大型水闸新型侧向绕渗测压管装置设计与工程应用实践

万 泉 樊亚杰 马文韬

(江苏省江都水利工程管理处，江苏 扬州 225200)

1 概 述

水闸建成挡水后，除闸基渗流外，渗水还从上游高水位经闸的两侧填土层流向下游，这就是侧向绕渗。侧向绕渗对岸、翼墙施加侧向水平压力，影响其稳定性，在渗流出口处，以及填土与岸翼墙接触面上可能产生渗透变形[1]。水闸侧向绕渗观测是分析和预警岸、翼墙地基变形，判断岸、翼墙后填土抗渗稳定性，监视水闸安全运行的重要保障，也是水闸工程管理中必测项目之一。本文以江苏省省属水利工程精密监测试点——万福闸工程为例，较为系统地探讨了水闸侧向绕渗测压管装置的创新设计和施工实践。

2 工程概况

万福闸位于江苏省扬州市以东10km的廖家沟上。该闸是淮河入江水道主要控制建筑物之一，也是淮河入江水道归江控制工程中最大的口门，承担着淮河中上游约70%洪水入江的任务。工程兴建于1959年，闸室共65孔，为开敞式钢筋混凝土结构，每孔净宽6m，总净宽390m，设计流量8270m3/s，属大(1)型水闸、水工2级建筑物[2]。

2012年3月至2018年12月，万福闸进行了建成后最全面的加固改造。期间，在该闸16号、26号、47号、63号孔闸墩的上中下游位置，新设了4组12根测压管，用以监测闸底板扬压力。近年来，为进一步加强工程精密监测力度，保障水闸运行安全，建设单位以省属水利工程精密监测试点工程为契机，对该闸侧向绕渗进行建闸后首次观测。为此，协同管理、设计、施工单位在该闸上、下游左岸翼墙内设计安装一套新型侧向绕渗测压管(两根)装置(见图1)。

3 测压管设计方案比选

3.1 传统测压管的结构及特点

传统测压管是一种经典而常见的侧向绕渗监测仪器。它的原理是将一段透水管放置在土的渗流区域，地下水在扬压力的作用下，沿管道上升到一定高度，通过管中水柱的高度来表示扬压力的水头大小[3]。针对万福闸地质、水文等实际情况，施工单位在上、下游左岸翼墙内钻取孔径为110mm的孔洞，测压管采用φ48镀锌钢管，管内设置测压计，钢管与孔洞之间的缝隙自上而下使用水泥砂浆、不紊散混凝土和膨胀止水条封填。每根测压管由闷头与三段管子组成，其中上段为不透水管，中段为透水管，透水管外侧填充中细砂作为滤料，透水管下部为沉淀管，管底部铁板密封(见图2)。

传统测压管优点为结构简单，材料费用较少，施工操作方便。缺点也很明显，随着测压管运用时间的增加，管内不可避免地会沉积淤泥、砂石、锈迹等颗粒物，此外透水管外侧的滤料也会逐渐流失、反滤材料失效，渣滓逐渐堵塞透水孔，进而导致测压管灵敏度下降，直至完全淤堵失去作用。为此，则需对测压管进行维护清洗。

目前，测压管淤积清理的方法主要有高压水冲洗法、冲气沉积法、电动涡流清淤法和组合钎掏泥法[4]。由于传统的测压管管体均与水泥砂浆内壁紧密结合，这四种方法无一例外都是在测压管不取出孔洞的前提下进行维护清洗，清洗时高压水流易破坏测压管反滤层与底部封堵材料，抓石器易卡阻，很难清理出较大淤积物和缠绕物，清洗质量难以控制。

