某水電站混凝土防滲墻施工質量檢測研究

陳 松, 李 黃 敏, 費 大 軍, 劉 志 輝, 賀 如 平

(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都 610072)

1 概 述

某水電站工程的開發任務以發電為主，兼顧下游河段生態環境用水，采用引水式開發。該水電站工程規模為Ⅲ等中型，主要建筑物等級為 3 級、次要建筑物等級為 4 級；樞紐建筑物主要由 PVC 膜防滲心墻堆石壩、岸邊溢洪道、沖沙放空洞、引水發電系統、岸邊式地面廠房和開關站組成。

該水電站大壩為PVC膜心墻堆石壩，于2011年7月填筑完成，水庫于2011年12月開始下閘蓄水，2012年9月首次蓄至正常蓄水位高程2 700 m，之后，按照水庫正常運行和調度方式庫水位在正常蓄水位高程 2 700 m～死水位高程2 658 m 之間循環運行。2011 年底水庫蓄水后的監測成果顯示：當庫水位高程超過約2 670 m(該水位有逐年下降趨勢、近年在 2 666～2 667 m 左右徘徊)后，大壩下游量水堰開始出現滲水并隨著庫水位的抬升而增加，最大約為350～400 L/s； 2019 年 5月底曾出現下游滲水短時渾濁、壩頂與下游壩坡接觸部位局部塌陷現象。

技術人員通過對相關基礎資料進行查閱與方案評審，最終確定了該大壩的病害治理方案。方案包括：新建混凝土防滲墻、基巖帷幕灌漿、礫石土心墻充填灌漿以及大壩壩頂拆除與重建。大壩病害治理工程采用全封閉防滲墻方案，在原壩基防滲墻軸線下游側0.5 m處新建了一道厚度為1 m的防滲墻，防滲墻最大深度約為159 m；防滲墻面積為1.85萬m2;對防滲墻底部基巖進行了帷幕灌漿，同時對新建防滲墻后的大壩心墻進行了充填灌漿以提高心墻的密實性和抗變形能力。

根據該病害治理方案，需要對現場使用的原材料、中間產品、主體工程防滲墻進行鉆孔壓水試驗和無損檢測檢查混凝土防滲墻使用的原材料是否滿足規范要求，檢查混凝土防滲墻的密實性、力學性能、抗滲性能等性能要求是否符合相關要求，為混凝土防滲墻工程的質量及大壩蓄水分析提供必要的基礎資料。

2 防滲墻質量采用的檢測方法

防滲墻質量檢查一般采用現場質量檢查和室內檢測的方法。其主要檢測方法為：(1)原材料檢測；(2)混凝土檢測；(3)聲波檢測；(4)孔內電視成像；(5)壓水試驗。

本次混凝土防滲墻質量檢測方法中的原材料和混凝土檢測為常規檢測方法，主要依據相關的規范進行；而檢測方法中的聲波檢測、孔內電視成像和壓水試驗為本次研究采用的主要方法，其檢測原理為：

(1)聲波檢測為彈性波檢測方法中的一種。該方法建立在固體介質中彈性波傳播理論基礎上、以人工激振的方法向介質發射聲波，在一定的空間距離上接收被測介質物理特性所調制的傳播速度、振幅、頻率等聲波參數，通過數據處理與分析解決巖土工程中的有關問題。聲波檢測是一種輕便、靈活、快捷、高效的檢測方法。

(2)孔內電視成像采用先進的DSP圖像采集與處理技術，配合高效圖像處理算法保證了全景圖像實時自動采集。全景視頻圖像和平面展開圖像實時呈現，圖像清晰逼真；系統高度集成，探頭全景攝像、無須調焦，可對所有的觀測孔進行360°全方位、全柱面觀測成像。野外數據采集操作方便，室內軟件處理簡潔直觀，可顯示并輸出平面展開圖與立體柱狀圖。通過檢測以視頻的形式獲取地下信息，具有直觀性、真實性等鉆孔孔壁巖層表面特征原始圖像的優點，對劃分地層結構、確定軟弱泥化夾層，斷層、裂隙、破碎帶，觀察地下水活動狀況位置等具有重要作用，其已廣泛應用于地質勘探和工程質量檢測中，在工程建設中還可用于檢查混凝土澆筑質量與灌漿處理效果等。

