臥虎山水庫大壩防滲墻質(zhì)量檢測與評價

高 敏，萬 海，鄭茂海

（1.山東水利工程總公司,山東 濟南 250014;2.山東省水利科學(xué)研究院,山東 濟南 250013）

臥虎山水庫是一座具有防洪、灌溉和城市供水功能為一體的大型水庫。樞紐工程由大壩、放水洞和溢洪道等組成。大壩為黏土寬心墻土石混合壩，最大壩高約37.0 m，大壩總長985.0 m，大壩壩基為砂層，厚3.0～12.2 m，壩下齒槽寬10 m，部分壩段寬3.0 m，其下為寒武系頁巖。115.00 m平臺以下從大壩右岸0+000到大壩左岸溢洪道鋪蓋齒墻0+980.50處的壩體和壩基覆蓋層采用混凝土防滲墻處理，防滲墻厚0.40 m，混凝土防滲墻的抗壓強度R28≥15 MPa，彈性模量 E＜2×104MPa， 滲透系數(shù) K＜（1～9）×10-8cm/s，抗?jié)B等級為W8。

為了正確評價地下防滲墻的施工質(zhì)量，需要對防滲墻的結(jié)構(gòu)完整性、防滲能力、彈性模量及強度進行檢測。結(jié)構(gòu)完整性通過物探方法進行檢測，防滲能力通過現(xiàn)場壓水試驗確定，彈性模量及強度通過取芯進行室內(nèi)檢測。防滲墻質(zhì)量評價最直接的方法為鉆孔取芯，但此法為局部破損性檢測方法，而且是單點檢測，不具有代表性。物探法（地質(zhì)雷達(dá)法）是一種無損檢測的方法，可以快速、大范圍對防滲墻進行全斷面掃描，以判斷墻體的結(jié)構(gòu)完整情況及缺陷，然后再根據(jù)缺陷的位置布置鉆孔進行取芯和鉆孔電視檢測，可以更加直觀地觀察缺陷部位的情況，同時可通過鉆孔對墻體進行壓水試驗以檢驗防滲性能。

1 地質(zhì)雷達(dá)法

1.1 工作原理及儀器設(shè)備

探地雷達(dá)是利用高頻電磁波以寬頻帶短脈沖形式，由地表面通過雷達(dá)發(fā)射天線傳入地下，經(jīng)過地下介質(zhì)內(nèi)部目標(biāo)物的反射后返回地表，被接收天線所接收，并將電磁信號經(jīng)轉(zhuǎn)換輸入電腦形成一幅雷達(dá)剖面圖，通過對圖像的分析和解釋來揭示地下介質(zhì)的存在狀態(tài)。

本工程檢測采用瑞典生產(chǎn)的RAMAC探地雷達(dá)，主機型號為CUII型，采用50 MHz RTA非屏蔽天線，工作時采用點測方式，測點距為0.5 m，采樣頻率445 MHz，采集時窗297~521ns，128次自動疊加。

1.2 數(shù)據(jù)處理和分析

探地雷達(dá)探測資料的解釋包括兩部分內(nèi)容，一為數(shù)據(jù)處理，二為圖像解釋。由于地下介質(zhì)相當(dāng)于一個復(fù)雜的濾波器，介質(zhì)對波的不同程度的吸收以及介質(zhì)的不均勻性質(zhì)，使得脈沖到達(dá)接收天線時，波幅減小，波形變得與原始發(fā)射波形有較大的差異。另外，不同程度的各種隨機噪聲和干擾，也影響實測數(shù)據(jù)。因此，必須對接收信號進行適當(dāng)?shù)奶幚恚愿纳瀑Y料的信噪比，為進一步解釋提供清晰可辨的圖像。

圖像解釋即識別異常，這是一個經(jīng)驗積累的過程，一方面基于探地雷達(dá)圖像的正演結(jié)果，另一方面由工程實踐成果獲得。只有獲得高質(zhì)量的探地雷達(dá)圖像并能正確地判別異常才能獲得可靠、準(zhǔn)確的地質(zhì)解釋結(jié)果。對于異常的識別應(yīng)結(jié)合已知到未知，從而為識別現(xiàn)場探測中遇到的有限目標(biāo)體引起的異常，以及對各類圖像進行解釋提供依據(jù)。

根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)對探地雷達(dá)圖像進行分析解釋。圖 1、 圖 2 分別為 0+003～0+693、0+930～0+792 段防滲墻探地雷達(dá)圖像。處理圖像中橫向距離代表天線的行程，左側(cè)是雷達(dá)波在地下介質(zhì)中的雙程走時，右側(cè)是處理換算后的探測深度。

