龐振勇 崔王洪

(北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司 北京 100037)

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基于滲流場(chǎng)變化的基坑止水帷幕缺陷判別研究與實(shí)踐

龐振勇 崔王洪

(北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司 北京 100037)

止水帷幕存在缺陷一直是基坑工程中的重大風(fēng)險(xiǎn)，若能在基坑開挖前判斷出止水帷幕缺陷的位置，便能預(yù)先采取加固堵漏措施，可避免基坑開挖時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)。局部滲漏必然會(huì)引起附近滲流場(chǎng)的變化，利用有限元軟件ABAQUS分別對(duì)缺陷的長(zhǎng)度、深度以及土體滲透性與帷幕外側(cè)滲流場(chǎng)分布規(guī)律的關(guān)系進(jìn)行研究，得出不同工況下缺陷對(duì)滲流場(chǎng)分布的橫向和豎向影響范圍變化規(guī)律，證明了根據(jù)流速變化判別缺陷存在及位置、規(guī)模的可行性。提出采用聲納法可對(duì)土體中滲流場(chǎng)分布進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而可根據(jù)滲流場(chǎng)分布判別出缺陷的規(guī)模與位置。通過(guò)工程實(shí)踐，驗(yàn)證了研究結(jié)論及聲納法檢測(cè)技術(shù)的準(zhǔn)確性，為軌道交通深基坑工程止水帷幕缺陷判別提供指導(dǎo)和借鑒方法。 關(guān)鍵詞 城市軌道交通；聲納法；滲漏檢測(cè)；ABAQUS軟件；滲流場(chǎng)

地下水的處理一直是透水地層深基坑工程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，對(duì)于地質(zhì)條件復(fù)雜、環(huán)境保護(hù)要求高的區(qū)域，止水帷幕若存在缺陷，將導(dǎo)致基坑內(nèi)外水力聯(lián)系無(wú)法隔斷，基坑開挖時(shí)會(huì)引起坑外地面沉降，從而對(duì)周邊環(huán)境造成較大危害。

1 研究現(xiàn)狀

目前工程中多是采用觀測(cè)坑外水位，通過(guò)坑內(nèi)預(yù)降水后坑外水位變化來(lái)判斷是否存在止水帷幕缺陷，但實(shí)際工程中土層條件非常復(fù)雜，用此方法并不能準(zhǔn)確判別缺陷的位置及規(guī)模。為找到一 種 方 法，對(duì) 滲 漏進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)滲漏點(diǎn)準(zhǔn)確定位，從而在工程實(shí)施前采取預(yù)加固措施，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究與實(shí)踐。

高密度電阻率法利用水的流動(dòng)對(duì)地層電阻率分布的影響，在同一剖面上測(cè)量不同位置和深度的土體電阻率，分析電阻率分布規(guī)律的異常，即可確定地層中滲漏的位置與規(guī)模[1-2]。瞬變電磁法通過(guò)不接地回線向地下發(fā)射一次脈沖磁場(chǎng)，地下低阻介質(zhì)產(chǎn)生感應(yīng)渦流并在衰減中產(chǎn)生二次磁場(chǎng)傳至地面回線。通過(guò)對(duì)地面接收的二次磁場(chǎng)空間分布規(guī)律的研究，判別出滲漏的位置[3]。探地雷達(dá)法利用高頻電磁波以寬頻帶短脈沖的形式，通過(guò)天線發(fā)射入地下，經(jīng)過(guò)地層差異性反射，再由地面的另一天線接收，對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理分析，可知地下介質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)情況并判斷出滲漏的位置[4-5]。同位素示蹤法將利用放射性同位素制作的示蹤液投入待檢測(cè)區(qū)域水中，若附近存在滲漏點(diǎn)，示蹤液會(huì)隨著水體流動(dòng)，在滲漏點(diǎn)附近集中并被附近土體吸附，通過(guò)核探測(cè)器檢查附近的核輻射量即可判斷出滲漏點(diǎn)位置及規(guī)模[6-8]。溫度示蹤法地層的溫度隨著深度的增加呈規(guī)律性變化，但滲漏引起的水流變化會(huì)引起溫度場(chǎng)分布異常，通過(guò)在一定位置鉆孔并埋設(shè)光纖測(cè)量地層溫度，即可根據(jù)溫度分布異常判別出滲漏點(diǎn)位置[9-12]。以上各種檢測(cè)方法，受檢測(cè)精度、污染或技術(shù)條件的制約，且其經(jīng)濟(jì)性和便利性較差，因此在工程中的應(yīng)用受到一定的限制。聲納法利用聲波在水體中傳播的方向特性(若與水體流動(dòng)方向相同其傳播速度加快；若相反，則會(huì)減慢)，通過(guò)采集地層中的聲波信號(hào)進(jìn)行處理即可得到土體中的滲流場(chǎng)分布，并進(jìn)一步分析出滲漏點(diǎn)的位置及規(guī)模[13]。此方法輕便、高效、精確，且經(jīng)濟(jì)性較好，能夠很好地應(yīng)用于各種規(guī)模工程的滲漏檢測(cè)。