3.2 新型测压管设计思路及亮点

4.2.7 观测设备信号线埋设

3.3 新型测压管结构型式

该装置测压管管内布设振弦式测压计，测量翼墙后渗透压力，渗压计经信号采集器传输至终端服务器，对工程侧向绕渗进行实时监测。在上、下游左岸翼墙内钻取孔径为147mm的孔洞，外侧护管透水管以上段采用φ108不锈钢钢管，长度为12.83m(上游侧)、13.08m(下游侧)，内层为φ50不锈钢测压管，上、下游侧长度同外侧护管，透水管与孔洞之间投放中粗砂滤层，滤层顶部投入膨胀黏土球封闭，透水管以上外侧护管与孔洞之间填充水泥砂浆封孔，中层滤水管与内层滤水管之间投放石英砂；透水管采用三层滤水管结构，外层为φ108、中层为φ76、内层为φ48不锈钢滤水管，滤管的透水孔排列均呈梅花形布置，直径10mm，六行交错，纵距50mm，孔眼内壁光滑无毛刺，透水率为18%，三层滤水管均外裹两层80目不锈钢丝网，透水管上、下游长度均为1.97m；透水管下部为0.50m(上游侧)、0.34m(下游侧)不透水沉淀管，管底部铁板密封(见图3、图4)。

佳能PowerShot D30在这组对比中并不起眼，但是它25米的下潜深度击败了除尼康W300之外的所有对手。2米防摔以及零下10摄氏度的防冻能力也相当可观，不过不像同组中的奥林巴斯TG-5以及理光WG-50，D30完全没有防冲击设计。佳能PowerShot D30还拥有全高清视频拍摄以及GPS定位能力。D30在颇具圆滑线条的机身前后加上了两片增加摩擦力的胶皮以保证足够的握持稳定性，逻辑合理的操控布局以及足够大的按键尺寸使得这台相机成为这次测试中操作效率方面最优秀的机型。考虑到水下摄影师往往需要隔着厚厚的手套进行操作，佳能的操控设计为它赢得了更高的分数。

图3 新型测压管结构示意图

图4 新型测压管装置剖面细部示意图

4 新型测压管装置施工方案

4.1 地质勘察

经查淮河入江水道整治万福闸加固工程的地质勘察报告，万福闸上、下游左岸翼墙内准备埋设绕渗测压管区域高程分别为7.50m、8.50m，其种植土地面顶高程分别为7.82m、9.06m。其中上、下游侧翼墙底板底面高程分别为-3.70m、-4.90m。上游底板底面以下为⑤层灰黄色中—重粉质壤土，下游底板底面以下为⑥层灰黄色粉质黏土、近重粉质壤土，⑤、⑥层土壤为可塑状态，中压缩性，力学强度中等[5]。本次埋设的测压管需贯穿⑤、⑥层，上、下游测压管埋设深度均为15.60m。

4.2 施工步骤

b.外层保护管管口约高于翼墙顶面10cm，保护管上方安装灵活地翻盖，侧面留有口门，口门与测压管三通的大小、方向一致，保障管内电缆线的畅通。用水泥砂浆将外层保护管外侧封填并留有排水通道，使得雨水无法进入测压管内。

测压管定位根据平面布置图抓取点位坐标，采用千寻CORS定位服务进行钻孔放样，并与现有地形地物校对核准，测压管位置误差控制在10cm以内。

但是，为了揭示Bildung与“真”之间的统一性关联，回到对于Paideia和Aletheia的“字面”翻译还只是一个最初的引导，更重要的是“从希腊人的知识而来思考在现在翻译的词语中所命名的实际本质”。[5]219因此，“如果严肃对待Aletheia一词所命名的东西的本质内容，就会出现这样一个问题：柏拉图是从何处来规定无蔽之本质的。”[5]219于是，海德格尔接下来就考察了洞穴比喻中关于“无蔽”的论述。

a.钻机就位、调平。用8t吊车将钻孔机具吊放至施工区域，由人工采用撬棒、钢管等工具精确就位，钻机就位后再进行调平、固定；根据调平需要，用薄板将钻机底盘垫实，以保证钻孔的垂直度满足设计及规范要求。

