逆止閥在南水北調中線應用與施工

王東

【摘要】目前，在大型水利工程上，特別是對于南水北調這樣的大型輸水工程，為了防止渠道里的水滲漏，在渠道兩側和底部都要鋪設襯砌，但在地下水位高于渠道內水位時，若不能及時的將地下水排出，地下水積聚在襯砌層下將形成很大的壓力，當地下水壓力超過一定值后，會造成襯砌破壞，若只設排水管，地下水與渠內水就會自由連通互補，當地下水位下降至低于渠道內水位時，渠道內的水便經排水管外滲，不僅浪費水資源，而且由于水體大量滲入地下，易造成地基滲透破壞，隨著水的下滲，會將渠內淤積物一并帶入地下，堵塞排水通道，造成排水功能失效，影響結構安全。

【關鍵詞】逆止閥;南水北調中線工程;應用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.02.196

1、工程簡介

南水北調中線一期工程總干渠沙河南～黃河南潮河段第五施工標段位于鄭州市境內，樁號SH（3）158+200 ～SH（3）164+500，全長6.3km，全段采用混凝土襯砌，混凝土襯砌強度等級為C20，抗凍標號F150，抗滲標號W6。渠道過水斷面呈梯形，設計底寬為23.5m～15m，堤頂寬5m。渠道邊坡系數為3.5～2.0，設計縱坡為1/26000～1/24000。標段內共有各種建筑物12 座，其中河渠交叉1 座，：左排倒虹2座，節制閘1座，公路橋5座。另有生產橋3座。

該段地下水為第四系孔隙潛水，主要賦存于輕壤土和細砂層中。測得地下水水位高程120.19～122.93m，埋深一般2m 左右。地下水具動態變化特征，且地下水位受降雨和地表徑流影響變化較大，本段降水年際變幅大，年最大與最小降水量之比達3 倍～4 倍;降水年內分配不均，60%～70%集中在汛期6月～9月，多以暴雨型式出現。

2、前言

逆止閥的出現解決了上述難題，逆止閥是控制水流單向流動的閥門的統稱，既可以消除渠道襯砌下由于高地下水位產生的揚壓力，保證渠道襯砌的安全穩定，又能保證渠水不會通過排水系統外滲，同時由于逆止閥設置了可調連接管，通過調整連接管，可保證施工后逆止閥表面與襯砌砼表面齊平，這樣，一方面可以滿足安裝質量要求，另一方面可提高安裝效率，便于施工及驗收。

3、逆止閥結構原理

指依靠介質本身流動而自動開、閉拍門（密封球），用來防止介質倒流的閥門，其在南水北調工程渠道中的主要作用是在設計水頭差下排除渠道周圍的地下水達到降壓效果，阻止渠道內的水泄放流失。

逆止閥主要工藝單元有：進水室、出水室和逆止活動門，逆止活動門設置在進水室與出水室之間，當地下水位高于渠道內地表水位時，地下水托頂逆止活動門并使其開啟，進水室與出水室呈連通狀態，地下水通過排水器自由排出，進而達到消除地下水揚壓力的目的。相反，當地下水位低于渠道內地表水位時，逆止活動門在自重與地表水壓力作用下，逆止活動門關閉，切斷排水通道，防止地表水滲入地下。

4、逆止閥的選型和布置

4.1選型

逆止閥型式根據逆止閥布置的部位和逆止閥工作性能進行選擇，拍門式逆止閥應用于渠坡，球式逆止閥應用于渠底。

逆止閥應能夠保證在總干渠設計水位下，具有滿足總干渠安全要求的啟閉靈敏性和排水能力。閥門開啟的啟動水位差宜為2cm～3cm，且當外水位高于內水位10cm時能夠達到設計排水流量，按照設計要求，潮河段五標選用20cm水位差下逆止閥的排水流量。

逆止閥的止回性是渠道不發生向渠外漏水的重要性能。逆止閥在水壓力0～200kPa作用下，保證拍門或密封球不發生變形和逆向滲漏，因此做好逆止閥的進場檢驗尤為重要，不合格產品嚴禁用于現場施工。

各種類型的逆止閥內外徑、壁厚應統一，以利于運行期檢修更換。

4.2布置

逆止閥與襯砌板下部排水系統相連，設在排水管出口與襯砌連接部位。潮河段五標總干渠為全挖方段，地下水位高，逆止閥按照梅花形布置，間距根據地質情況分為4m、8m、12m三種布置形式，兩側渠坡從坡腳至坡肩平行于渠道軸線方向分別布置2道，渠底平行于渠道軸線布置2道，共布置約3500個逆止閥。渠坡上布置拍門式逆止閥，拍門轉軸順渠內水流方向布置，轉軸位置在出水管口上方。