目前聲納法主要用于水利大壩工程滲漏點(diǎn)檢測(cè)，在深基坑特別是地鐵基坑工程中應(yīng)用較少，理論仍需進(jìn)一步完善。本文旨在通過(guò)有限元模擬，研究地層中三維滲流場(chǎng)分布規(guī)律。通過(guò)對(duì)比不同滲漏參數(shù)對(duì)地層中滲流場(chǎng)分布規(guī)律的影響，根據(jù)滲漏點(diǎn)位置及規(guī)模判別聲納法檢測(cè)技術(shù)的可行性,為此提供理論依據(jù)，并為其工程應(yīng)用提供指導(dǎo)。

2 基本理論

由于土體孔隙的形狀和大小很不規(guī)則，地下水沿孔隙流動(dòng)的實(shí)際路徑十分復(fù)雜，通常研究時(shí)假設(shè)其符合達(dá)西定律。采用有限元法進(jìn)行計(jì)算，需為所取模型設(shè)置合適的邊界條件。在滲流計(jì)算中，通常采用二類邊界[14]。

2.1 第一類邊界(定水頭邊界)

對(duì)模型邊界給定一固定水頭值，并認(rèn)為其在計(jì)算過(guò)程中保持不變。

(1)

2.2 第二類邊界(定流量邊界)

認(rèn)為模型邊界處單位時(shí)間內(nèi)的流量為一定值，不隨時(shí)間變化。

(2)

式中，kn為邊界上外法線方向的滲透系數(shù)；n為邊界的外法線方向。

Γ1和Γ2構(gòu)成了三向空間滲流場(chǎng)的全部邊界。

3 計(jì)算模型

3.1 基本假定

在數(shù)值模擬計(jì)算時(shí)，為了有針對(duì)性地分析所關(guān)注的對(duì)象，將忽略掉一些次要影響因素，在模擬時(shí)采取一些假定，具體如下[15]。

1) 假定土體為均質(zhì)材料，力學(xué)參數(shù)各向同性，且在計(jì)算過(guò)程中土體的密度、彈性模量、滲透系數(shù)等參數(shù)保持不變。

2) 管井降水之前，土體已在自重作用下完成固結(jié)。

3) 設(shè)止水帷幕為均質(zhì)、連續(xù)彈性體，假定其滲透系數(shù)為0。

4) 為使?jié)B流規(guī)律更加明顯，假定止水帷幕為懸掛式止水帷幕。

3.2 模型尺寸

如圖1所示：取基坑大小為100 m×100 m，土體范圍400 m×400 m，止水帷幕按連續(xù)墻體考慮，厚度為1 m，長(zhǎng)度為35 m?；由疃葹?4 m，取含水層厚度為50 m，下部10 m為滲透系數(shù)較小的巖層，為相對(duì)隔水層，模型豎向共60 m。

