1、收稿日期:2022 12 16连江某大坝高压旋喷防渗墙质量检测与评价曾荣奎(福建建利达工程技术有限公司，福建 泉州362100)摘要:该文以连江县某小(1)型水库黏土心墙土坝防渗加固工程为例，采用挖槽检测、钻孔取芯、围井试验和全孔壁数字成像等方法综合检测大坝高压旋喷防渗墙施工质量，为评价工程施工质量提供可靠依据，可供类似工程质量检测参考。关键词:高压旋喷防渗墙;钻孔取芯;围井试验;全孔壁数字成像;黏土心墙土坝中图分类号:TV512文献标识码:B文章编号:1002 3011(2023)01 0048 031工程概况连江县某小(1)型水库坝址以上集雨面积 4.1km2，主河道长4.61 km，平均
2、坡降87.5，总库容205.5 万 m3。枢纽工程于 1971 年 10 月正式兴建，1973 年 12 月建成并投入运行。水库下游涉及温福铁路、可门疏港铁路、8 个村庄，约 1.8 万人口，大坝安全运行至关重要。大坝为黏土心墙土坝，最大坝高 29.5 m，坝顶宽 5.5 m(含防浪墙宽 0.5 m)，坝顶长 190.5 m。由于坝体施工碾压质量差、含水量大、干密度小，坝基残积土中等透水层未进行防渗处理等工程质量问题，下游坝坡右侧，高程 16.5 21.5 m 范围出现湿坡渗水。湿坡长约 50 m，面积达 200 m2。大坝防渗加固采用单管高压旋喷防渗墙，加固范围为坝 0+000 坝 0+21
3、4.5。在坝顶布设两排单管高压旋喷防渗墙，设计桩径 60 cm，排距 0.5 m，桩距 0.5m，共布置 858 孔。单管高压旋喷防渗墙设计参数如下:28 天抗压强度大于 2.0 MPa，渗透系数小于1 106cm/s，旋喷桩伸入坝基强风化层 1.0 m。大坝防渗加固工程于 2017 年 8 月开始施工，受建设单位委托，我公司于 2017 年 10 11 月对单管高压旋喷防渗墙施工质量进行检测。2检测方法高压旋喷防渗墙技术在大坝防渗加固工程中应用广泛。由于高压旋喷防渗墙属隐蔽工程，影响墙体质量因素复杂多样，质量控制难度大，墙体质量缺陷检测成为施工质量控制的关键。墙体质量检测项目可归纳为 3 个
4、方面:一是墙体尺寸，如厚度、深度等;二是墙体材料的物理力学性能和防渗性能，如抗压强度、弹性模量、密度和渗透系数等;三是墙体的连续性、完整性和均匀性。目前尚无一种很好的检测方法能够全面、准确、有效地反映墙体质量1，常用的检测方法主要有以下几种:(1)挖槽检测。采用现场开挖方式进行检测，通过外观检查判断高压旋喷防渗墙质量。高压旋喷浆液凝结并达到一定结构强度后，选择某段施工墙体的一侧或两侧进行开挖，可直接查看墙体的均匀性、连续性、垂直度及搭接情况，测量墙体厚度。该方法能直观体现开挖出来的墙体外观质量，尤其适合检测搭接处的质量，由于挖槽深度一般为 2.04.0 m，无法检测下部墙体质量及入岩深度等。(
5、2)钻孔取芯。利用地质钻机从高压旋喷防渗墙墙体内取出芯样，通过观测描述芯样均匀性和完整性判断墙体质量，对取出芯样进行物理力学性能和防渗性能指标试验。该法对钻孔范围内的墙体质量判断较有效，无法体现钻孔外的墙体质量。高压旋喷防渗墙质量检测时，检查孔孔斜通常控制在0.5%以内。对于强度较低的高压旋喷防渗墙，取出的芯样往往呈碎块状，无法开展后续试验和判定。(3)围井试验。采用与高压旋喷防渗墙相同的施工工艺建造一井状结构，形成封闭空间，在围井中心位置钻孔，通过注水试验测定高压旋喷防渗墙渗透系数2。围井通常布置在地质条件复杂、严重漏浆或可能存在缺陷的部位。该方法计算机理明确，成果可信，可应用在各种结构形式
