堤防防滲墻質(zhì)量無損檢測試驗研究最新進展

文/劉斌 王勝來，海洋石油工程股份有限公司檢測公司

針對渤海堤防防滲墻質(zhì)量無損檢測工作的迫切需要，在新的地球物理探測技術(shù)一時難以面世的情況下，開展了各種現(xiàn)有地球物理方法在堤防防滲墻質(zhì)量檢測中的有效性試驗研究，在此基礎(chǔ)上提出了以CSAMT法為主、多波地震映像法或垂直聲波反射法為輔的檢測方案。鉆孔驗證結(jié)果表明，該方案用于堤防防滲墻質(zhì)量無損檢測具有成果直觀、精度高、適用性強和可靠性高等優(yōu)點，并能反映出較小異常體的變化。在堤防防滲墻質(zhì)量無損檢測中具有廣闊的應用前景。

堤防；防滲墻；無損檢測試驗研究

堤防防滲墻質(zhì)量與渤海沿線人民生命財產(chǎn)安全息息相關(guān)，因此，對已修建的堤防防滲墻進行全面的質(zhì)量檢測驗收工作迫在眉睫。

然而，防滲墻質(zhì)量檢測驗收工作遇到了難題。目前的防滲墻質(zhì)量檢測工作量大、面廣，施工工藝和人為等因素造成的質(zhì)量問題復雜多樣，規(guī)律性差。傳統(tǒng)方法滿足不了需要。由于大范圍的在堤身造墻防滲的工作是中國堤防工作近年來所獨有的一大特色，因而對我國地球物理工作者來說，堤防防滲墻質(zhì)量無損檢測工作沒有現(xiàn)成的國外先進經(jīng)驗可以借鑒，加之其理論證演工作難度較大，計算機模擬計算的工作一時難以完成。因此，堤防防滲墻質(zhì)量檢測工作目前仍處于探索階段。從目前情況看，較成功的辦法是在墻體上打孔作彈性波CT，但此方法對打孔的施工工藝要求較高，因為墻體較薄，通常在15～30cm之間。要在這樣的墻體上打孔而不偏離墻體，其技術(shù)難度較大，此外，由于該方法需要造孔，因而難以用作大范圍的質(zhì)量檢測。

因此，工程設(shè)計、施工監(jiān)理和地球物理工作者開始重新審視傳統(tǒng)的地球物理方法：現(xiàn)有的各種地球物理方法中，還有哪些方法沒有用到堤防防滲墻質(zhì)量檢測工作？已用的各種方法中，那些被認為無效或效果不好的方法是不是已被徹底否定？現(xiàn)有各種方法之間有沒有一個最佳配合的問題？各種方法的野外工作布置有沒有新的潛力可挖？能不能開展一個廣泛的試驗研究工作，將現(xiàn)有的在原理上可用于堤防探測的各種地球物理方法（包括那些已用過的方法）盡可能地運用于某一典型的待檢堤段，進行全面的、詳細的試驗研究，然后用鉆探和開挖辦法檢測其綜合結(jié)果，以確定各種方法的有效性，從而淘汰一些無效的方法，深化完善那些效果較好或稍有效果的方法，以緩解當前堤防防滲墻質(zhì)量檢測工作之急需？本文所開展的工作正是在這一思路指導下進行的。

1 試驗區(qū)概況

本項研究的試驗場地選在渤海某干堤，檢測長度1.2km，該段具有深層攪拌法、切槽法和抓斗法等三種不同工法的防滲墻，具有很好的代表性。

1.1 地質(zhì)概況

測區(qū)為沖積平原，多由漫灘組成，地勢北東高，南西低。地面高程18～22m，距堤外腳70～100m內(nèi)多有溝塘分布。堤身一般高6 m，局部高達7m，堤頂寬6～8m不等。堤身內(nèi)外坡比為1∶3。地下水位高程一般為17m左右。

堤身填土主要為粉質(zhì)壤土，次為粉質(zhì)黏土，局部夾厚0.5～0.8 m粉細砂。堤身段總體土質(zhì)不均一，密實程度差。

堤基為多層結(jié)構(gòu)，據(jù)先導孔資料，一般為：

①砂壤土：厚約0.5～3m、2～5m兩層。②粉質(zhì)黏土：厚1～3 m。③粉質(zhì)壤土：厚1～8m、3.5～4m兩層。④粉細砂：厚22～26 m。⑤粉細砂巖：厚度不詳，基巖頂板高程－22.45m。

1.2 堤防防滲墻缺陷類型

防滲墻的施工方法眾多，主要有深層攪拌法、振動切槽法、液壓抓斗法、拉槽法、射水法和高噴法。施工工法不同，可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題也不同。其質(zhì)量缺陷問題主要可歸為：施工中的套接墻體間的接縫、開叉等；防滲墻墻體的均勻性問題，如墻體中架空、蜂窩、離析、局部充泥等。

2 試驗結(jié)果分析

2.1 地質(zhì)雷達法

本次試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用該方法檢測目前難以對防滲墻質(zhì)量作出合理的評價，它不能確定墻體的深度，對一定深度內(nèi)的墻體質(zhì)量引起的異常更難以判斷。

2.2 可控源音頻大地電磁測深（CSAMT）法

本次試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，運用CSAMT法[2]檢測防滲墻質(zhì)量，對于墻體接頭、墻身質(zhì)量均勻性重大墻體質(zhì)量缺陷及墻體深度的檢測，方法可行，成果形象、直觀、可靠，精度高，是一種有效的無損檢測方法。

2.3 彈性波層析成像法

采用彈性波層析成像法檢測防滲墻質(zhì)量，可反映墻體介質(zhì)分布的均勻性，速度成像結(jié)果與聲波測試結(jié)果基本上一致。但本次試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該方法對異常的精細檢測卻未達到預期效果，但這并不否定該方法原理上的先進性。

2.4 高密度電阻率法

本次試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在堤防防滲墻質(zhì)量無損檢測工作中，該方法效果不佳，反演檢測結(jié)果與實際情況相差很大，在目前情況下不宜采用。

2.5 瞬態(tài)瑞雷面波法

本次試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，將瞬態(tài)瑞雷面波法用于堤防防滲墻質(zhì)量檢測，雖然也能夠找到一些相對低速區(qū)，但就反演的整體結(jié)果看，目前效果不佳。其原因主要是由于面波發(fā)育的前提是在軟土中，在彈性體中面波探測要求偏移距小，對應的探測深度也小，而且，在墻體中產(chǎn)生的面波頻率必定很高，多模式波均會出現(xiàn)，這些機理均還未被人們認識清楚，在這種狀況下反演的結(jié)果是不可靠的。

3 結(jié)論

1.建議盡快將本項研究成果推廣應用到渤海堤防已建和在建防滲墻質(zhì)量無損檢測工作中去，從而使檢測工作更加全面、經(jīng)濟、快速、安全可靠。2.建議給予一定資金，盡快啟動“雙頻多普勒相控陣探地雷達”第二階段的研究工作，使之盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，早日為堤防防滲墻質(zhì)量無損檢測和國民經(jīng)濟建設(shè)服務。3.建議進一步深入開展地質(zhì)雷達法、高密度電法、瞬態(tài)瑞雷面波法和井中電磁波CT法在堤防防滲墻質(zhì)量無損檢測工作中的有效性試驗研究，便于對上述方法在渤海堤防隱蔽工程質(zhì)量無損檢測工作中的作用予以定論。