逆止閥在南水北調(diào)中線應(yīng)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(diào)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(cè)和底部都要鋪設(shè)襯砌，但在地下水位高于渠道內(nèi)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(dāng)?shù)叵滤畨毫Τ^一定值后，會造成襯砌破壞，若只設(shè)排水管，地下水與渠內(nèi)水就會自由連通互補，當(dāng)?shù)叵滤幌陆抵恋陀谇纼?nèi)水位時，渠道內(nèi)的水便經(jīng)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(nèi)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(jié)構(gòu)安全。

【關(guān)鍵詞】逆止閥;南水北調(diào)中線工程;應(yīng)用

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

1、工程簡介

南水北調(diào)中線一期工程總干渠沙河南～黃河南潮河段第五施工標(biāo)段位于鄭州市境內(nèi)，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(biāo)號F150，抗?jié)B標(biāo)號W6。渠道過水?dāng)嗝娉侍菪?，設(shè)計底寬為23.5m～15m，堤頂寬5m。渠道邊坡系數(shù)為3.5～2.0，設(shè)計縱坡為1/26000～1/24000。標(biāo)段內(nèi)共有各種建筑物12 座，其中河渠交叉1 座，：左排倒虹2座，節(jié)制閘1座，公路橋5座。另有生產(chǎn)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(xì)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(tài)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(dá)3 倍～4 倍;降水年內(nèi)分配不均，60%～70%集中在汛期6月～9月，多以暴雨型式出現(xiàn)。

2、前言

逆止閥的出現(xiàn)解決了上述難題，逆止閥是控制水流單向流動的閥門的統(tǒng)稱，既可以消除渠道襯砌下由于高地下水位產(chǎn)生的揚壓力，保證渠道襯砌的安全穩(wěn)定，又能保證渠水不會通過排水系統(tǒng)外滲，同時由于逆止閥設(shè)置了可調(diào)連接管，通過調(diào)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(zhì)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(jié)構(gòu)原理

指依靠介質(zhì)本身流動而自動開、閉拍門（密封球），用來防止介質(zhì)倒流的閥門，其在南水北調(diào)工程渠道中的主要作用是在設(shè)計水頭差下排除渠道周圍的地下水達(dá)到降壓效果，阻止渠道內(nèi)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(shè)置在進水室與出水室之間，當(dāng)?shù)叵滤桓哂谇纼?nèi)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(tài)，地下水通過排水器自由排出，進而達(dá)到消除地下水揚壓力的目的。相反，當(dāng)?shù)叵滤坏陀谇纼?nèi)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(guān)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(jù)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(yīng)用于渠坡，球式逆止閥應(yīng)用于渠底。

逆止閥應(yīng)能夠保證在總干渠設(shè)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(dāng)外水位高于內(nèi)水位10cm時能夠達(dá)到設(shè)計排水流量，按照設(shè)計要求，潮河段五標(biāo)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(fā)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(fā)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(chǎn)品嚴(yán)禁用于現(xiàn)場施工。

各種類型的逆止閥內(nèi)外徑、壁厚應(yīng)統(tǒng)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(tǒng)相連，設(shè)在排水管出口與襯砌連接部位。潮河段五標(biāo)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(jù)地質(zhì)情況分為4m、8m、12m三種布置形式，兩側(cè)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(zhuǎn)軸順渠內(nèi)水流方向布置，轉(zhuǎn)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(dá)現(xiàn)場后，在安裝前有專人逐個進行外觀質(zhì)量檢查，檢查內(nèi)容包括產(chǎn)品是否有合格證、包裝是否完好、外觀品相是否材質(zhì)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(zhuǎn)動軸活動是否靈活，有無卡阻現(xiàn)象，拍門止水環(huán)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(huán)的整合及密封性能。抽樣檢查原則選擇每批產(chǎn)品中外觀質(zhì)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(rèn)可以使用的產(chǎn)品，剔除不合格產(chǎn)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(yīng)有效連接，埋置于襯砌混凝土內(nèi)的排水管或逆止閥外殼在安裝時按設(shè)計圖紙就位，管軸線應(yīng)順直，縱坡固定牢靠，避免混凝土施工時發(fā)生位移，敷設(shè)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(qū)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(qū)搭接滿足機械碾壓要求。

5.4閥體安裝

逆止閥經(jīng)檢測合格方能使用，所有產(chǎn)品均應(yīng)有出廠合格證，產(chǎn)品說明書中應(yīng)標(biāo)明產(chǎn)品的啟動與逆止水壓力、壓力水位差與排水流量關(guān)系曲線等性能指標(biāo)，應(yīng)明確適應(yīng)環(huán)境、安裝精度等安裝要求，并經(jīng)現(xiàn)場試驗驗證，在安裝前應(yīng)對逆止閥的性能、結(jié)構(gòu)型式、外觀進行檢測和試裝、按設(shè)計圖紙進行尺寸復(fù)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(fù)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(yīng)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(dāng)安裝困難時，可在管套內(nèi)側(cè)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(dāng)造成預(yù)埋套管破損的，要立即更換預(yù)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(gòu)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(shè)置防塵，防嗮裝置，防止施工期間砂石等雜物進入閥體內(nèi)部或閥體材料老化，待土建工程完工后，通水調(diào)試之前取下。

④對于施工期已開始發(fā)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(qū)外地下水位發(fā)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(jié)語：

南水北調(diào)中線工程潮河段五標(biāo)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(shù)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(xiàn)象，渠道運行狀況良好。

參考文獻(xiàn)：

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