6、的高压旋喷防渗墙检测。建造围井需增加额外的工程量，导致检测842023 年第 1 期水 利 科 技费用较高。(4)全孔壁数字成像。利用圆锥形导向镜反射环状图像的方法，通过采用先进的 DSP 图像采集与处理技术，配合高效图像处理算法，将光学摄像探头采集的孔壁图像按照三维定位坐标依次展开，形成钻孔全孔壁柱状剖面图像，可全面、真实地保存钻孔孔壁影像资料，解决了因取芯率不高、无法取得完整芯样而造成检测资料缺失的问题3。该技术在摄像头可到达地方可提供反应成孔孔壁的表观质量，包括全孔壁展开的岩芯柱状图和素描图，图像逼真、直观可视、色彩丰富、清晰精确。与钻孔取芯检测法相比，该方法能更准确反映高压旋喷防渗墙混
7、凝土内部的空洞、离析和裂隙等质量缺陷。3检测结果分析评价3.1挖槽检测挖槽检测主要检查高压旋喷防渗墙墙体的均匀性、完整性及厚度。结合大坝高压旋喷防渗墙布置形式及施工情况，沿坝轴线有针对性地布设 3 个检查点，桩号分别为 0+050、0+110 和 0+160。每处开挖长约 4.0 m、深 2.0 2.5 m 的槽坑。挖槽检测结果表明，高压旋喷防渗墙墙体坚硬，整体性良好，表面均匀连续;接头搭接紧密，轮廓分明，无缝隙;开挖后实测高压旋喷防渗墙最大厚度 1.2 m，最小厚度 0.9 m。3.2钻孔取芯3.2.1芯样外观检测钻孔位于坝顶右侧桩号 0+060 附近，共 3 孔。针对高压旋喷桩搭接处易出现
8、开叉、离析等施工质量缺陷问题，在相邻 2 根旋喷桩和 3 根旋喷桩的搭接处分别布设钻孔，钻孔布置如图 1 所示，其中 A孔为单桩取芯钻孔，B 孔为 2 根桩搭接处取芯钻孔，C 孔为 3 根桩搭接处取芯钻孔。图 1钻孔布置钻孔垂直钻进到高压旋喷防渗墙底部强风化层，芯样外观特征描述如下:(1)A 孔芯样。实测深度 28.1 m(设计深度27.5 m)，芯样主要为柱状水泥结石，呈灰色、灰黄色。孔深 3.5 m 以上芯样部分呈碎块状，破碎、松散;孔深 3.5 m 以下芯样较完整，呈柱状，较硬 坚硬，断口基本吻合;深度 28.1 m 以下为强风化。A 孔芯样如图 2 所示。图 2A 孔芯样(2)B 孔芯
9、样。实测深度 27.8 m(设计深度27.4 m)，芯样主要为柱状水泥结石，呈灰色、灰黄色，较硬 坚硬，断口基本吻合，局部破碎、松散。深度 14.3 14.9 m、21.3 21.9 m 和 24.5 26.1 m 处芯样为灰色水泥结石夹灰黄色黏土，破碎、松散;深度 27.8 m 以下为强风化。(3)C 孔芯样。实测深度 27.9 m(设计深度27.4 m)，芯样主要为柱状水泥结石，呈灰白、灰黄色，较硬 坚硬，断口基本吻合，局部破碎、松散。深度 11.3 12.1 m、16.6 17.3 m、23.3 23.9 m 和 26.5 27.0 m 处芯样为灰黄色黏土，局部见水泥结石;深度 27.9
10、 m 以下为强风化。钻孔取芯检测结果表明，3 个钻孔总体成桩较好，部分芯样破碎、松散，高压旋喷桩深度满足设计要求。3.2.2抗压强度和渗透系数试验在钻孔的上、中、下部位选取符合试验尺寸要求的芯样进行抗压强度和渗透系数试验。3 个钻孔共取 9 组试样进行室内试验，检测结果见表 1。从表 1 看，芯样抗压强度和渗透系数均满足设计要求。3.3围井试验围井布置在坝顶右侧桩号 0+070 附近，边长2.4 m，周长 8.4 m，面积 4.32 m2。在围井中心位置钻取 1 个注水孔，孔径 110 mm。注水试验采用固定水头的方法，利用量筒往孔口注水，量测注水流量。每隔 15 min 量测 1 次，当连续
