淺談水工構筑物的滿水試驗

（天津市自來水集團有限公司，天津 300040；2.中鐵建工集團北方工程有限公司，天津 300450）

淺談水工構筑物的滿水試驗

田有力1張 兵2

（天津市自來水集團有限公司，天津 300040；2.中鐵建工集團北方工程有限公司，天津 300450）

本文研究了水工構筑物的滿水試驗目的、條件及技術要求，介紹滿水試驗充水量計算和投入設備，分析了滿水試驗總順序安排，探討了洞口封堵技術，提出試驗安全注意事項。

水工；構筑物；滿水試驗

1 概述

隨著我國經(jīng)濟建設的飛速發(fā)展和城鎮(zhèn)化建設的不斷深入，對淡水資源的需求不斷擴大，對污水處理的需求也不斷增加。近年來凈水廠和污水廠建設勢頭非常迅猛，水工構筑物建設數(shù)量越來越多，功能越來越全，標準越來越高。對于水工構筑物而言，抗?jié)B抗裂性能尤為關鍵，它直接影響構筑物的使用功能，所以除了要采取特定的施工工法外，構筑物的滿水試驗也是一個關鍵環(huán)節(jié)，它直接檢查構筑物的抗裂抗?jié)B性能，確保水工構筑物的使用功能。

天津市津濱水廠深度處理工程結(jié)構復雜多變、標高變化繁多、儲水量大，其抗?jié)B抗裂性能直接影響正常運行。本文結(jié)合工程實例，對水工構筑物的滿水試驗進行簡要的闡述。

2 工程概況

津濱水廠深度處理工程是整個凈水工程的最后一個關鍵環(huán)節(jié)，是深化水質(zhì)的主要場所。該工程在平面上分為中間提升泵站及后臭氧接觸池和活性炭濾池兩大部分，其中活性炭濾池結(jié)構復雜多變，現(xiàn)就此闡述水工構筑物的滿水試驗。

活性炭濾池東西兩側(cè)一共設有20個濾池，每側(cè)10個，每側(cè)又呈南北對稱布置，南北各5個。南北兩側(cè)濾池中間為9m寬設備管廊，管廊下部為濾后水渠，濾后水渠連接著濾池和反沖洗水池。在濾池南北兩側(cè)設有來水總配水渠和反沖洗廢水渠；在東西兩側(cè)濾池中間為反沖洗系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、鼓風機房、MCC室等。

活性炭濾池需要試水部位參數(shù)詳見表1：

表1

3 滿水試驗組織

深度處理工程涉及到的閉水部位多，結(jié)構復雜，標高變化大，并且試驗用水量大，技術要求高、工期要求緊。因此滿水試驗是一個非常復雜、組織工作量大、投入設備多的重要工序，需要統(tǒng)籌安排、科學組織、有效協(xié)調(diào)穿插。

3.1 滿水試驗目的

（1）檢查水工構筑物在水力荷載作用下的抗?jié)B抗裂性能。

（2）構筑物的初始沉降在滿水試驗階段完成，保證構筑物的均勻沉降。

3.2 滿水試驗條件

（1）構筑物混凝土的強度已達到設計要求。

（2）構筑物池體的抗浮穩(wěn)定性滿足設計要求。

（3）構筑物池內(nèi)清理潔凈，水池內(nèi)外壁的缺陷修補完畢。

（4）設計預留孔洞、預埋管口及進出水口等已做臨時封堵，且經(jīng)驗算能安全承受試驗壓力。

（5）水源的選擇要潔凈、充足，注水和放水系統(tǒng)設施及安全措施準備完畢。

圖1 活性炭濾池平面圖

為了全面做好深度處理工程的閉水試驗工作，我們將成立專門試驗小組，負責閉水試驗的準備、實施、監(jiān)測、成果匯總等工作。

4 滿水試驗總順序安排

根據(jù)深度處理工程閉水部位分布情況，結(jié)合工期要求，我們總的組織思路是：在閉水過程中將水進行循環(huán)使用，已獲得最佳的技術、經(jīng)濟效果。在平面上東、西兩個濾池區(qū)域同時試水，最后在對中間的反沖洗水池進行試水；在東西兩個濾池區(qū)，先試驗中間濾池部分，再試驗來水總配水渠、反沖洗廢水渠部分。在對濾池進行滿水試驗時，我們采取隔池試水的方式，用以檢查相鄰濾池池壁的抗?jié)B抗裂性能，同時注意南北濾池區(qū)域的對稱加荷情況，保證構筑物的均勻沉降。