圖1 模型尺寸

3.3 邊界條件

通常，第一類邊界條件在滲流剛開始時(shí)對(duì)滲流場(chǎng)的分布起到支配作用，所以在進(jìn)行非穩(wěn)定滲流計(jì)算時(shí)，必須確定滲流場(chǎng)的初始水頭分布條件。

假定影響范圍之外的土體和流體受基坑降水的影響可忽略不計(jì)，故在土體四周邊界約束水平方向位移，流量邊界取定水頭邊界，靜水壓力從地面開始呈線性分布；土體底部約束3個(gè)方向的位移?？觾?nèi)設(shè)置降水井，在降水井底部設(shè)置流量邊界，通過(guò)調(diào)整流量大小控制坑內(nèi)水位降至坑底以下1 m深度。

3.4 材料參數(shù)

以基坑工程中所遇到的較不利土層(粉土、粉砂層)為研究對(duì)象，參照J(rèn)GJ 120—2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》所提供巖土層滲透系數(shù)k的經(jīng)驗(yàn)值，取土的滲透系數(shù)在0.5～2.5 m/d之間，土體黏聚力c=8 kPa、φ=30°，其他物理參數(shù)如表1所示。

表1 材料參數(shù)

4 計(jì)算結(jié)果及分析

通過(guò)建立有限元模型，分別研究止水帷幕存在缺陷時(shí)，其尺寸、深度及土體的滲透性對(duì)滲流場(chǎng)分布規(guī)律的影響。因?qū)嶋H工程條件十分復(fù)雜，為定性研究不同因素的影響，數(shù)值分析時(shí)采用單因素變化的方法對(duì)比研究。

考慮到實(shí)際施工的便利性，流速檢測(cè)孔宜設(shè)置在帷幕外側(cè)一定距離且對(duì)應(yīng)樁(墻)接縫處，在帷幕外側(cè)1 m處取平行于帷幕方向的2-2剖面(見圖1)，如圖2流速分布云所示，在距缺陷中心線(缺陷位置1-1與2-2剖面的交線)不同距離處分別提取沿土層豎向不同深度的流速數(shù)據(jù)，并對(duì)比分析，研究缺陷對(duì)周邊土體中三維流速分布的影響規(guī)律。

圖2 2-2剖面上數(shù)據(jù)提取位置

取標(biāo)準(zhǔn)工況下止水帷幕深度35 m，降水井深度25 m，土體滲透性按各向同性處理，水平、豎向滲透系數(shù)均為0.5 m/d。各單因素分析時(shí)，其他參數(shù)均與標(biāo)準(zhǔn)工況相同。

4.1 止水帷幕缺陷長(zhǎng)度的影響

研究缺陷尺寸變化時(shí)，帷幕外側(cè)流速分布變化規(guī)律?？紤]缺陷未完全貫通，缺陷體處的滲透系數(shù)小于周邊土體，取值0.25 m/d?？紤]到實(shí)際工程中若止水帷幕出現(xiàn)缺陷，一般在墻(樁)接縫處，缺陷形狀多為長(zhǎng)條形，取缺陷寬度為0.1 m(以下分析中，缺陷寬度均按帷幕接縫止水局部失效后因垂直度偏差產(chǎn)生縫寬的平均值0.1 m計(jì)取，厚度同止水帷幕)，缺陷中心埋深為9 m(以下缺陷深度即指缺陷中心深度)，豎向長(zhǎng)度分別取0.2、0.5、1.0、2.0、3.0 m。

由圖3可以看出，止水帷幕缺陷體處流速值遠(yuǎn)大于2-2剖面上缺陷深度處流速值且分布規(guī)律相反。在缺陷寬度相同的條件下，缺陷體處流速值變化與長(zhǎng)度呈反比關(guān)系。當(dāng)缺陷長(zhǎng)度大于1 m后，最大流速值隨長(zhǎng)度增大而減小的速率降低。原因是缺陷尺寸變小造成過(guò)流斷面也減小，引起局部流速急劇增大，但隨著缺陷長(zhǎng)度的增加，其影響逐漸減小。帷幕外側(cè)1 m處與缺陷體處最大流速值分布規(guī)律相反的原因是：缺陷尺寸較小時(shí)，雖然缺陷體處因過(guò)流斷面小而流速增大，但其對(duì)帷幕外側(cè)土體中流速分布的影響范圍隨缺陷尺寸減小而減小。