11、 2 次注入流量差不大于注入流量的10%时即可结束试验，取最后1 次94水 利 科 技2023 年第 1 期表 1芯样抗压强度和渗透系数检测结果孔号取样深度/m抗压强度/MPa单值代表值渗透系数/(107cm/s)单值代表值A6.2 6.75.25.35.65.42.682.562.142.4615.1 15.64.64.95.34.93.143.533.123.2626.0 26.66.56.25.66.11.421.681.981.69B5.7 6.22.72.82.12.53.603.923.213.5814.2 14.84.44.64.04.32.121.411.691.7425.6
12、26.27.16.66.86.81.432.491.891.94C7.6 8.26.15.65.55.72.483.553.893.3116.1 16.74.65.24.74.82.383.462.082.6424.4 25.16.36.85.96.30.871.251.341.15注水流量作为流量稳定值。假定墙体为均质体，渗流符合达西定律，高压旋喷防渗墙渗透系数可按如下公式计算:K=2QtL(H+h0)(H h0)式中:K 为围井试验防渗墙渗透系数，cm/s;Q 为注水流量稳定值，cm3/s;t 为高压旋喷防渗墙厚度，cm;L 为围井周长，cm;H 为围井孔口水位至围井底部的深度，cm;h0
13、为地下水位至围井底部的深度，cm。经计算，高压旋喷防渗墙渗透系数为 4.25 107cm/s，满足设计要求。3.4全孔壁数字成像检测前先向钻孔内注入清水洗孔，检查确认钻孔无堵塞，以保证探头畅通无阻。将全孔壁数字成像的光学探头、深度控制器和信号传输设备连接到系统主机，调试正常后，将光学探头以固定速率沿孔壁缓缓向下移动，探测到的图像信号通过信号传输设备传送到系统主机监视器，即可显示孔壁图像并保存。图 3 为 A 孔深度 8.5 8.8 m、10.5 10.8m 和 13.2 13.4 m 的孔壁成像，水泥结石胶结图像清晰逼真。检测结果表明，3 个钻孔孔壁水泥胶结良好，水泥分布较均匀，未见孔洞及蜂窝
14、现象。图 3A 孔孔壁成像4结语高压旋喷防渗墙技术在大坝防渗加固工程中应用广泛，采取合理有效的方法检测高压旋喷防渗墙质量是保证工程施工质量的重要手段。连江县某小(1)型水库黏土心墙土坝防渗加固高压旋喷防渗墙质量检验采用挖槽检测、钻孔取芯、围井试验和全孔壁数字成像等多种方法，不同方法相互补充、相互验证，避免单一方法的局限性，确保了检测结果更能反映实际情况，检测数据更准确可靠。检测结果表明，该水库大坝高压旋喷防渗墙成桩质量总体较好，桩身较完整，接头搭接紧密，未见蜂窝及孔洞现象，抗压强度和渗透系数均满足设计要求。参考文献 1 杜林.高喷防渗墙的质量检测方法比较分析 J.江淮水利科技，2018(6):21 22+28.2 袁向宇.围井检测在晋阳湖南扩湖防渗墙的应用 J.陕西水利，2021(1):160 161+164.3 刘佳，王立华，陈锡容.钻孔电视成像技术在混凝土防渗墙检测中的应用 J.广东水利水电，2015(5):32 34.作者简介:曾荣奎(1983 )，男，福建惠安人，工程师，从事水利工程质量检测工作。052023 年第 1 期水 利 科 技