1）圖1中存在明顯有規(guī)律的波形上凸干擾異常，根據(jù)現(xiàn)場記錄資料分析認(rèn)為此異常是由壩頂照明線桿的影響所造成的，剔除外界干擾因素的影響。雷達(dá)圖像色譜是均勻的，分析認(rèn)為該段墻體混凝土密實性較好，墻體連續(xù)較好，不存在斷墻、小墻及混凝土離析現(xiàn)象。圖像中在深度15~20 m存在一反射異常界面，推測認(rèn)為是防滲墻墻底部界面的反應(yīng)。

2）圖2上標(biāo)注有明顯的耦合干擾異常，在干擾異常后面圖像頂部同樣存在明顯的雷達(dá)波層面反射異常，經(jīng)分析認(rèn)為是防滲墻頂部土工膜固埋二期混凝土澆筑鋼模板所造成的地面干擾。

通過對異常的識別，剔除外界干擾因素的影響，可以看到雷達(dá)圖像其他部位色譜變化輕微，分析認(rèn)為防滲墻完整性較好，不存在斷墻、小墻、落淤和混凝土離析等缺陷。圖1下部防滲墻底部存在一層界面反射，圖2防滲墻底部界面不明顯。

2 智能鉆孔電視成像檢測法

2.1 工作原理及儀器設(shè)備

本工程所用鉆孔電視成像儀為武漢長盛工程檢測技術(shù)開發(fā)有限公司研制的JL-IDOI(A)型智能鉆孔電視成像儀。摒棄現(xiàn)有的鉆孔電視視頻采集卡、鉆孔電視控制器、筆記本電腦與鉆孔電視探頭組合的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式和剖面圖人工編輯模式，而采用先進的DSP圖像采集與處理技術(shù)，系統(tǒng)高度集成，探頭全景攝像，剖面實時自動提取，圖像清晰逼真，方位及深度自動準(zhǔn)確校準(zhǔn)，可對所有的觀測孔全方位、全柱面觀測成像（垂直孔/水平孔/斜孔/俯、仰角孔）。

2.2 數(shù)據(jù)處理和分析

根據(jù)雷達(dá)檢測結(jié)果、現(xiàn)場澆筑情況及業(yè)主意見，分別對4#、79#、113#等3個槽孔鉆孔進行數(shù)據(jù)采集。因篇幅受限，文章僅對79#槽孔采集到的部分?jǐn)?shù)據(jù)進行處理、整合，去除干擾信號得到圖像。

通過對鉆取芯樣和孔中電視成像分析，得出如下檢測成果：1）鉆孔取芯發(fā)現(xiàn)混凝土防滲墻芯樣為青灰色-灰色，芯樣大多呈長柱狀，局部呈短柱狀，其中長度大于10cm的芯樣占75%，混凝土結(jié)構(gòu)密實，沒有發(fā)現(xiàn)混凝土夾泥、離析等現(xiàn)象；2）鉆孔電視圖像顯示混凝土防滲墻結(jié)構(gòu)完整性較好，混凝土密實均勻，沒有發(fā)現(xiàn)斷墻、小墻、夾泥、離析等質(zhì)量缺陷，僅局部位置發(fā)現(xiàn)有少量小氣孔，頂部近30cm厚的墻體為暫未清除的浮漿。

3 壓水試驗

結(jié)合鉆孔電視所鉆孔，分別對4#、79#和113#等3個槽孔做壓水試驗，以檢驗混凝土墻的滲透系數(shù)。壓水試驗是用栓塞將鉆孔隔離出一定長度的孔段，并向該孔段進行壓水，根據(jù)壓力、流量和試驗段的長度計算混凝土的滲透系數(shù)。

從壓水試驗結(jié)果來看，防滲墻滲透系數(shù)在（0.28～0.73）×10-8cm/s之間，均小于設(shè)計的（1～9）×10-8cm/s，滲透系數(shù)較小，表明墻體防滲性能較好。

4 綜合評價

通過地質(zhì)雷達(dá)、鉆孔電視檢測以及壓水試驗成果，說明本工程防滲墻除局部頂部有暫未清除的浮漿以外，其他部位墻體的結(jié)構(gòu)完整性較好，墻體不存在夾泥、斷墻、小墻、混凝土離析等現(xiàn)象；墻體滲透系數(shù)可達(dá)10-9cm/s，防滲墻整體結(jié)構(gòu)完整性較好，防滲性能較好，滿足設(shè)計及規(guī)范要求。

臥虎山水庫下閘蓄水運行1年來，壩后未發(fā)現(xiàn)任何滲漏現(xiàn)象。說明防滲工程性能較好，達(dá)到了設(shè)計預(yù)期的目標(biāo)。