病险水库土石坝防渗加固效果评价方法探讨

祝银甲

海东市平安区水务局，青海 海东 810600

摘要：水库土石坝病险的成因,包括坝基渗漏,坝体渗漏,坝体稳定不满足规范要求三个方面。常用的水库除险加固技术如帷幕灌浆技术、坝体填筑、混凝土浇筑和高压喷射灌浆技术,土石坝除险加固主要是针对大坝稳定、基础防渗、泄洪建筑物等主体工程的安全问题进行处理，其中大坝防渗加固占主要地位。本文从常规检测方法、物探检测方法及两种方法的优缺点等三个方面，对土石坝型病险水库大坝防渗加固效果的评价方法做些探讨。

关键词：病险水库大坝；防渗加固；检测评价

1病险水库防渗加固的方法

根据均质坝、组合（分区）坝等不同坝体结构型式，土石坝型病险水库大坝防渗加固的方法可以采用铺盖、面板、坝中垂直防渗体等方式。在水库大坝上游面进行铺盖、面板防渗施工时基本上要放空水库，在病险水库除险加固工程中用得较少，目前用得较多的办法是在坝体中建造垂直防渗体，主要型式为混凝土防渗墙、高压喷射灌浆防渗墙以及帷幕灌浆、充填灌浆等方式形成的防渗帷幕。

2防渗加固效果的常规检测方法

（1）铺盖类防渗：铺盖土料的压实度控制、土工合成防渗材料的强度及拼接质量控制。（2）面板类防渗：水泥混凝土面板的强度及止水制作安装质量控制、沥青混凝土面板的渗透性及止水制作安装质量控制。（3）混凝土防渗墙：混凝土防渗墙采用钻孔取芯检查墙体均匀性、可能存在的缺陷和墙段接缝质量，并结合钻孔注水试验成果或钻芯试块的抗渗性能对防渗墙墙体进行质量评价。（4）高压喷射灌浆：高压喷射灌浆有旋转喷射、定向喷射、摆动喷射灌浆三种成墙方式。高压旋转喷射灌浆成墙一般采用钻孔取芯检查墙体均匀性、可能存在的缺陷和墙段接缝质量，并结合钻孔注水试验成果或钻芯试块的抗渗性能对防渗墙墙体进行质量评价。定向喷射、摆动喷射灌浆成墙由于墙体较薄（喷嘴处一般为施工钻孔孔径厚度、折线墙体交叉处厚度一般为25cm左右），钻孔取芯很难，一般采用围井方法检查防渗墙墙体成墙质量。（5）帷幕灌浆：帷幕灌浆质量检查以检查孔压水试验成果为主，试验采用五点法或单点法进行。（6）充填灌浆：充填灌浆主要用于土坝，以改善坝体的防渗功能及坝体的应力状态和性能。质量检查主要是分析资料和进行观测，辅助以钻孔检查、取样测定，钻探工作一般宜在灌浆结束1年以后。以上检测方法只是大坝防渗加固施工质量的个别部位的随机抽查，不能代表大坝整体的防渗加固效果，大坝整体的防渗加固效果评价，还要收集大坝加固前后的测压管观测资料和量水堰观测渗流量监测资料，并进行加固前后对比分析来综合评判。

3防渗加固效果的物探检测方法

3.1高密度电法仪

该仪器原理是以水工建筑物中异常体的导电性差异为基础，通过对人工建立的地下电流场的分布规律进行测量与研究，达到发现和定位异常体的目的。电阻率法的基本操作方法是通过插入地下的两个供电电极向地下供直流电，在地下一定范围内，形成一个电场。通过检测测量电极之间的电压，发现地下电场的异常分布，从而确定地层的异常部位。

3.2大地电导率仪

该仪器原理为发射线圈由交流音频电流激发，发射线圈内交流电流产生的随时间变化的一次磁场Hp在地层内感应很小的电流，该感应电流衰变时产生二次磁场Hs，Hp和Hs均被接收线圈接收。在低感应数工作条件下，仪器测得Hs/Hp就可计算出视在大地导电率，从而确定地层的异常部位。

3.3瞬变电磁仪

该仪器原理是利用地层含水量大导电率大的特点，当遇到电磁场时，形成的涡流大，因而产生的二次磁场也强，在堤面进行扫描探测时，当遇到强信号时，可发现高含水量区域，从而确定渗漏部位。

