輸水箱涵充水試驗與思考

厲 輝 戴 智

(1.天津市水務(wù)工程建設(shè)質(zhì)量與安全監(jiān)督中心站， 天津 300204;2.天津水務(wù)工程建設(shè)交易管理中心， 天津 300204)

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輸水箱涵充水試驗與思考

厲 輝1戴 智2

(1.天津市水務(wù)工程建設(shè)質(zhì)量與安全監(jiān)督中心站， 天津 300204;2.天津水務(wù)工程建設(shè)交易管理中心， 天津 300204)

本文介紹了南水北調(diào)中線工程天津干線輸水箱涵充水進(jìn)行嚴(yán)密性檢驗的情況。筆者用其檢驗方法對比相關(guān)規(guī)范提出了一些見解。

輸水箱涵； 嚴(yán)密性檢驗； 思考

1 工程概況

南水北調(diào)中線天津干線輸水工程全長約155km，采用地下鋼筋混凝土箱涵自流輸水方式。沿線共設(shè)有12個分水口門。箱涵為1級建筑物，混凝土為C30F150W6。

輸水工程共有6個設(shè)計單元，其中第5設(shè)計單元全長約20km，子牙河分流井以上17.30km為3孔4.4m×4.4m箱涵，以下2.23km為2孔3.6m×3.6m箱涵。工程于2009年2月開始建設(shè)，2011年10月完工。

2 鋼筋混凝土輸水箱涵充水試驗

2.1 充水試驗的目的

充水試驗的目的主要是在通水前檢驗整體輸水箱涵是否存在滲漏水情況，檢驗工程質(zhì)量和工程安全，為工程順利投入運(yùn)行提供技術(shù)保障。

2.2 充水試驗的依據(jù)

輸水箱涵充水試驗主要依據(jù)設(shè)計單位編制的《充水試驗實(shí)施方案》進(jìn)行。

2.3 輸水箱涵充水試驗段落劃分

該次充水試驗主要是對調(diào)節(jié)池(樁號10+690.500)以下至出口閘(樁號155+305.074)之間的輸水箱涵進(jìn)行，段長約144.61km。沿線設(shè)有調(diào)節(jié)池、1號～8號8座保水堰、分流井(內(nèi)設(shè)9號保水堰)和出口閘(內(nèi)設(shè)10號保水堰)等控制性建筑物。利用保水堰的擋水作用，以保水堰分界劃分為具有獨(dú)立水力特征的10個充水段落。其中第5設(shè)計單元17.30km的3孔4.4m×4.4m輸水箱涵位于8號堰至9號堰區(qū)間，屬第9試驗段的一部分；2.23km的2孔3.6m×3.6m輸水箱涵位于9號堰至10號堰區(qū)間，屬第10試驗段之一部分。

2.4 充水過程及檢驗

2.4.1 充水過程

根據(jù)《充水試驗實(shí)施方案》，充水從上至下一次性連續(xù)完成，當(dāng)?shù)?充水段落充滿后，依次充滿下游各充水試驗段。充水從2014年3月1日開始至3月18日結(jié)束，歷時18d。每一試驗段落的充水均以水位達(dá)到該段下游端保水堰堰頂和該段箱涵進(jìn)口處于淹沒狀態(tài)為準(zhǔn)，并以此作為該段箱涵嚴(yán)密性檢驗的試驗水壓。

2.4.2 充水試驗檢測

a.檢測方式。按照《充水試驗實(shí)施方案》的要求，在各試驗段中分別進(jìn)行靜水條件下的水面降落觀測，通過水面降落過程分析，從后期的水面穩(wěn)定降落曲線來推算箱涵在單位時間內(nèi)單位長度的滲漏量。

水面的降落觀測從各外露建筑物內(nèi)的水文標(biāo)尺獲得。檢測時不僅觀測水面降落，還要進(jìn)行地面巡視。一旦發(fā)現(xiàn)地面有浸潤現(xiàn)象，將對該段落箱涵進(jìn)行排空檢查，并對檢查出的缺陷進(jìn)行處理。

b.充水試驗合格標(biāo)準(zhǔn)的確定。

?嚴(yán)密性檢驗合格的初定標(biāo)準(zhǔn)。《充水試驗實(shí)施方案》規(guī)定，該次試驗是利用充水階段的整體嚴(yán)密性檢驗來綜合確定變形縫嚴(yán)密性合格與否，暫定每條變形縫穩(wěn)定滲漏期平均滲漏量在15L/d以下作為箱涵嚴(yán)密性檢驗合格標(biāo)準(zhǔn)。