在做测压管灵敏度试验之前，先测定出管内稳定水位。试验时，先将测压管中注满水，然后进行水位观测，起初水位间隔5min观测5次，然后间隔10min观测3次，间隔30min观测2次，最后根据水头下降的速度逐渐扩大观测间隔时间，直至恢复到或接近注水前的水位结束。由于进水段周围为黏壤土，按照《土石坝安全监测技术规范》(SL 60—94)规定：注水水位在五昼夜内降至原水位为灵敏度合格。

a.在测压管外层放置φ147的保护管，使用盖头封闭并略高于地面。测压管管口安装三通，三通的上通管口用闷头封闭，侧向通的管口引至翼墙外侧，侧向通内安装电缆线。

c.钻孔清洗。钻孔至计划深度后，起钻，取出岩芯管中芯样。然后，再将钻杆下至距孔底0.2m处，加大供水泵流量，经钻杆向孔内注水，直至孔口流出的水全部清澈为止。必要时，用特制的钻孔清洗塞进行洗孔，保证底板以下钻孔孔壁渗透性处于良好状态。

4.2.3 测压管埋设安装

孔洞成形后，先在孔底埋设约10cm厚的反滤砂料，再进行安装埋设，放入制作好的测压管。下管时要始终确保测压管居中，防止测压管管壁，特别是进水管段所包裹的土工布接触孔壁；测压管安装完成后，从测压管内送入清水洗孔及测压管，待水清后投放砂滤料至预定位置，同时压水清洗滤料至水清，并确保滤料投至设计位置，投放隔离材料至设计位置，一般投放到滤管顶部以上20cm左右，投放高度为50cm的膨胀黏土泥球对封填材料与滤料之间进行隔离，再从管内抽水清洗滤料，多次抽水后，确保管内水清为止。测压管清洗结束后进行灵敏度试验，试验合格后，再对测压管管壁进行封填。

4.2.4 管口保护装置设置

b.钻孔。测压管埋设需钻穿最大厚度为1.60m的翼墙底板钢筋混凝土，施工难度较大。施工单位采用GXY-1型岩芯钻机，配备φ147金刚石钻头进行钻孔，平面位置误差不大于10cm。当钻穿混凝土后，改用合金钻头钻进；钻进过程中配备长度适中的岩芯管，以保证钻孔的垂直度和钻孔深度，减少孔内沉淀。整个钻孔过程采用清水钻进，以减少泥浆钻进给测压管孔壁渗透性带来的不利影响。

4.2.1 测点放样

国家提出构建现代职业教育体系的改革思路，尤其是鼓励独立学院在“转设”民办普通高校时率先探索向应用技术型高等学校转型，重点举办本科职业教育，推进人才培养模式创新。因此，独立学院应以培养应用型技术技能型人才为目标和任务，必然需要人才培养模式的改革，并且改革没有模板可仿，没有经验可循。这要求独立学院系统地思考并解决“到底培养什么样的人才，怎样去培养这样的人才”这个关键问题。

c.测压管孔洞顶部砌筑下沉式保护井，保护井顶部与翼墙内种植土顶部地面(上游为7.82m高程，下游为9.06m高程)齐平，上设不锈钢保护盖，防止杂物及雨水进入保护井，且具有一定透气性。

2.1 NAFLD组和对照组一般资料比较 两组间性别、年龄、TBIL、DBIL差异无统计学意义（P＞0.05），但NAFLD组体质指数、收缩压、舒张压、血清ALT、AST、FBG、血TG、血UA高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。

4.2.5 测压管灵敏度试验

1)自主开发的ATLAS软件系统与并行服务器硬件系统组成的大规模有限元分析平台能够用来进行反应堆压力容器压力和变形分析。在分析中考虑了壳体法兰之间的接触条件，以及法兰紧固螺栓的螺栓预紧力，为以后进行上亿自由度核电关键设备结构力学分析打下基础。

4.2.6 测压管水位联测

采用HPLC-ELSD方法，测定了多批样品中的硫酸盐含量，进而确定了分子式中硫酸的数目，结合样品的酸碱度值，建立了样品酸碱度与硫酸盐含量的关系，对于现行质量标准中的酸碱度是否可以有效控制产品质量开展分析。

测压管经灵敏度测试合格后进行管口高程测量、管内水位联合观测，直至水位稳定且与上、下游水位相对应，并与地下水运动规律相符。管内水位稳定后，根据万福闸下游潮汐周期，再对测压管和上、下游河水位同步观测2～3天。

