鄒丹 儲(chǔ)冬冬 李琳

摘 要：目前塑性混凝土防滲墻廣泛應(yīng)用于水庫堤防的防滲加固和基礎(chǔ)截滲中，常規(guī)的鉆芯、聲波透射等的防滲墻質(zhì)量檢測(cè)方法均有一定的局限性。利用探地雷達(dá)高分辨率、結(jié)構(gòu)無損、高效直觀等優(yōu)點(diǎn)，在塑性混凝土防滲墻質(zhì)量探測(cè)中進(jìn)行了應(yīng)用，在分析實(shí)測(cè)圖譜缺陷的基礎(chǔ)上，采用鉆芯法等進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明，探地雷達(dá)法對(duì)塑性混凝土防滲墻質(zhì)量探測(cè)效果較好，為防滲墻的無損檢測(cè)開辟了一條新的途徑。

關(guān)鍵詞：探地雷達(dá)、塑性混凝土、防滲墻、質(zhì)量探測(cè)

中圖分類號(hào)：TV36 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006—7973（2018）9-0025-02

塑性混凝土防滲墻具有施工技術(shù)成熟、力學(xué)特性好、彈性模量低、變形適應(yīng)力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于水庫堤防的防滲加固及涵、閘基礎(chǔ)截滲等工程中[1]。由于混凝土防滲墻屬于地下隱蔽工程，施工過程中受地質(zhì)條件、工藝技術(shù)水平等主客觀條件的制約，最終成墻中或多或少存在幅間搭建不良、墻體存在裂隙、孔洞等質(zhì)量問題，局部缺陷的存在直接影響了墻體的整體防滲性能。

目前常采用鉆孔取芯法作為塑形混凝土防滲墻質(zhì)量檢測(cè)的主要方法，本方法雖然直觀，但抽樣頻率低無法全范圍普查，且對(duì)墻體有損傷，易引起新的缺陷，隨著無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，訾洪利等利用聲波透射法對(duì)塑性混凝土防滲墻成墻質(zhì)量進(jìn)行了檢測(cè)[2]；薛云峰等對(duì)垂直反射法在混凝土防滲墻質(zhì)量檢測(cè)進(jìn)行了研究與應(yīng)用[3]；宋洪明等將彈性波CT技術(shù)引入塑性混凝土防滲墻質(zhì)量檢測(cè)中[4]。

近年來，探地雷達(dá)法檢測(cè)技術(shù)以其高分辨率、結(jié)構(gòu)無損、高效直觀和抗干擾強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用地質(zhì)勘查，道路橋梁結(jié)構(gòu)普查、水泥土攪拌樁防滲墻連續(xù)性探查中，本文將采用探地雷達(dá)法對(duì)塑性混凝土防滲墻的質(zhì)量進(jìn)行探測(cè)應(yīng)用，在分析探測(cè)缺陷的識(shí)別方法基礎(chǔ)上，采用鉆芯法對(duì)探測(cè)圖譜中的缺陷部位進(jìn)行驗(yàn)證。

1 探地雷達(dá)基本原理和探測(cè)方式

1.1 基本原理

探地雷達(dá)主要由主機(jī)控制單元、發(fā)射天線和接受天線三個(gè)部分組成，主控單元控制發(fā)射天線將高頻電磁波（頻率為十兆赫至幾千兆赫）以脈沖形式向探測(cè)目標(biāo)定向發(fā)射。當(dāng)探測(cè)目標(biāo)的介電常數(shù)、導(dǎo)電率或?qū)Т怕实入娦詤?shù)存在差異時(shí)，下傳的高頻電磁波會(huì)在電性差異面上發(fā)生變化，一部分發(fā)生反射后返回地面，被接收天線所接收；而另一部分透過差異界面繼續(xù)向下傳播，在更深處的差異界面上發(fā)生反射，直到最終能量被完全吸收為止[5～6]。通過接收天線對(duì)波形、頻率和振幅發(fā)生變化的反射波信號(hào)進(jìn)行收集，根據(jù)電磁波在物體內(nèi)部傳播時(shí)的運(yùn)動(dòng)特性分析采集到的回波信號(hào)，剔除干擾，顯化特征后，就可對(duì)探測(cè)媒介的結(jié)構(gòu)、尺寸等幾何參數(shù)以及媒介的物理參數(shù)進(jìn)行具體的提取和解譯。

1.2 探測(cè)方法

探地雷達(dá)的主要測(cè)量方法包括剖面法、共中心點(diǎn)法和天線陣列法等，實(shí)際探測(cè)中，收發(fā)一體天線主要采用剖面法[5-6]。剖面法是指發(fā)射天線和接收天線沿探測(cè)線以固定間距同步移動(dòng)的一種測(cè)量方法，在移動(dòng)的過程中，主機(jī)控制單元通過接受天線以數(shù)字的形式記下每一道實(shí)測(cè)波形的數(shù)據(jù)，后續(xù)通過數(shù)據(jù)整編即可得到橫坐標(biāo)為距離x（m），縱坐標(biāo)為雙程走時(shí)t（ns）的探地雷達(dá)時(shí)間剖面圖[7]。