?嚴(yán)密性檢驗合格標(biāo)準(zhǔn)的修正。整體箱涵的嚴(yán)密性檢驗，不僅檢驗變形縫是否存在滲漏現(xiàn)象，同時也檢驗箱涵實(shí)體是否存在滲漏現(xiàn)象。因此，充水試驗后，通過專家討論，嚴(yán)密性檢驗合格的標(biāo)準(zhǔn)由原來以每條變形縫每天平均滲漏量(L/d)的形式修正為以單位時間內(nèi)單位長度的滲漏量[m3/(d·km)]的形式。由于目前沒有相應(yīng)的水利工程檢驗標(biāo)準(zhǔn)和限于試驗條件，設(shè)計單位參考其他工程經(jīng)驗，將其初定的標(biāo)準(zhǔn)修正為箱涵單位滲水量≥30m3/(d·km)作為該段箱涵排空檢查標(biāo)準(zhǔn)，也就是以單位滲水量小于30m3/(d·km)作為該次箱涵嚴(yán)密性檢驗合格標(biāo)準(zhǔn)。

2.4.3 嚴(yán)密性檢驗監(jiān)測結(jié)果

充水完成后，3月19日—4月15日完成了第9、第10兩個試驗段落箱涵嚴(yán)密性檢驗監(jiān)測。監(jiān)測數(shù)據(jù)主要從兩個試驗段沿途的連接井、分流井和出口閘等處設(shè)置的水位標(biāo)尺通過人工讀數(shù)獲得。初期每6h觀測1次，水位變化平穩(wěn)后每天觀測1次。

從水位變化相對穩(wěn)定后的21d觀測統(tǒng)計資料得知，第9試驗段落(段長27.73km)測得的滲漏量為2952m3(充水量為158.42萬m3)；第10試驗段落(段長6.52km)測得的滲漏量為348m3(充水量為16.47萬m3)。兩個試驗段落測算的單位滲水量分別為5.1m3/(d·km)和2.6m3/(d·km)，嚴(yán)密性檢測結(jié)果均符合小于30m3/(d·km)的設(shè)計要求。

2.4.4 對輸水箱涵質(zhì)量的歷次檢查情況

a.第5設(shè)計單元箱涵施工期間，根據(jù)施工質(zhì)量檢驗的要求，隨著工程的進(jìn)展，施工單位和監(jiān)理單位分別對混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗凍和抗?jié)B等級進(jìn)行了檢測和抽測。施工單位共檢測抗壓強(qiáng)度4176組、抗凍54組、抗?jié)B63組；監(jiān)理單位共抽測抗壓強(qiáng)度484組、抗凍17組、抗?jié)B17組。檢測和抽測結(jié)果均滿足設(shè)計要求。

b.該段箱涵施工完成后，經(jīng)過了分部工程驗收、單位工程驗收和合同工程完工驗收，建設(shè)、設(shè)計、監(jiān)理和施工單位對全部箱涵進(jìn)行過多次內(nèi)部質(zhì)量檢查，只發(fā)現(xiàn)個別箱涵變形縫頂部一處有滴漏現(xiàn)象，施工單位及時進(jìn)行了處理，檢驗合格。直至充水試驗前再次檢查再未發(fā)現(xiàn)箱涵內(nèi)有濕漬、滲水和線流、滴漏等現(xiàn)象，整個輸水箱涵內(nèi)部基本干場。

4 對輸水箱涵充水試驗的思考

4.1 輸水箱涵所處的工程環(huán)境

該設(shè)計單元17.30km長的3孔4.4m×4.4m鋼筋混凝土箱涵埋深3～5m，地下水位埋深0.7～2.5m；2.23km長的2孔3.6m×3.6m鋼筋混凝土箱涵埋深2～4m，地下水位埋深1～2m。箱涵頂面完全處在地下水位以下。

4.2 國家規(guī)范對壓力管道的界定

國標(biāo)《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》(GB 50268—2008)中規(guī)定：工作壓力不小于0.1MPa的給水排水管道為壓力管道；工作壓力小于0.1MPa的給水排水管道為無壓管道。該設(shè)計單元箱涵的最大運(yùn)行水頭為8m(即最大工作壓力為0.08MPa)，按以上規(guī)定應(yīng)屬無壓管渠。

