防渗墙工程质量的检测方法及应用

□李晓明（河南省水利第一工程局）

防渗墙工程质量的检测方法及应用

□李晓明（河南省水利第一工程局）

随着我省病险水库治理工程的开展，坝体防渗处理是病险水库除险加固的核心项目之一。根据已开展或正在开展病险水库除险加固，坝体防渗处理技术多采用防渗墙。防渗墙施工质量不易控制，易出现断裂、不连续、接头分叉、疏松、孔洞等质量缺陷，并且具有隐蔽性等特点，防渗墙的均匀连续性、墙体强度和渗透系数等质量检测存在一定的技术难度。本文通过对常用防渗墙种类的介绍，提出适宜检测内容及方法。

防渗墙；质量检测；内容；方法

一、常用防渗墙的种类

（一）高喷防渗墙

高喷防渗墙是由旋喷柱形桩、摆喷扇形断面柱或定喷板状墙段。其中一种或两种、三种彼此组合搭接起来，形成的地下防渗墙墙。其结构形式可采用：旋喷套接、旋喷摆喷搭接、摆喷对接或折接、定喷折接。由于结构形式的差异表现适用地层条件的不同。一是定喷和小角度摆喷适用于粉土和砂土地层；大角度摆喷和旋喷适用于淤泥质土、粉质粘土、粉土、砂土、砾土、砾石、卵（碎）等地层；二是承受水头较小的或历时较短的高喷防渗墙，可采用摆喷折接或对接、定喷折接形式；三是在卵（碎）砾石地层中，深度＜20m时，可采用摆喷对接或折接形式，对接摆角不宜＜60°，折接摆角不宜＜30°；深度20～30m时，可采用单排或对排旋喷套接，旋摆搭接形式；当深度＞30m时，宜采用两排或三排旋喷套接形式或其他形式。

（二）塑性混凝土防渗墙

塑性混凝土是用粘土和膨胀润土取代普通混凝土中大部分水泥形成一种柔性工程材料。与普通混凝土相比，弹性模量低，极限应变大，抗渗性能好。它具有适应墙体周围土体变形模量，能较好的适应地基的变形，大大地减小墙体应力，避免墙体开裂同时还能节约水泥用量，降低造价，在国内外被广泛用作防渗墙体材料。塑性混凝土抗压强度不高，一般可控制在R28=（2.5～5.0）MPa，弹性模低，一般可控制在 E28≤2000MPa，塑性混凝土拌和物的密度一般为20～22kN/m3，泌水率不超过3%，和易性、稳定性较好，初凝和终凝时间较普通混凝土长，对混凝土浇筑十分有利。

塑性混凝土防渗墙在我国成功应用始于20世纪80年代后期，是在松散透水地基或土石坝体中连续造孔或槽、水泥浆固壁浇筑混凝土而建成的。

二、工程质量检测

（一）高喷防渗墙

1.高喷防渗墙质量检测部位的选择

高喷防渗墙质量的检测部位宜在以下重点部位进行：地层复杂的部位；漏浆严重的部位；可能存在质量缺陷的部位。

2.高喷防渗墙质量检测内容与方法

（1）防渗墙的渗透性高喷防渗墙的渗透性能应根据墙体结构形式和深度选用围井检查法，钻孔检查法。

①围井检查法：围井检查法适用于所有结构形式的高喷防渗墙，并应符合下列要求。

a.每3～5个单位工程宜布置一个围井；少于3个单元的工程，至少应布置一个围井。

b.围井各面墙体轴线围成的平面面积，在砂土、粉土层中不宜 ＜3m2，砾石、卵（碎）石居中不宜 ＜4.5m2。

c.围井边墙与被检查墙体的技术条件应一致。

d.悬挂式高喷防渗墙围井底部应进行封闭。

e.在围井高喷灌浆结束14d后，将围井开挖一定深度，然后在围井内进行注水（或抽水）试验，可在围井中心部位钻孔，下入过滤管，在管内进行注水（或抽水）试验。

高喷防渗墙上平架围井试验，墙体渗透系数K按下式进行计算

式中：K为渗透系数，cm/s；Q为稳定流量，cm3/s；t为高喷防渗墙平均厚度,cm；L为围井周边高喷防渗墙轴线长度，cm；H为围井内试验水位至井底的深度，cm；h0为地下水位至井底的深度，cm。