圖3 缺陷體與2-2剖面缺陷深度處最大流速值變化

由圖4可以看出，存在缺陷時(shí)，缺陷深度附近流速值明顯大于帷幕完整時(shí)的數(shù)值。當(dāng)缺陷長(zhǎng)度較小時(shí)(小于1 m)，隨著長(zhǎng)度的增加，缺陷深度附近的流速值明顯增大，但當(dāng)缺陷長(zhǎng)度較大時(shí)(大于1 m)，其影響范圍遠(yuǎn)大于1 m，缺陷長(zhǎng)度增加對(duì)在帷幕外側(cè)1 m剖面中心線上缺陷深度處的流速峰值影響較小，故缺陷深度附近的流速值變化不大，只是流速異常變化的深度范圍隨缺陷長(zhǎng)度的增加而增大。因此，憑借流速值大小無(wú)法判定缺陷規(guī)模，但可根據(jù)流速異常變化的豎向范圍確定缺陷的長(zhǎng)度。

圖4 缺陷中心線流速值分布(長(zhǎng)度影響)

結(jié)合圖5可以看出，缺陷長(zhǎng)度增加，其橫向影響范圍隨之增大。缺陷長(zhǎng)度為0.2 m時(shí)，距離缺陷中心線6 m處流速值變化較小，因此為保證檢測(cè)的精確度，帷幕外側(cè)的測(cè)點(diǎn)需保證一定的密度，測(cè)點(diǎn)距離缺陷隱患處不宜大于6 m。

圖5 距缺陷中心線不同距離處流速值分布(長(zhǎng)度影響)

4.2 止水帷幕缺陷深度的影響

取帷幕缺陷長(zhǎng)度均為2 m，缺陷中心埋深(缺陷深度)分別為9、13、17、21、25 m，考慮缺陷未完全貫通，缺陷體處的滲透系數(shù)按周邊土體的一半取值為0.25 m/d，對(duì)比分析缺陷深度對(duì)滲流場(chǎng)分布的影響。

由圖6可以看出，隨著缺陷深度的增加，流速值的變化主要出現(xiàn)在缺陷所處深度附近，其他部位基本不受影響，當(dāng)缺陷長(zhǎng)度相同的條件下，缺陷對(duì)滲流場(chǎng)的豎向影響范圍隨缺陷所處深度增加整體向下移動(dòng)，影響范圍大小并沒有明顯變化。

圖6 缺陷中心線流速值分布(深度影響)

圖7 距缺陷中心線不同距離處流速值分布(深度影響)

結(jié)合圖7可以發(fā)現(xiàn)，與帷幕完整時(shí)對(duì)比，當(dāng)缺陷所處深度為9 m時(shí)，距離缺陷中心8.5 m的缺陷所處深度的流速變化異常仍非常明顯，當(dāng)缺陷所處深度為25 m時(shí)，距離缺陷中心6.0 m的流速變化已趨于平緩。這說(shuō)明，隨著缺陷所處深度的增加，其橫向影響范圍逐漸減小，原因在于隨著深度的增加，流速值越來(lái)越大，缺陷引起的流速值的增加與相應(yīng)位置正常情況下的流速相比越來(lái)越不明顯。因此，應(yīng)根據(jù)實(shí)際工程中止水帷幕深度的增加，適當(dāng)加密橫向數(shù)據(jù)采集點(diǎn)。