5 洞口封堵

根據(jù)滿水試驗的總體順序安排，在各段相連處洞口以及預留預埋管口進行臨時封堵。封堵方案是：直徑小于800mm的預留預埋管口處采用鋼板焊接封堵，在滿水試驗結(jié)束后再切割拆除；直徑大于等于800mm的洞口及管口采用砌磚雙面抹灰的方法進行封堵。

6 滿水試驗技術要求

根據(jù)設計和《給水排水構筑物工程施工及驗收規(guī)范—GB50141-2008》對滿水試驗的要求，滿水試驗技術總體要求如下：

（1）每一滿水部位分三次向水池內(nèi)充水，第一次充水到設計水深的1/3，第二次充水到設計水深的2/3，第三次充水到設計水位。充水時控制水位上升速度不超過2m/d，同時每次充水高度不大于2m。每次充水結(jié)束后先靜止水位保持24小時，然后測量未來24小時內(nèi)水位下降量和構筑物沉降量，在24小時內(nèi)沉降量不大于3mm時認為沉降已經(jīng)穩(wěn)定，然后再進行下一級充水。

（2）在充水過程中和充水以后，對

水池作外觀檢查，當發(fā)現(xiàn)滲水量過大時，應停止充水，待查出原因作出處理后再繼續(xù)充水。

（3）當最后充水至設計水位后進行滲水量精確測定，儀器采用水位測針。在充水結(jié)束后先保持靜水不動，24小時后測讀水位的初讀數(shù)，再過24h后測讀水位的末讀數(shù)。如第一天測定的滲水量符合標準，則再觀測1天；如果第一天滲水量超過允許標準，而以后的滲水量逐漸減少，則繼續(xù)延長觀測，延長觀測的時間應在滲水量符合標準時止。

7 滿水試驗充水量計算和投入設備

7.1 充水量計算

根據(jù)深度處理工程各部位設計水位，各部位充水量見表2：

7.2 設備投入量計算

根據(jù)閉水試驗充水量和工期安排，在閉水試驗期間將投入足夠的抽水設備，做到快速充水，減少充水時間，提高閉水試驗效率。

在計算閉水試驗工期時，考慮每一級充水后靜止1天，觀測2天，則三級試驗總計時間為9天，考慮每個區(qū)要進行二輪閉水，則僅此時間為18天（不考慮有滲水需要處理的情況）；如果閉水要求在一個月內(nèi)（30天）完成，則總共充水時間累計為12天，每一級充水時間平均為2天。一個濾池區(qū)總的充水量累計（包括濾池、總配水渠、反沖洗廢水渠）為：6684m3，則平均每天充水量至少為557 m3。綜合考慮在試驗期間其他不可預見因素，東西濾池區(qū)每天充水能力均不應小于1200m3。按照這樣一種充水能力計算供水設備。

抽水設備配備計算見表3：

根據(jù)上述計算，抽水設備用量最大發(fā)生在濾池充水時期，每區(qū)10個濾池，共需0.9臺水泵，取整數(shù)1臺，考慮備用配備2臺。東西二區(qū)共用，在東區(qū)觀測期間西區(qū)充水，同時為了在各池中倒水方便，另增加2臺清水泵。在反沖洗廢水渠、總配水渠部分充水時直接從濾池中抽取。

8 水源選取和管線布置

根據(jù)目前現(xiàn)場水源狀況和業(yè)主要求，選擇深度處理工程東側(cè)進水調(diào)節(jié)池內(nèi)水為水源。從水源處向活性炭濾池接引2根管線（消防水管），管徑100mm，配備2臺100mm口徑污水泵，將水通過管線向閉水部位抽水。

9 滿水試驗期間沉降觀測

滿水試驗期間因大量充水導致重量增加會造成水池沉降，為了及時掌握沉降情況，必須加強沉降觀測工作，具體計劃如下：

（1）在滿水試驗前，對所有沉降觀測點進行觀測，取得原始標高數(shù)據(jù)。

（2）在滿水試驗期間每一級充水完后立即觀測一次，24小時后觀測一次，48小時再觀測一次，如果充水后48小時沉降量與24小時沉降量的差值不超過3mm，則認為沉降穩(wěn)定，可以進行下一級充水。在下一級及以后各級充水后按照上述方法進行沉降觀測，每一級充水至少觀測3次。

