水利泵站施工質(zhì)量檢測關(guān)鍵問題探討

丁華麗

摘 要：質(zhì)量檢測作為泵站工程建設(shè)過程中的重要組成部分，對保障施工質(zhì)量起著不可替代的作用。本文對泵站施工質(zhì)量檢測的目的和主要內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)分析，結(jié)合工程實例，詳細(xì)闡述了泵站施工質(zhì)量檢測設(shè)計需要關(guān)注的關(guān)鍵問題和重點環(huán)節(jié)，以期為泵站施工過程管理提供技術(shù)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：質(zhì)量檢測;泵站;關(guān)鍵問題

中圖分類號：TV675;TV512 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）31-0061-03

Discussion on Key Issues of Construction Quality Inspection for

Water Conservancy Pumping Station

DING Huali

（Henan No.2 Hydraulic Engineering Bureau， Zhengzhou Henan 450016）

Abstract： As an important part of the construction process of pumping stations， quality inspection plays an irreplaceable role in ensuring the quality of construction. This article systematically analyzes the purpose and main content of the pump station construction quality inspection， combined with engineering examples， elaborates in detail the key issues and key links that need to be paid attention to in the pump station construction quality inspection design， in order to provide technical guidance for the management of the pump station construction process.

Keywords： quality inspection;pumping station;key issues

質(zhì)量檢測對水利工程施工發(fā)揮著重要保障作用，為了確保水利泵站的施工安全，有必要對泵站施工過程進(jìn)行質(zhì)量檢測[1]。根據(jù)《泵站現(xiàn)場測試與安全檢測規(guī)程》（SL 548—2012）、《泵站計算機(jī)監(jiān)控與視頻監(jiān)視系統(tǒng)施工技術(shù)規(guī)范》（DB34/T 3733—2020）等相關(guān)技術(shù)規(guī)范[2-3]要求，探討泵站施工過程中質(zhì)量檢測的主要內(nèi)容和關(guān)鍵問題，可以有效指導(dǎo)泵站安全施工。

1 質(zhì)量檢測的目的

泵站質(zhì)量檢測的目的是通過檢測泵站相關(guān)的各項建筑物、設(shè)備等在施工過程中的安全狀態(tài)，第一時間獲取泵站施工中的各項變化情況，及時發(fā)現(xiàn)施工中的問題，以采取相應(yīng)的調(diào)整措施來優(yōu)化施工方案和流程，保障施工質(zhì)量和工程安全，確保泵站工程發(fā)揮應(yīng)有的工程效益。

質(zhì)量檢測通常需要借助各類儀器儀表，實現(xiàn)泵站施工工程中各種建筑物和設(shè)備參數(shù)、狀態(tài)的實時監(jiān)測和連續(xù)監(jiān)測，獲取溫度、壓力、流量和形變等數(shù)據(jù)。通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納整理，分析其變化趨勢，結(jié)合相關(guān)閾值限值，對施工過程的安全性、穩(wěn)定性等指標(biāo)進(jìn)行分析評價，同時根據(jù)對有效數(shù)據(jù)的分析，判斷泵站設(shè)計方案的施工情況和施工質(zhì)量等。此外，借助施工安全檢測，及時發(fā)現(xiàn)施工中的問題，不斷調(diào)整和優(yōu)化施工方案，改善施工工藝和流程，從而優(yōu)化施工，確保施工質(zhì)量。

2 質(zhì)量檢測設(shè)計的主要內(nèi)容

泵站施工質(zhì)量檢測設(shè)計的對象主要是泵站施工過程中涉及的各類建筑物，主要包括泵站的地基基礎(chǔ)、泵站的主體結(jié)構(gòu)、施工岸坡邊坡、施工相關(guān)設(shè)施和施工周邊的環(huán)境等。與之相適應(yīng)的安全檢測的主要內(nèi)容包括應(yīng)力檢測、應(yīng)變檢測、壓力檢測、變形檢測、流量檢測、溫度檢測、水位檢測，以及檢測設(shè)備選擇、自動化監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)和人工巡視檢查等。

2.1 應(yīng)力檢測

應(yīng)力主要包括拉應(yīng)力、壓應(yīng)力、剪應(yīng)力、切應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力等。在施工過程中，若出現(xiàn)各種殘余應(yīng)力，會導(dǎo)致工程或部件產(chǎn)生彎曲變形、開裂斷裂等現(xiàn)象，因此需要控制施工過程的應(yīng)力。通常情況下可采用有損檢測或無損檢測的方法對結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜態(tài)應(yīng)力等檢測。