4.3 土體滲透性的影響

取缺陷中心埋深為9 m，缺陷長(zhǎng)度為2 m，土體的滲透系數(shù)取0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 m/d 5種工況，考慮缺陷未完全貫通，缺陷體處的滲透系數(shù)取值為周邊土體的一半，對(duì)比分析土層滲透性對(duì)滲流場(chǎng)分布的影響。

由圖8可以看出，流速值隨著滲透系數(shù)的增大而明顯增加，但增加幅度逐漸降低，說(shuō)明隨著滲透系數(shù)的增大，其對(duì)流速值的影響逐漸降低。結(jié)合圖9可以看出，隨著土體滲透系數(shù)的增加，缺陷的橫向和豎向影響范圍并沒有明顯變化，但滲透系數(shù)較小時(shí)，流速值整體較小，對(duì)流速測(cè)量的精度要求更高，故測(cè)點(diǎn)分布密度應(yīng)結(jié)合實(shí)際地層參數(shù)確定。

圖8 缺陷中心線流速值分布(滲透性影響)

圖9 距缺陷中心線不同距離處流速值分布(滲透性影響)

5 實(shí)踐應(yīng)用

5.1 測(cè)量原理

若被測(cè)水體存在滲流，則必然在測(cè)點(diǎn)附近產(chǎn)生滲流場(chǎng)，而水體的流動(dòng)必然會(huì)產(chǎn)生聲波，聲波在水體中傳播的方向若與水體流動(dòng)方向相同，其傳播速度加快；若相反，則會(huì)減慢。聲納法滲流檢測(cè)技術(shù)，正是利用聲波在水中的優(yōu)異傳播特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)水體流速場(chǎng)的測(cè)量，通過(guò)在檢測(cè)孔不同深度處采集滲流所產(chǎn)生的聲波信號(hào)，并對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理，可判斷滲流場(chǎng)分布是否存在異常，進(jìn)而判斷出是否存在缺陷及其位置。根據(jù)《水工混凝土缺陷檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》(SL713-2015)中的要求，聲納流速矢量測(cè)量?jī)x測(cè)量流速精度應(yīng)達(dá)到8.64×10-3m/d(1×10-5cm/s)，可精確檢測(cè)到透水性高于弱透水地層的流速變化，目前市場(chǎng)上工程應(yīng)用的聲納矢量測(cè)量?jī)x均能滿足規(guī)范要求。

5.2 工程實(shí)踐

基于上述滲流場(chǎng)理論研究成果并結(jié)合聲納法檢測(cè)原理，在南京河西新鴻基CBD項(xiàng)目的基坑工程中進(jìn)行了抽水試驗(yàn)，并利用聲納法滲流檢測(cè)技術(shù)對(duì)地下連續(xù)墻的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，采用的DB-5型聲納測(cè)量?jī)x精度為8.64×10-3m/d，判別出了地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)存在缺陷的位置并進(jìn)行修補(bǔ)，有效保證了基坑開挖的順利進(jìn)行。

5.2.1 工程概況

本工程位于南京地鐵1、2號(hào)線元通站東南側(cè)，場(chǎng)地為長(zhǎng)江漫灘地貌單元，基坑長(zhǎng)250 m，寬105 m，開挖深度為20.3～22.8 m。東北側(cè)和西側(cè)平行基坑方向有運(yùn)行中的地鐵1、2號(hào)線隧道，基坑北側(cè)距1號(hào)線隧道僅13.6 m，距車站風(fēng)亭僅5.8 m，西側(cè)距離2號(hào)線元通站最近出入口約為11.5 m。

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)采用1 m厚地下連續(xù)墻加4道鋼筋砼內(nèi)支撐體系。為確?；娱_挖承壓水穩(wěn)定并減小坑外水位變化對(duì)既有地鐵結(jié)構(gòu)的影響，地下連續(xù)墻插入不透水風(fēng)化巖3.5 m，隔斷承壓水層，形成封閉隔水體系。