②钻孔检查法：钻孔检查法适用于厚度较大的和深度较小的高喷防渗墙，并应符合下列要求。

a.每个单元工程可布置1个检查孔。

b.检查孔孔位宜布置在墙体中心线上的相邻两孔高喷凝结体的搭接处，宜自上而下分段钻孔，取芯和进行静水头压水试验。

c.钻孔检查宜在高喷灌浆结束28d后进行。

d.施工顺序如下：利用地质钻机进行钻孔，钻孔直径为110mm，钻孔深度为超过设计水头2～4m为宜，钻进时禁止使用泥浆护壁，钻进的同时用取样器取样，测其芯样干容重；钻孔至预定深度后利用钻机进行清孔和洗孔；洗孔完毕下套管并将管口引出地面0.5m左右，套管在孔内部分与孔壁之间用膨胀止水条止水，套管下部至孔底可视为渗水试验段L，管内水柱可视为水头高度S。

试验开始前先将孔内注满水至管口，控制注水容器连续向管内注水，并试管内水位始终与管口齐平，待管内水位稳定后，再分阶段地注水并记录，注水时间和注水量Q一般连续注水3h，分6个时间段，每个时间段为30min。

整理记录资料，利用渗透系数计算公式计算墙体的渗透系数

式中：K为渗透系数，单位cm3/s；L为试验段长度，单位cm；Q为稳定注水量的平均值，单位为cm3;S为管内水头高度，单位m；R为钻孔半径，单位cm。

根据求解得出的渗透系数进行评价分析防渗墙的防渗效果。

（2）防渗墙的连续性

防渗墙的连续性在施工结束28d后，采用地质雷达等无损技术，进行检测，检测防渗墙体方向和垂直深度的连续性

（3）防渗墙体结石体的强度

防渗墙体结石体的强度应在施工结束28d后，分别在检查段之间防渗墙交叉接触位置布置检查孔，在检查孔的上、中、下部取样进行无侧限抗压强度试验。

（二）塑性混凝土防渗墙

1.塑性混凝土防渗墙质量检测部位的选择，塑性混凝土防渗墙质量检测部位一般选择在防渗墙中心线上具有典型代表的部位。

2.塑性混凝土防渗墙质量检测的内容和方法。塑性混凝土防渗墙与常规混凝土防渗墙一样都需进行混凝土质量检查和墙体质量检测，但在具体的检查方法上存在差异。

（1）塑性混凝土质量检查

塑性混凝土质量是指对已浇筑的塑性混凝土的物理力学性能的检测，主要包括抗压强度、弹性模量、渗透系数、由于塑性混凝土的强度较低，不宜采用钻孔取芯的方法对成墙混凝土进行取芯，只能在混凝土浇筑时，现场取样成型试件，用试件的试验结果代替防渗墙的力学性能指标。

一般塑性混凝土28d的强度较低，用常规混凝土渗透仪进行塑性混凝土渗透试验时，由于试件为直径175～185mm和高150mm的截头圆锥体，常常在不大的渗水压力作用下，就会沿着混凝土试件与外面的金属筒之间接触面发生破坏。另外，由于塑性混凝土本身的粘结力较差，试验密封材料与试件粘结不牢而出现微小间隙，形成渗水通道。因此进行抗渗试验时应采用塑性混凝土抗渗仪，或采取专门的保护措施，以防加压时破坏试件，影响试验结果。

（2）塑性混凝土墙体质量检测

对塑性混凝土防渗墙成墙质量检测，现行采用方法有钻孔取芯法、超声波法、探地雷达法和地震透射层析成像等，检测防渗墙的连续性和接头孔的连接质量，其中探地雷达法应用较为广泛。

由于无损检测方法的局限性，对于无损检测中发现的异常情况，最好采用局部开挖检查。或采用钻孔取芯对异常部位进一步验证。以保证检测工作质量。

2011-04-28