2.2 應(yīng)變檢測

對工程進(jìn)行應(yīng)變檢測可以反映出工程施工的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)施工中的問題，預(yù)測可能發(fā)生的施工險情等，檢測施工過程中各項受力結(jié)構(gòu)的安全。應(yīng)變檢測通常是針對建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，采用低應(yīng)變檢測儀、測樁儀等儀器設(shè)備獲取應(yīng)變原始數(shù)據(jù)，借助應(yīng)變測試分析方法或分析系統(tǒng)對應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系進(jìn)行分析，從而全面了解工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)變狀態(tài)。

2.3 壓力檢測

借助壓力計等設(shè)備對建筑物基礎(chǔ)或接觸面處的土壓力、基礎(chǔ)揚壓力、地基反力等進(jìn)行檢測，確保施工過程中基礎(chǔ)穩(wěn)定可靠，保障施工安全，同時為應(yīng)力設(shè)計計算提供科學(xué)依據(jù)。

2.4 變形檢測

變形檢測是質(zhì)量安全檢測的重要組成部分，需要利用監(jiān)測儀器設(shè)備對各種變形體進(jìn)行持續(xù)檢測，獲取變形現(xiàn)象、變形發(fā)生過程中相應(yīng)的數(shù)據(jù)（發(fā)生的時間、位置、空間，變形體的形狀、大小，與之相關(guān)的外力因素等），分析變形的形態(tài)和發(fā)展趨勢，并對后期的變形發(fā)展進(jìn)行預(yù)測。檢測內(nèi)容包括對檢測對象內(nèi)部和表面的變形情況進(jìn)行檢測，對各個方向的位移進(jìn)行檢測，對裂縫進(jìn)行檢測等。

除了按照設(shè)計頻次對建筑物相關(guān)固定測點進(jìn)行檢測以外，還應(yīng)對建筑物內(nèi)外等進(jìn)行定期或者不定期檢測;除借助儀器檢測外，還應(yīng)利用人工檢測，開展直觀檢查和巡檢。

3 實例應(yīng)用

3.1 工程選擇

工程實例為河南省東部引江濟(jì)淮工程的某提水泵站，該泵站主要通過加壓向調(diào)蓄水庫供水。泵站主體工程由進(jìn)口段、檢修閘、進(jìn)水池、主廠房、副廠房及廠區(qū)、出水管線等部分組成。泵站設(shè)計裝機(jī)6臺（4用2備），水泵揚程為29.14 m。采用機(jī)型GS1400-19/14B、電機(jī)YSPKK1000-14，總裝機(jī)6×2 240 kW，為大（2）型Ⅱ等泵站[4]。

3.2 設(shè)計重點

為了做好質(zhì)量安全檢測設(shè)計工作，需要在全面了解工程情況的基礎(chǔ)上，明確安全檢測設(shè)計的思想，在突出質(zhì)量安全檢測的同時全面反映泵站工程施工的設(shè)計特點。

首先應(yīng)當(dāng)明確檢測的對象和目的，然后在確定檢測范圍的同時突出檢測重點，如主要檢測項目和主要檢測測點的布置位置等。對于檢測儀器設(shè)備的選擇，應(yīng)當(dāng)選用設(shè)備性能可靠、操作簡單方便、滿足檢測精度要求的技術(shù)先進(jìn)型設(shè)備。有條件的應(yīng)借助安全檢測系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動化檢測，為了確保安全檢測的質(zhì)量，還應(yīng)進(jìn)行人工巡視和檢查。

3.3 關(guān)鍵問題

該提水泵站工程為大型泵站，泵房底板和進(jìn)水閘底板均為大體積混凝土結(jié)構(gòu)，質(zhì)量安全檢測的重點除了主廠房基礎(chǔ)壓力檢測、位移變形檢測外，還包括大體積混凝土內(nèi)部應(yīng)力檢測等方面。