根據(jù)地勘資料，基坑開挖范圍及坑底到基巖面之間存在較厚的粉細(xì)砂層，因此工程對(duì)止水帷幕的隔水效果要求非常高。為保證帷幕(地下連續(xù)墻)的質(zhì)量，避免基坑開挖對(duì)周邊環(huán)境的影響，采用聲納法滲流檢測(cè)技術(shù)對(duì)工程止水帷幕質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。

圖10 滲流檢測(cè)孔布置

考慮到地連墻帷幕缺陷多是出現(xiàn)在墻幅接縫處，故觀測(cè)孔結(jié)合地連墻分幅，在臨近地鐵側(cè)沿基坑邊對(duì)應(yīng)地連墻接縫處設(shè)置，并根據(jù)施工日志的記錄選擇存在質(zhì)量隱患的位置重點(diǎn)檢測(cè)。觀測(cè)孔布置如圖10所示。檢測(cè)孔統(tǒng)一布置在帷幕外側(cè)1.2 m的位置。

5.2.2 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)各測(cè)孔所得數(shù)據(jù)，分析得出不同測(cè)孔的豎向流速分布曲線，發(fā)現(xiàn)有個(gè)別測(cè)孔流速分布有異常，如圖11所示黃色塊部位。

圖11 止水帷幕滲漏檢測(cè)數(shù)據(jù)三維分布及剖面

第4節(jié)研究結(jié)果表明，當(dāng)止水帷幕存在缺陷時(shí)，其所在深度附近一定范圍內(nèi)的流速值異常變化都會(huì)比較明顯，因此試驗(yàn)數(shù)據(jù)中流速異常變化范圍較小時(shí)可以忽略。圖11中數(shù)據(jù)表明，有6個(gè)測(cè)孔在15～25 m深度范圍出現(xiàn)了較大的滲漏流速值，分別為S2、S4、S6、S12、S21、S24，尤其是S12孔和S24孔兩個(gè)測(cè)孔的流速值最大，它們的滲透流速最大值分別達(dá)到了15 m/d和4.6 m/d，推測(cè)是由于此處缺陷規(guī)模較大且缺陷所處地層滲透性較強(qiáng)。在35～55 m深度范圍也有4個(gè)測(cè)孔的數(shù)據(jù)明顯較大，分別為S2、S25、S26、S27，尤其是S25測(cè)孔的流速值最大，滲流流速最大值均超過(guò)1 m/d。根據(jù)對(duì)比可以初步判定這些測(cè)孔附近的止水帷幕在相應(yīng)深度范圍內(nèi)存在滲漏(見圖12)。

根據(jù)4.1節(jié)關(guān)于缺陷尺寸對(duì)滲流場(chǎng)的影響規(guī)律的討論可以判斷，測(cè)孔S12和S24附近的止水帷幕缺陷尺寸最大。對(duì)S24孔數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到三維成像(見圖13)，發(fā)現(xiàn)該測(cè)孔在深度17.25 m附近流速明顯大于其他區(qū)域，可判斷此測(cè)點(diǎn)附近止水帷幕存在滲漏，根據(jù)流向數(shù)據(jù)可判斷滲漏點(diǎn)與測(cè)孔在平面上的方向關(guān)系，進(jìn)而可綜合判定帷幕缺陷的具體位置。根據(jù)此方法對(duì)其他測(cè)孔數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可綜合判斷出不同區(qū)域滲漏點(diǎn)的具體位置。

本次檢測(cè)之后，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，對(duì)滲漏量較大的S2、S12、S21、S24、S25和S26附近的地下連續(xù)墻接縫處采用了高壓旋噴樁預(yù)加固，加固深度范圍為5.0～60.9 m。在基坑開挖過(guò)程中對(duì)存在滲漏的位置進(jìn)行驗(yàn)證，如圖14所示，S24孔附近地下連續(xù)墻在地下17.25 m附近接縫處確實(shí)存在施工缺陷，因在開挖之前采取了預(yù)加固措施，故基坑開挖期間并未出現(xiàn)明顯滲漏，開挖得以順利進(jìn)行，驗(yàn)證了上述理論分析及聲納法檢測(cè)技術(shù)的可行性與準(zhǔn)確性。目前該工程已順利通過(guò)竣工驗(yàn)收，南京河西長(zhǎng)江漫灘后續(xù)的幾個(gè)深基坑工程也采用了此技術(shù)進(jìn)行基坑止水帷幕滲流檢測(cè)，均取得良好效果。