5、逆止閥的安裝

5.1逆止閥的檢驗

逆止閥運達現場后，在安裝前有專人逐個進行外觀質量檢查，檢查內容包括產品是否有合格證、包裝是否完好、外觀品相是否材質均勻、尺寸合格，不得有裂痕缺損，對于拍門式逆止閥重點檢查拍門繞轉動軸活動是否靈活，有無卡阻現象，拍門止水環與排水管口的整合及密封性能能否完好，對球型逆止閥重點檢驗密封球的重量、橢圓度、密封球與排水管口止水環的整合及密封性能。抽樣檢查原則選擇每批產品中外觀質量相對較差的逆止閥，抽樣檢驗比例不小于1%，對于抽樣檢驗確認可以使用的產品，剔除不合格產品及品相比其更差的逆止閥。

5.2逆止閥的安裝方法

逆止閥通過連接套管、異徑三通與軟式透水弱管連接，連接套管一端與異徑三通連接，另一段與逆止閥進口孔相連接，連接方式為承插式。安裝方法詳見下圖。

5.3與排水管的連接

逆止閥與排水管應有效連接，埋置于襯砌混凝土內的排水管或逆止閥外殼在安裝時按設計圖紙就位，管軸線應順直，縱坡固定牢靠，避免混凝土施工時發生位移，敷設在填土中的套管或外殼，管周回填料滿足壓實和防滲要求，垂直穿過填筑區的埋管，填筑時管周人工分層夯實，夯實分層厚度取0.4倍填筑厚度，壓實度與填筑土相同，人工夯實與機械碾壓區搭接滿足機械碾壓要求。

5.4閥體安裝

逆止閥經檢測合格方能使用，所有產品均應有出廠合格證，產品說明書中應標明產品的啟動與逆止水壓力、壓力水位差與排水流量關系曲線等性能指標，應明確適應環境、安裝精度等安裝要求，并經現場試驗驗證，在安裝前應對逆止閥的性能、結構型式、外觀進行檢測和試裝、按設計圖紙進行尺寸復測，合格后安裝。

拍門式逆止閥在渠坡安裝時，拍門軸保持水平，逆止閥中軸線垂直于坡面，閥蓋外表面宜混凝土表面平行;球式逆止閥的閥體鉛垂安裝，以防止密封球開啟后不能復位，詳見下圖。

逆止閥閥體、防防淤堵頂蓋安裝可與排水減壓管同時安裝，也可選擇合適的時機安裝，施工時采取有效保護措施，保障逆止閥完好無損，水流流道通暢。

5.5逆止閥安裝注意事項

①在逆止閥安裝前，為防止套管被混凝土、砂石或泥漿等堵塞，應在頂部安裝臨時防護蓋。

②逆止閥安裝時，打開臨時防護蓋，將套管清理干凈，然后壓入逆止閥;當安裝困難時，可在管套內側涂抹潤滑劑或用打磨機具對安裝段進行打磨至符合要求，再進行安裝，如因安裝方法不當造成預埋套管破損的，要立即更換預埋套管。

5.6逆止閥的保護

①在排水管或閥體外殼安裝、襯砌混凝土澆筑、逆止閥安裝過程中采取可靠的保護措施，防止施工過程中損壞或堵塞排水管和逆止閥及其防滲和連接構造。

②混凝土澆筑后，閥蓋不得與混凝土粘接在一起，已便于閥體更換。

③施工期間地下水位低，沒有排水的逆止閥，要在閥蓋上設置防塵，防嗮裝置，防止施工期間砂石等雜物進入閥體內部或閥體材料老化，待土建工程完工后，通水調試之前取下。

④對于施工期已開始發揮排水作用的逆止閥，要對其使用狀況進行定期檢查，防止淤積或其他外力損壞，對于區外地下水位發生異常升高的重點時段和重點渠段，進行重點檢查。

⑤在正式通水之前，對所有逆止閥進行檢查、清理，保證逆止閥可以正常使用。已損壞不能正常使用的，采用配備的專用工具和備品備件及時進行更換。

結語：

南水北調中線工程潮河段五標于2013年11月20日完成主體工程施工，2014年5月通過了通水驗收，2014年6月進行試通水，試通水期間，逆止閥工作可靠、運行安全、技術先進，通過觀察渠道周圍降水井地下水位情況，無地下水異常升高情況，渠道襯砌面板無隆起破壞現象，渠道運行狀況良好。

參考文獻：

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