3.3.1 混凝土溫度、應(yīng)力檢測。由于大體積混凝土結(jié)構(gòu)尺寸大、混凝土導(dǎo)熱性能差、施工約束條件多等，導(dǎo)致大體積混凝土易在施工過程中出現(xiàn)溫度裂縫。溫度裂縫的存在不僅會影響混凝土結(jié)構(gòu)的外觀形象，也會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)耐久性降低，影響結(jié)構(gòu)安全使用[5]。通過對大體積混凝土進(jìn)行溫度、應(yīng)力檢測，獲取大體積混凝土溫度、應(yīng)力等參數(shù)，分析其變化規(guī)律，并對其發(fā)展趨勢進(jìn)行合理預(yù)測，提出行之有效的防控措施，可以減少大體積混凝土施工過程中裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，從而提高混凝土施工質(zhì)量，保障結(jié)構(gòu)的耐久性。

對大體積混凝土溫度、應(yīng)力、應(yīng)變的檢測可以采用混凝土應(yīng)力計、應(yīng)變計、混凝土無應(yīng)力計或鋼筋計等。本工程設(shè)計檢測措施如下。

①為驗證施工期混凝土溫度是否滿足溫控標(biāo)準(zhǔn)要求，利用埋設(shè)在混凝土中的測溫光纖進(jìn)行溫度監(jiān)測。②在澆筑過程中，對混凝土相關(guān)參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行定時記錄，建議采集的參數(shù)包括混凝土出倉溫度、澆筑溫度、施工環(huán)境溫度，有冷卻水的需要記錄冷卻水流量和溫度，建議測量時間間隔為4 h。③監(jiān)測混凝土澆筑溫度時，每100 m2至少要設(shè)置一個監(jiān)測點，每1澆筑層至少布設(shè)3個監(jiān)測點。④重點關(guān)注大體積混凝土澆筑后3 d內(nèi)的溫度變化情況，應(yīng)視情況進(jìn)行加密監(jiān)測。對于外部混凝土，要關(guān)注其每天的最大和最小溫度值;內(nèi)部混凝土在澆筑前3 d內(nèi)每天至少監(jiān)測3次，3 d以后每天至少監(jiān)測2次。⑤氣溫驟降時增加溫度觀測次數(shù)。⑥在施工過程中應(yīng)定期提交檢測報告，重點報告混凝土澆筑過程中的溫度變化情況。⑦選擇有代表性的部位進(jìn)行保溫層內(nèi)外的溫度觀測，同一部位測溫點不少于2個，測溫部位要少受外界干擾，保溫層環(huán)境要穩(wěn)定。觀測頻次每天1次，每個月各選2～3 d每小時觀測1次，進(jìn)行保溫層內(nèi)外溫度的比較，以了解保溫效果。觀測儀器采用電子自動類溫度計。⑧溫度量測過程中，若發(fā)現(xiàn)超出溫控標(biāo)準(zhǔn)的情況，要及時報告并采取措施。

大體積混凝土測溫常用方法有電子測溫儀法、電阻測溫法、測溫管法和光纖測溫法等。本工程推薦采用溫控防裂效果較好、自動化程度較高的光纖測溫法。在混凝土澆筑過程中布設(shè)測溫光纖，從混凝土開始澆筑到之后的任何時間都能夠方便地了解混凝土內(nèi)任一點的溫度，測溫誤差小，使用方便，及時性好，可廣泛應(yīng)用于大體積混凝土溫控防裂工作，對需要進(jìn)行溫度控制的工程項目具有重要價值。

應(yīng)力傳感器選擇振弦式傳感器。振弦式傳感器具有較高的靈敏度和較強的測量精度，便于進(jìn)行自動化監(jiān)測，穩(wěn)定性和可靠性較好。振弦式傳感器以拉緊的金屬弦作為敏感元件的諧振式傳感器，當(dāng)弦的長度確定之后，其固有振動頻率的變化量即可表征弦所受拉力的大小，通過相應(yīng)的測量電路，就可得到與拉力成一定關(guān)系的電信號[6]。

本工程主要在泵房地板和進(jìn)水閘底板等處選擇代表性斷面，通過布設(shè)應(yīng)變計和應(yīng)變計組對混凝土的內(nèi)部應(yīng)變進(jìn)行檢測。通過獲取到的應(yīng)變數(shù)值，結(jié)合光纖測溫數(shù)據(jù)和壓力傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)，計算混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力，指導(dǎo)混凝土施工方案和施工動態(tài)優(yōu)化調(diào)控，從而確保混凝土施工質(zhì)量。

