凍深的關系曲線，繪制某一觀測點觀測時間與凍深、凍脹量、氣溫、含水量的關系曲線，繪制檢測段沿渠道橫斷面不同位置的最大凍脹量、凍脹率與相應的氣溫、地下水位等關系曲線。

4結束語

工程管理單位應根據工程具體情況，制訂工程檢測工作細則，包括檢測項目、測次、時間、順序、人員分工、精度要求、資料整理分析保管，以及觀測儀器設備保護、率定、檢修、安全操作等有關各項工作制度，并將其作為工程管理制度的組成部分，認真執行。同時應在檢測前對檢測人員進行培訓，以保證各項工作的順利完成。

參考文獻

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