堤防防渗墙质量无损检测试验研究最新进展

堤防防渗墙质量无损检测试验研究最新进展

文/刘斌 王胜来，海洋石油工程股份有限公司检测公司

针对渤海堤防防渗墙质量无损检测工作的迫切需要，在新的地球物理探测技术一时难以面世的情况下，开展了各种现有地球物理方法在堤防防渗墙质量检测中的有效性试验研究，在此基础上提出了以CSAMT法为主、多波地震映像法或垂直声波反射法为辅的检测方案。钻孔验证结果表明，该方案用于堤防防渗墙质量无损检测具有成果直观、精度高、适用性强和可靠性高等优点，并能反映出较小异常体的变化。在堤防防渗墙质量无损检测中具有广阔的应用前景。

堤防；防渗墙；无损检测试验研究

堤防防渗墙质量与渤海沿线人民生命财产安全息息相关，因此，对已修建的堤防防渗墙进行全面的质量检测验收工作迫在眉睫。

然而，防渗墙质量检测验收工作遇到了难题。目前的防渗墙质量检测工作量大、面广，施工工艺和人为等因素造成的质量问题复杂多样，规律性差。传统方法满足不了需要。由于大范围的在堤身造墙防渗的工作是中国堤防工作近年来所独有的一大特色，因而对我国地球物理工作者来说，堤防防渗墙质量无损检测工作没有现成的国外先进经验可以借鉴，加之其理论证演工作难度较大，计算机模拟计算的工作一时难以完成。因此，堤防防渗墙质量检测工作目前仍处于探索阶段。从目前情况看，较成功的办法是在墙体上打孔作弹性波CT，但此方法对打孔的施工工艺要求较高，因为墙体较薄，通常在15～30cm之间。要在这样的墙体上打孔而不偏离墙体，其技术难度较大，此外，由于该方法需要造孔，因而难以用作大范围的质量检测。

因此，工程设计、施工监理和地球物理工作者开始重新审视传统的地球物理方法：现有的各种地球物理方法中，还有哪些方法没有用到堤防防渗墙质量检测工作？已用的各种方法中，那些被认为无效或效果不好的方法是不是已被彻底否定？现有各种方法之间有没有一个最佳配合的问题？各种方法的野外工作布置有没有新的潜力可挖？能不能开展一个广泛的试验研究工作，将现有的在原理上可用于堤防探测的各种地球物理方法（包括那些已用过的方法）尽可能地运用于某一典型的待检堤段，进行全面的、详细的试验研究，然后用钻探和开挖办法检测其综合结果，以确定各种方法的有效性，从而淘汰一些无效的方法，深化完善那些效果较好或稍有效果的方法，以缓解当前堤防防渗墙质量检测工作之急需？本文所开展的工作正是在这一思路指导下进行的。

1 试验区概况

本项研究的试验场地选在渤海某干堤，检测长度1.2km，该段具有深层搅拌法、切槽法和抓斗法等三种不同工法的防渗墙，具有很好的代表性。

1.1 地质概况

测区为冲积平原，多由漫滩组成，地势北东高，南西低。地面高程18～22m，距堤外脚70～100m内多有沟塘分布。堤身一般高6 m，局部高达7m，堤顶宽6～8m不等。堤身内外坡比为1∶3。地下水位高程一般为17m左右。

堤身填土主要为粉质壤土，次为粉质黏土，局部夹厚0.5～0.8 m粉细砂。堤身段总体土质不均一，密实程度差。

堤基为多层结构，据先导孔资料，一般为：

①砂壤土：厚约0.5～3m、2～5m两层。②粉质黏土：厚1～3 m。③粉质壤土：厚1～8m、3.5～4m两层。④粉细砂：厚22～26 m。⑤粉细砂岩：厚度不详，基岩顶板高程－22.45m。

1.2 堤防防渗墙缺陷类型

防渗墙的施工方法众多，主要有深层搅拌法、振动切槽法、液压抓斗法、拉槽法、射水法和高喷法。施工工法不同，可能出现的质量问题也不同。其质量缺陷问题主要可归为：施工中的套接墙体间的接缝、开叉等；防渗墙墙体的均匀性问题，如墙体中架空、蜂窝、离析、局部充泥等。

2 试验结果分析

2.1 地质雷达法

本次试验结果发现，采用该方法检测目前难以对防渗墙质量作出合理的评价，它不能确定墙体的深度，对一定深度内的墙体质量引起的异常更难以判断。

2.2 可控源音频大地电磁测深（CSAMT）法

本次试验结果发现，运用CSAMT法[2]检测防渗墙质量，对于墙体接头、墙身质量均匀性重大墙体质量缺陷及墙体深度的检测，方法可行，成果形象、直观、可靠，精度高，是一种有效的无损检测方法。

2.3 弹性波层析成像法

采用弹性波层析成像法检测防渗墙质量，可反映墙体介质分布的均匀性，速度成像结果与声波测试结果基本上一致。但本次试验结果发现，该方法对异常的精细检测却未达到预期效果，但这并不否定该方法原理上的先进性。

2.4 高密度电阻率法

本次试验结果发现，在堤防防渗墙质量无损检测工作中，该方法效果不佳，反演检测结果与实际情况相差很大，在目前情况下不宜采用。

2.5 瞬态瑞雷面波法

本次试验结果发现，将瞬态瑞雷面波法用于堤防防渗墙质量检测，虽然也能够找到一些相对低速区，但就反演的整体结果看，目前效果不佳。其原因主要是由于面波发育的前提是在软土中，在弹性体中面波探测要求偏移距小，对应的探测深度也小，而且，在墙体中产生的面波频率必定很高，多模式波均会出现，这些机理均还未被人们认识清楚，在这种状况下反演的结果是不可靠的。

3 结论

1.建议尽快将本项研究成果推广应用到渤海堤防已建和在建防渗墙质量无损检测工作中去，从而使检测工作更加全面、经济、快速、安全可靠。2.建议给予一定资金，尽快启动“双频多普勒相控阵探地雷达”第二阶段的研究工作，使之尽快转化为生产力，早日为堤防防渗墙质量无损检测和国民经济建设服务。3.建议进一步深入开展地质雷达法、高密度电法、瞬态瑞雷面波法和井中电磁波CT法在堤防防渗墙质量无损检测工作中的有效性试验研究，便于对上述方法在渤海堤防隐蔽工程质量无损检测工作中的作用予以定论。