3.3.2 變形檢測。對泵站進(jìn)行變形檢測時需要借助工程布置的水準(zhǔn)基點，主要包括水平位移檢測、垂直位移檢測和相鄰塊體之間的錯位檢測。

該泵站主體的位移檢測推薦采用水準(zhǔn)檢測法，結(jié)合泵站主體各個組成部分，分別在泵房主體（包括泵站主站身、控制室和檢修間等）、進(jìn)水閘段、泄水閘段以及連接段部位的4個角點附近，共設(shè)置28個監(jiān)測點。泵房主體監(jiān)測點布置如圖1所示。在各個監(jiān)測點埋設(shè)沉降計，埋深8～10 m。

該泵站的水平位移監(jiān)測點布設(shè)在泵房主體段、進(jìn)水閘段各個結(jié)構(gòu)段的頂部，共布設(shè)24個測點。在閘墩、前池和出口翼墻等檢測斷面上鉆孔埋設(shè)測斜管（內(nèi)含測斜儀），用于檢測水位位移和傾斜形變，鉆孔深度5～8 m。

錯位檢測主要是針對不同結(jié)構(gòu)段連接處施工錯動情況進(jìn)行檢測，建議在泵房段、進(jìn)水閘段、泄水閘段和連接段等監(jiān)測斷面的上下游側(cè)結(jié)構(gòu)分縫處布設(shè)測點。共計9個斷面，18支位錯計，可以實現(xiàn)對不同結(jié)構(gòu)段之間的沉降和錯位的檢測。

3.3.3 其他檢測。此外，還應(yīng)采用滲壓計、土壓力計等對泵房段、進(jìn)水泄水閘室段以及填土接合面等部位的基礎(chǔ)揚壓力、土壓力和地基應(yīng)力進(jìn)行檢測;利用測壓管、滲壓計對泵站主體段及前后結(jié)合部位的繞滲流量進(jìn)行檢測;利用超聲波流量計、多普勒明渠流量計和管道流量計等對泵站進(jìn)出口明渠段和各管道流量進(jìn)行檢測。

3.3.4 自動化監(jiān)測系統(tǒng)。建設(shè)該工程建議一套自動化監(jiān)測系統(tǒng)，通過監(jiān)測系統(tǒng)和監(jiān)測設(shè)備的連接，自動實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集、傳輸、分析和處理[7]。該系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)感知層、數(shù)據(jù)采集層和數(shù)據(jù)分析層3部分構(gòu)成，結(jié)構(gòu)如圖2所示。根據(jù)安全檢測的主要內(nèi)容對系統(tǒng)各個模塊進(jìn)行設(shè)計，以滿足自動化監(jiān)測的要求，同時結(jié)合人工輔助檢測，選派有工程經(jīng)驗的技術(shù)人員定期或不定期進(jìn)行巡視檢查，以便發(fā)現(xiàn)施工過程中的質(zhì)量問題和安全隱患，及時提出整改和補救措施。

4 結(jié)語

質(zhì)量檢測是泵站工程設(shè)計、施工和運行中必不可少的環(huán)節(jié)，對泵站進(jìn)行質(zhì)量安全檢測，尤其是對泵站施工過程中的混凝土溫度、應(yīng)力控制等重要環(huán)節(jié)進(jìn)行全過程檢測，有助于及時全面了解泵站的施工狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)施工中存在的問題和隱患。通過不斷調(diào)整和優(yōu)化，不僅可以對泵站設(shè)計進(jìn)行驗證，保障工程建設(shè)的施工質(zhì)量，還可以為施工安全的管理和工程效益的發(fā)揮奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙志仁.大壩安全監(jiān)測設(shè)計[M].鄭州：黃河水利出版社，2003：1-11.

[2]中華人民共和國水利部.水利水電工程安全監(jiān)測設(shè)計規(guī)范：SL 725—2016[S].北京：中國水利水電出版社，2016.

[3]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.泵站設(shè)計規(guī)范：GB 50265—2010[S].北京：中國計劃出版社，2011.

[4]吳繼想，陳海峰.基于ANSYS的大體積混凝土溫控仿真研究[J].河南科技，2021（1）：107-109.

[5]于文蓬，王淑鳳，牟燕妮.南水北調(diào)大型泵站工程監(jiān)測設(shè)計[J].山東水利，2012（4）：5-6.

[6]百度百科.振弦式傳感器[EB/OL].[2021-10-25].https：//baike.baidu.com/item/%E6%8C%AF%E5%BC%A6%E5%BC%8F%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8/8914550？fr=aladdin.

[7]朱松松.基于BIM技術(shù)的泵站工程安全監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2018（2）：57-59.