(3)壓水試驗是一種在鉆孔內進行的滲透試驗，其方法是將栓塞把鉆孔隔離出一定長度的孔段，然后以一定的壓力向該孔段壓水并測定出相應壓力下的壓入流量，以單位試段長度在某一壓力下的壓力流量值表征該孔段巖石的透水性，通常以透水率q表示，單位為呂榮(Lu)，是評價巖體滲透性的常用方法。

3 防滲墻質量檢測取得的成果

(1)水泥：防滲墻工程采用的水泥為康定跑馬山水泥有限公司生產的P.O42.5水泥，從檢測成果分析得知其各項檢測指標均符合相關規范要求[1]。水泥檢測成果統計情況見表1。

表1 水泥檢測成果統計表

(2)粗、細骨料：防滲墻工程所用的粗、細骨料為甘孜州建云建材有限公司生產，從檢測成果分析得知其各項檢測指標均符合相關規范要求[2]。細骨料檢測成果統計情況見表2，粗骨料檢測成果統計情況見表3。

(3)在混凝土攪拌站機口或澆筑現場留取試樣用于檢測混凝土抗壓強度[3]，混凝土抗壓強度檢測成果統計情況見表4。其檢測結果均滿足設計要求。

表2 細骨料檢測成果統計表

(4)防滲墻墻體底部與基礎接觸部位的測試以單孔聲波法為主，穿透聲波法[4]為輔。測試成果表明槽段墻體及底部與基礎接觸部位或下伏基巖聲波速度值均高于設計值(3 850 m/s)，接觸較緊密。防滲墻聲波波速檢測成果統計情況見表5。

表3 粗骨料檢測成果統計表

表4 混凝土抗壓強度檢測成果統計表

表5 防滲墻聲波波速檢測成果統計表

(5) 防滲墻孔內電視檢測：通過對防滲墻鉆孔孔壁連續、完整、原狀的圖像數據進行分析得知防滲墻墻體混凝土均勻密實，無局部離析、空洞，防滲墻與基巖接觸良好，基本無沉渣。防滲墻孔內電視局部柱狀圖見圖1，防滲墻墻底孔內電視局部柱狀圖見圖2。

注：圖中數字表示該剖面到孔口的距離，單位為m。圖1 防滲墻孔內電視局部柱狀圖

圖2 防滲墻墻底孔內電視局部柱狀圖

(6)防滲墻鉆孔壓水試驗[5]：孔號：XF-5-3，孔口高程2 700.5 m，孔深52.51 m，共計壓水11段，透水率為0.09～0.52 Lu，合格率為100%，滿足設計規定要求；孔號：XF-10-4，孔口高程2 700.5 m，孔深63.15 m，共計壓水13段，透水率為0.07～0.54 Lu，合格率為100%，滿足設計規定要求；孔號：XF-14-3，孔口高程2 700.5 m，孔深72.4 m，共計壓水15段，透水率為0.05～0.34 Lu，合格率為100%，滿足設計規定要求；孔號：XF-34-3，孔口高程2 700.5 m，孔深99.34 m，共計壓水20段，透水率為0.11～0.41 Lu，合格率為100%，滿足設計規定要求。各段壓水試驗成果見表6。

表6 各段壓水試驗成果表

4 結 語

通過對該水電站混凝土防滲墻使用的原材料、混凝土采用聲波、孔內電視及鉆孔壓水等檢測方法進行檢測，了解到該混凝土防滲墻使用的原材料滿足規范要求，混凝土防滲墻的密實性、力學性能、抗滲等性能滿足設計要求。所取得的檢測結果為混凝土防滲墻工程質量及大壩蓄水分析提供了必要的基礎資料。

本次對混凝土防滲墻使用的原材料到最終的防滲墻工程實體質量進行了檢測，檢測的范圍全面，能夠客觀地反映混凝土防滲墻工程施工質量，所取得的經驗可用于類似工程。