（3）在滿水試驗結(jié)束將水放掉后再觀測一次。

10 水位觀測

10.1 水位觀測

（1）為了控制每次充水數(shù)量，提前在池壁上用紅油漆標出每次充水水位，每級充水結(jié)束后，對水池外觀進行檢查，并對水位進行觀測，當發(fā)現(xiàn)滲水量過大、水位下降較多時停止繼續(xù)充水，查找出原因并進行處理后再繼續(xù)充水。

（2）當最后充水至設計水位后進行滲水量測定，儀器采用水位測針。在充水結(jié)束后先保持靜水不動，24小時后測讀水位的初讀數(shù)，再過24h后測讀水位的末讀數(shù)。如第一天測定的滲水量符合標準，則再觀測1天，如果第一天滲水量超過允許標準，而以后的滲水量逐漸減少，則繼續(xù)延長觀測。

（3）在滿水試驗期間由專人做好水位觀測記錄。

10.2 蒸發(fā)量測定

由于蒸發(fā)量的大小對水位有著顯著的影響，所以需要測定試水過程中的蒸發(fā)量，對滲水量作必要的修正。

（1）現(xiàn)場測定蒸發(fā)量設備：采取長×寬×高=50cm×30cm×30cm的敞口鋼板水箱，采用厚度為6mm的鋼板焊接，焊縫嚴密飽滿，經(jīng)檢驗沒有滲漏后再使用；水箱內(nèi)設置讀數(shù)精度為0.1mm的鋼直尺，在測讀水池內(nèi)水位的同時測讀水箱內(nèi)的水位讀數(shù)并記錄數(shù)值。每個試驗區(qū)設置一個蒸發(fā)水箱。

（2）水箱固定在水池中，水箱內(nèi)充水深度20cm左右。

10.3 水池滲水量計算

（1）滲水量按下式計算：

其中 q-滲水量（L/m2·d）

A1-水池的水面面積（m2）

A2-水池的浸濕面積（m2）

E1-水池內(nèi)鋼直尺的初讀數(shù)（mm）

E2-測讀E1后24h水池中鋼直尺的末讀數(shù)（mm）

e1-測讀E1時水箱中鋼直尺的讀數(shù)（mm）

表2

表3

e2-測讀E2時水箱中鋼直尺的讀數(shù)（mm）

（2）當連續(xù)觀測時，前次的E2、e2，即為下次的E1、e1。

（3）雨天時不做滿水試驗滲水量的測定。

（4）按照上式計算的結(jié)果，滲水量如超過規(guī)定標準，應經(jīng)檢查處理后重新進行測定。

11 安全注意事項

滿水試驗工作量大，充水深度大、技術要求高、水源距離遠，投入設備多，現(xiàn)場環(huán)境差、臨邊多，危險性高，因此在滿水試驗期間將采取有效措施，確保滿水試驗期間的安全。

（1）滿水試驗期間，電源接引、現(xiàn)場充水、巡視檢查、水位監(jiān)測等作業(yè)時，至少2人同時在場，禁止單獨1人獨立作業(yè)。

（2）接引電源等工作由專業(yè)電工進行操作，非專業(yè)人員禁止動電作業(yè)。由于現(xiàn)場水比較多，電纜一律架空敷設，禁止電纜拖地，更嚴禁被水浸泡。

（3）在渠道等封閉環(huán)境進行電焊封堵孔洞時，現(xiàn)場設置監(jiān)護人員，操作人員輪換作業(yè)并定點出來休息，防止作業(yè)人員中毒。

（4）在閉水期間，砌筑封堵洞口周圍禁止有人員逗留，防止閉水時封堵墻倒塌傷人。

（5）抽水期間安排人員分二班晝夜巡視，及時掌握充水情況，發(fā)現(xiàn)異常情況及時匯報和處理。

結(jié)語

水工構筑物的滿水試驗是檢查水工構筑物抗?jié)B抗裂性能的關鍵環(huán)節(jié)，直接影響水工構筑物后續(xù)的使用功能。因此，在進行滿水試驗時要采取量化的思想，分析計算所需的充水量以及充水設備，科學組織，循環(huán)利用水源進行試驗，達到最佳的試驗效果，同時取得最佳的經(jīng)濟效益。

[1]淺談水工構筑物設計的幾個要點與方法[J].江西化工，2007（04）.

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