4.3 對該次箱涵充水嚴(yán)密性檢驗的思考

a.該設(shè)計單元箱涵充水嚴(yán)密性檢驗在箱涵施工完成兩年多后進(jìn)行，地下水位早已恢復(fù)。該次試驗，第9試驗段的9號保水堰堰頂水位高程為0.90m，該處的地下水位高程為1.50m；第10試驗段的10號保水堰堰頂水位高程為-1.00m，此處的地下水位高程為1.10m。實(shí)際上，該設(shè)計單元此次試驗是在箱涵的外水壓力大于試驗內(nèi)水壓力情況下進(jìn)行的，這樣條件下檢測出來的“滲漏量”不能反映箱涵是否存在滲漏的實(shí)際情況。如果箱涵存有混凝土不密實(shí)、施工縫處理不好或變形縫處嚴(yán)密性較差等問題，在充水前再次進(jìn)行箱涵內(nèi)部檢查時就應(yīng)該發(fā)現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象，而實(shí)際上并不存在。分析原因，可能是試驗段落內(nèi)箱涵本體吸水和分水口門關(guān)閉不嚴(yán)所致。

b.按照國標(biāo) GB 50268—2008對壓力管道的界定， 認(rèn)定：

?該設(shè)計單元箱涵的嚴(yán)密性檢驗屬于對無壓管渠的檢驗，應(yīng)適用該規(guī)范第9.1.7條“全斷面整體現(xiàn)澆的鋼筋混凝土無壓管渠處于地下水位以下時，除設(shè)計有要求外，管渠的混凝土強(qiáng)度、抗?jié)B性能檢驗合格，并按本規(guī)范附錄F規(guī)定的內(nèi)滲法進(jìn)行檢查符合設(shè)計要求時，可不必進(jìn)行閉水試驗”的規(guī)定。

?該段輸水箱涵進(jìn)行嚴(yán)密性檢驗時，箱涵所處的環(huán)境完全與不開槽施工的管道一樣。也應(yīng)適用該規(guī)范第9.3.7條“不開槽施工的內(nèi)徑大于或等于1500mm的鋼筋混凝土管道，設(shè)計無要求且地下水位高于管道頂部時，可采用內(nèi)滲法測滲水量……”和“符合管道不得有線流、滴漏現(xiàn)象規(guī)定時，則管道抗?jié)B性能滿足要求，不必再進(jìn)行閉水試驗”的規(guī)定。

?綜上所述，根據(jù)箱涵所處的工程環(huán)境和對工程的檢查、檢測情況，認(rèn)定該設(shè)計單元輸水箱涵符合國標(biāo)GB 50268—2008中第9.1.7條和第9.3.7條規(guī)定可不進(jìn)行閉水試驗而直接采用內(nèi)滲法進(jìn)行檢查。因為此法簡單、易于操作，又可節(jié)省水資源。

5 結(jié) 語

對輸水箱涵在正式通水前進(jìn)行嚴(yán)密性檢驗，特別是在運(yùn)行工作水頭大于地下水位情況下很有必要。該次對設(shè)計單元輸水箱涵進(jìn)行的充水嚴(yán)密性檢驗，還屬于探索性檢驗，有待總結(jié)提高。特別是對運(yùn)行水頭較大的輸水箱涵，在有地下水和試驗壓力不能滿足相關(guān)規(guī)范規(guī)定或無規(guī)范可依情況下的檢驗，還需根據(jù)具體情況進(jìn)行認(rèn)真研究，以求檢驗?zāi)苷鎸?shí)反映實(shí)際情況。

Water-filling test and thinking of water culvert

LI Hui1, DAI Zhi2

(1.TianjinWaterProjectConstructionQualityandSafetySupervisionCenterStation,Tianjin300204,China; 2.TianjinWaterProjeotConstructionTradeManagementCenter,Tianjin300204,China)

In the paper, the tightness condition of water culvert water-filling test in South-to-North Water Diversion Project midline work Tianjin trunk is introduced. The author proposes some suggestions to the testing method compared with related regulation.

water culvert; tightness test; thinking

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2016.11.015

TV672

A

1005-4774(2016)11- 0055- 03