4.2.2 钻进成孔

针对传统测压管维护清理效果不佳，施工质量难以控制的缺点，建设单位充分调研，设计出一套新型侧向绕渗测压管装置。该装置采用外层不锈钢护管、中层不锈钢滤水管、内层不锈钢测压管三层套管的型式，将内部测压管、中间过滤层、反滤料设计成为一整体可拔出的结构，当测压管发生灵敏度下降或堵塞时，可将测压管主体结构拔出埋设孔洞进行清洗或更换，彻底改进传统测压管维护清洗易破坏原结构、清洗效果不佳的弊端。

在上、下游翼墙测压管信号线侧挖土，埋入φ100镀锌钢管作为信号线线缆导管，导管连接到电缆井，电缆连接至万福闸桥头堡电缆沟，最后将渗压计信号传输至控制室MCU终端服务器，终端采用自动化监测系统数据采集及管理平台将采集到的信号转化成数据并整理，并上传至省属水利工程精密监测平台。

4.2.8 自动化监测系统数据采集及管理平台应用

4.2.8.1 数据采集与整理

该装置选用DSIMS4.0型工程安全监测信息管理软件作为自动化监测系统数据采集及管理平台。平台按设计要求的模式采集测量数据，并将测量数据存储在数据库内。该数据库具有监测数据入库和导出、监测数据检验、数据计算及转换监测数据管理四大功能。

经济的发展和生态环境的恶化使人们对森林资源的重视程度不断的提升，许多地区都在进行林业工程的建设，这使我国的森林资源走势发生变化，同时森林资源不断增加。然而在一些地区的林业工程建设中存在一定的问题，即营造林的质量不高。出现这种情况的因素有多种，尤其重要的是营造林质量不高。

4.2.8.2 监测系统数据集成

侧向绕渗自动化监测完成后，可将监测数据成果与省属水利工程精密监测平台进行信息集成。根据设计要求，通过采集功能的集成联试，确保与现有监测自动化系统间实现互连互通，从而实现系统间的有机融合，便于数据的统一管理(见图5)。

茶多酚(tea polyphenols, TP)是一种多酚类物质，具有抑菌谱广、水溶性好、良好的抗氧化和抗肿瘤等功能，在人体内还可降解为食物得正常成分，被广泛用于水产品保鲜中，成为近几年食品保鲜研究的热点。在鲢鱼冷藏过程中，范文教等[25]研究了茶多酚对其品质变化的影响，发现鲢鱼的感官评分、细菌总数和鲜度指标均优于对照组。茶多酚的强抗氧化性还可应用于大黄鱼片和鲫鱼的保鲜中[26，27]。

图5 万福闸侧向绕渗监测数据及成果显示

4.3 主要施工步骤流程

主要施工步骤流程见图6。

对手术切除及注射碘酊治疗口腔粘液腺囊肿这两种治疗方法进行比较,我认为手术切除治疗创伤大,手术时间长,术后遗留的瘢痕影响患者面部美观,甚至导致患者面部畸形,患者心理压力较大;而注射碘酊治疗操作简便,创伤小,术中出血少,有利于减轻患者的心理压力,提高患者耐受力。因此,注射碘酊治疗治疗口腔粘液腺囊肿疗效肯定,操作简单,伤口愈合良好,医疗费用低,无需借助特殊医疗器械,各级医疗机构及基层医院都可以开展,应是治疗口腔粘液腺囊肿的首选方法。

图6 主要施工步骤流程

5 结 语

万福闸上、下游新型侧向绕渗测压管装置安装调试完毕后，管理单位技术人员对万福闸上下游翼墙侧向绕渗进行了建闸后首次观测，结果表明达到了预期设计和实施效果。实践证明，该装置设计合理，在传统结构上有所创新，采用三层套管的型式，将内部测压管、中间过滤层、反滤料设计成为一整体可拔出的结构，可抽出孔洞外维护，具有易清洗、可更换、系统自动化程度高、监测更精密等特点和优点。该装置的成功运用不仅有效地填补了江苏省大型水闸渗流观测的技术空白，而且为类似水闸、大坝、泵站工程侧向绕渗观测装置的设计、施工和精密监测积累了宝贵的经验。