6 結(jié)論

1) 缺陷的存在導(dǎo)致附近滲流場(chǎng)出現(xiàn)明顯變化，進(jìn)一步發(fā)展會(huì)引起周邊土體的破壞。缺陷長(zhǎng)度較大時(shí)，缺陷長(zhǎng)度的增加對(duì)帷幕外側(cè)一定距離處缺陷深度附近的流速值影響減小，根據(jù)檢測(cè)流速值無(wú)法判定缺陷的規(guī)模，可根據(jù)流速異常變化的范圍確定缺陷長(zhǎng)度。為保證檢測(cè)精度，測(cè)點(diǎn)距離缺陷隱患位置距離不宜大于6 m。

圖12 各測(cè)孔流速沿深度分布曲線

圖13 S24檢測(cè)數(shù)據(jù)三維成像圖

圖14 滲漏缺陷處開挖驗(yàn)證

2) 隨著缺陷所處深度增加，缺陷對(duì)滲流場(chǎng)的豎向影響范圍沒有明顯變化，但橫向影響范圍有所減小，因此缺陷所處深度不同時(shí)仍可根據(jù)其豎向影響范圍確定缺陷尺寸，但應(yīng)根據(jù)所要檢測(cè)的帷幕深度選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)孔間距。

3) 土體滲透系數(shù)增大時(shí)，滲流場(chǎng)的橫向和豎向影響范圍沒有明顯變化，但土體滲透系數(shù)較小時(shí)，因流速值較小，所以對(duì)流速測(cè)量的精度要求較高，故測(cè)點(diǎn)分布密度應(yīng)根據(jù)實(shí)際地層參數(shù)確定。

4) 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)值分析得出各種因素對(duì)滲流場(chǎng)分布的影響規(guī)律，推測(cè)出工程滲漏風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)并預(yù)先采取加固措施，保證了工程順利完工，驗(yàn)證了研究結(jié)論的正確性，可為類似軌道交通深基坑工程利用聲納法滲流檢測(cè)技術(shù)判別帷幕缺陷位置及規(guī)模，提供指導(dǎo)和借鑒意義。

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(編輯：郝京紅)

Research and Practice on Identifying Defects of Waterproof Curtain for Excavation Engineering Based on Changes of Seepage Field

Pang Zhenyong Cui Wanghong

(Beijing Urban Construction Design & Development Group Co., Ltd., Beijing, 100037)

The existence of defects in the sealing curtain has been a major risk in a pit project. If the location of defects of a water curtain can be identified before a pit is excavated, measures of plugging and reinforcement can be taken in advance to avoid the risk of pit excavation. The local seepage will inevitably cause the change of the seepage field. The relationship between the length and depth of the defect and the distribution of the seepage field of the curtain is studied by the finite element software ABAQUS. The variation of horizontal and vertical influence scope of defects on the seepage field under different conditions are explored. It is proved that it is feasible to determine whether the defects exists, where they are located and how large they are. It is proposed that the distribution of seepage field in soil can be detected by sonar method, and the size and position of defects can be detected according to the distribution of the seepage field. Through the engineering practice, it verifies the conclusion of the research and the accuracy of the sonar method, and provides guidance and references to detecting defects of waterproof curtain for deep excavation engineering in urban rail transit projects.Key words: urban rail transit; sonar technology; leakage detection; ABAQUS; seepage field

10.3969/j.issn.1672-6073.2016.06.020

2016-08-04

2016-10-23

龐振勇，男，碩士，高級(jí)工程師，從事軌道交通結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究工作，41676902@qq.com

U231

A

1672-6073(2016)06-0099-07