3.4探地雷达

该仪器基本原理是应用电磁波响应技术，由发射天线向地下发射一个电磁波，该电磁波在地下介质中传播，当遇到与地下介质的介电特性不同的目标物（如不同介质分界面或地下异常体）时，该电磁波的一部分信号被反射回来，到达地面后被接收天线接收，在屏幕上形成一个类似于地震记录信号的图像，然后根据记录的图像来分析判别地下隐患，如渗流通道、空洞、松散区等。

3.5跨孔超声波检测仪

该仪器由主机和发送、接收换能器组成。混凝土是由多种材料组成的多相非匀质体。对于正常的混凝土，声波在其中传播的速度是有一定范围的，当传播路径遇到混凝土有缺陷时，如断裂、裂缝、夹泥和密实度差等，声波要绕过缺陷或在传播速度较慢的介质中通过，声波将发生衰减，造成传播时间延长，使声时增大，计算声速降低，波幅减小，波形畸变。利用超声波在混凝土中传播的这些声学参数的变化，来分析判断桩身混凝土质量。

3.6地层地温测量仪

该仪器由主机和温度传感器、数据采集通信处理软件系统组成。基本原理是利用水渗漏区与不渗漏区温度差异来确定渗流通道。

4不同检测方法优缺点及防渗加固效果评价

4.1常规检测和物探检测方法的优缺点

土石坝防渗加固效果的常规检测主要是随机抽查检测，该方法缺点之一是只对大坝防渗加固质量的部分点位的质量检测，不能完整地检测大坝防渗加固的每一个部位的施工质量，是以抽取的少量样品质量代表整体质量，不是对整体进行全面检测，这种随机检测的方法存在施工质量不佳而又未被检测到的可能。其二，有些常规检测方法费用较高，难以运用，例如定向喷射、摆动喷射灌浆成墙一般采用围井方法检查防渗墙成墙质量，而且要求3~4个单元就做一口围井，检测费用太高，根本不可行。其三，有些垂直防渗体不宜采用常规检测方法进行检测，例如塑性混凝土防渗墙由于本身强度较低，墙身钻孔容易产生脆裂造成墙体破坏。其四，采用大坝加固前后的测压管观测资料和量水堰观测渗流量监测资料进行对比分析评价方法，由于存在观测资料误差或错误及资料缺失问题，不能准确的对大坝防渗加固的整体效果进行评价。常规检测的主要优点是能准确地对大坝防渗加固某一部位的质量进行定量鉴定（即准确地检测成墙墙体某一部位的强度、渗透系数、弹性模量等）。土石坝防渗加固效果的物探检测方法的优点是能对大坝防渗加固质量进行全面而快速地检测，但其最大的不足点是只能对成墙墙体的质量进行定性检测（即检测成墙墙体的连续性、均匀性及缺陷）而不能对成墙墙体的质量进行定量鉴定。

4.2大坝防渗加固效果的有效评价方法

在病险水库大坝防渗加固的效果检测评价工作中，我们在综合考虑了常规检测和物探检测方法的不足之处，提出了使用物探检测方法检测防渗体墙体的连续性、均匀性及缺陷，找出异常薄弱部位，再采用常规检测方法检测异常薄弱部位是否符合设计要求，以全面地对大坝防渗加固效果进行有效评价。水库塑性混凝土防渗墙的质量检测采用了常规检测加物探检测的方法，对大坝防渗加固效果进行了评价，取得了良好的效果。未见防渗墙存在明显的不连续区，也不存在防渗墙与基岩结合不好的反射面。大坝整体电阻率比较均匀。坝体不存在渗流通道，防渗墙墙体混凝土的施工质量是符合设计要求的。物探及常规综合检测结果表明：水库大坝新建防渗墙整体连续、质量均匀，防渗墙与基岩结合良好，坝体不存在渗流通道，防渗墙墙体混凝土施工质量符合设计要求。

5结束语

病险水库土石坝防渗加固效果的评价，既要考虑技术方法，也要考虑经济费用因素，在检测费用相对经济的情况下，根据大坝防渗加固垂直防渗体的型式及坝型地质情况，选用合适的物探检测仪器对大坝防渗加固效果进行定性检测，采用常规检测方法对大坝防渗加固异常薄弱部位的质量进行定量检测，才可以全面、经济、有效地对大坝防渗加固效果进行科学的评价。

参考文献：

[1]中华人民共和国水利部.水利水电工程物探规程：SL326-2005[S].北京：中国水利电力出版社，2005.

[2]中华人民共和国水利部.水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范：DL/T5199-2014[S].北京：水利电力出版社，2014.