2 探測(cè)應(yīng)用與分析

2.1 工程概括

揚(yáng)州某閘站改擴(kuò)建工程，根據(jù)工程實(shí)際地質(zhì)情況，設(shè)計(jì)采用塑形混凝土防滲墻作為閘站底板四周圍封。防滲墻墻頂高程為-3.75m（廢黃河高程、下同），墻底高程-15.75m，理論墻深為12m，墻厚0.3m。參考配合比為水泥：砂子：石子：粘土：膨潤土：水：外加劑=135：640：920：145：70：280：0.36（重量比），要求所制成的塑性混凝土防滲墻的密度為19～22KN/m3，彈模值在300～1000MPa，28天的抗壓強(qiáng)度值大于2MPa，成墻后的滲透系數(shù)小于1×10-6cm/s，允許滲透比降大于60。

2.2 設(shè)備選用與測(cè)線布置

根據(jù)《水利水電工程物探規(guī)程》SL326-2005中相關(guān)要求，本次探測(cè)選用美國勞雷SIR-3000型便攜式探地雷達(dá)主機(jī)。在選用雷達(dá)天線時(shí)需綜合考慮探測(cè)深度和分辨率，中心頻率越低，能探測(cè)的深度越深，但是分辨率將會(huì)降低，過低的分辨率會(huì)導(dǎo)致小范圍的缺陷無法探出，因此在滿足探測(cè)深度的基礎(chǔ)上優(yōu)先選用高頻率的天線。結(jié)合本工程塑性混凝土的深度和強(qiáng)度，選用瑞典Radar Team公司的SUBECH0-120MHz天線。

現(xiàn)場(chǎng)采用剖面法進(jìn)行連續(xù)采集測(cè)量，測(cè)線布置于墻頂中心位置，測(cè)量前用油漆線標(biāo)出，測(cè)量時(shí)天線緊貼標(biāo)線正上方，采用測(cè)距輪打標(biāo)測(cè)距定位。

2.3 實(shí)測(cè)圖譜分析與驗(yàn)證

以泵室南側(cè)塑性混凝土防滲墻為例，實(shí)測(cè)圖譜如圖1所示。由實(shí)測(cè)圖譜后處理分析可知，本測(cè)段塑性混凝土防滲墻在距離起測(cè)點(diǎn)2.5m處，反射波同相軸發(fā)生錯(cuò)動(dòng)和畸變，結(jié)合波形圖詳細(xì)分析后推斷本處存在混凝土不密實(shí)現(xiàn)象，高程大概為-6.25～-8.75m范圍內(nèi)；距離起測(cè)點(diǎn)7～8m處，同樣存在著反射波同相軸錯(cuò)動(dòng)和畸變的情況，結(jié)合波形圖和工程分幅施工資料，分析推斷本處為兩幅墻體搭接處，至上而下存在搭接不良的情況。

采用工程鉆機(jī)對(duì)起測(cè)點(diǎn)2.5m處至上而下鉆取芯樣進(jìn)行驗(yàn)證，所取芯樣在高程-6.8～-8.2m段存在疏松、夾泥和孔洞等不密實(shí)現(xiàn)象；對(duì)距離起測(cè)點(diǎn)7～8m兩幅墻體搭接處頂部進(jìn)行挖機(jī)開挖探查，發(fā)現(xiàn)兩幅墻體在開挖深度內(nèi)均未能搭接，墻間間距近0.5m，兩處探查情況均與探地雷達(dá)實(shí)測(cè)圖譜分析結(jié)果一致。后施工單位對(duì)兩處缺陷進(jìn)行了相應(yīng)的處理。

3 結(jié)語

塑性混凝土防滲墻在工程防滲領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，但目前尚無一套完善的無損質(zhì)量檢測(cè)方法。本文將探地雷達(dá)引入塑性混凝土防滲墻質(zhì)量檢測(cè)中，在介紹探地雷達(dá)法基本原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際工程進(jìn)行了應(yīng)用，并對(duì)發(fā)現(xiàn)的疑似質(zhì)量缺陷部位進(jìn)行了鉆芯和開挖探查。通過探地雷達(dá)實(shí)測(cè)圖譜分析結(jié)果和鉆芯開挖探查情況的對(duì)比分析可知：采用探地雷達(dá)法對(duì)塑性混凝土防滲墻進(jìn)行無損檢測(cè)，是一種有效、可行的技術(shù)，具有檢測(cè)準(zhǔn)確度較高，缺陷定位準(zhǔn)確，測(cè)量無損且時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，可以進(jìn)行推廣應(yīng)用。但在實(shí)際缺陷判斷時(shí)應(yīng)結(jié)合地質(zhì)資料和施工資料進(jìn)行綜合分析判斷，并輔以鉆芯取樣或開挖檢測(cè)的方法進(jìn)行最終確認(rèn)。

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基金項(xiàng)目：江蘇省水利廳科技項(xiàng)目（20150816，2016017）