(湖南宏禹工程集團有限公司，湖南 長沙 410007)

注漿是解決水利水電工程漏水的首選方法之一，但因不能準確地確定漏水通道，常采用均布孔方法進行布孔，導致鉆孔數(shù)量大幅增多。為避免出現(xiàn)無效鉆孔過多的問題，許多學者研究了先物探后鉆孔注漿的方法。常用于探測地下透水通道的方法主要有高密度電阻率法、激發(fā)極化法、瞬變電磁法和地面核磁共振法等。但隨著科技的發(fā)展，次聲波檢漏法和等值反磁通瞬變電磁法在探測地下水通道方面展現(xiàn)了施工效率高、操作輕便、精準度相對較高等優(yōu)勢。

這兩種方法的原理如下：次聲波檢漏法[1]是將對次聲波反應靈敏度很高的檢波器置于擬定帷幕線的施工點上，然后將輸出端口連接轉(zhuǎn)換器，再連接示波器的方法。示波器采用較為直觀的萬能表，以萬能表上電壓數(shù)值的高低顯示地下可能滲漏水量的大小和位置。沿帷幕軸線一個點一個點地進行檢測，對滲漏通道的可能位置進行初步判斷。次聲波檢漏法對地下水通道的探測是主動測量，其原理是將地下水流經(jīng)透水通道時產(chǎn)生的次聲波，傳至地面的檢波器，引起檢波器中的感應片振動。檢波器將振動能轉(zhuǎn)化為電流信號，經(jīng)濾波放大之后，由萬能表顯示數(shù)據(jù)。其測量效率高，結(jié)構(gòu)簡單、輕便，可對信號主動測量，可靠性較高。

等值反磁通瞬變電磁法[2]是采用雙線圈源建立一次場零磁通接收平面來消除一次場對接收線圈的影響，以觀測到地下純二次場響應的瞬變電磁法，該方法可以提高瞬變電磁探測準確度，縮小淺層盲區(qū)，能夠在狹小工區(qū)野外施工，具有測點數(shù)據(jù)的可重復性較好等優(yōu)點。

本文以青龍溪水庫除險加固工程為例，分別對風化的板巖地基進行探測，通過對比物探檢測數(shù)據(jù)和注漿量數(shù)據(jù)，驗證物探試驗的效果，并論證在該類地層條件下所選方法的優(yōu)缺點。

1 工程概況

青龍溪(屬于沅水二級支流)水庫位于辰溪縣長田灣鄉(xiāng)巖橋坪村，是一座以灌溉為主，兼顧防洪、養(yǎng)殖等綜合效益的小(2)型水庫工程。水庫設(shè)計灌溉面積500畝，保護人口1000人，保護耕地1100畝。水庫正常蓄水位127.00m，正常庫容50.4萬m3，總庫容61.8萬m3。大壩為黏土心墻壩，壩頂高程130.0m，最大壩高32.0m，壩頂軸線長67m，壩頂寬5.0m。

壩址區(qū)出露地層主要為震旦系上統(tǒng)淺變質(zhì)的板巖、砂質(zhì)板巖，風化層裂隙發(fā)育，巖體破碎，透水性強。壩區(qū)地下水主要有松散層孔隙水、基巖裂隙水兩類，以大氣降水補給為主。庫區(qū)地下水位高出被處理地基10余米，壩右岸后側(cè)漏水量約為3000m3/d，主要為壩基漏水，深度范圍為20～50m之間。

在水庫建成之后，存在壩體漏水、部分壩段壩身變形、原涵管封堵不徹底等問題，導致水庫只能降低水位運行，需要進行除險加固處理。

2 測試方法

2.1 次聲波檢漏法

次聲波檢漏法布點方式：布點間距為2m，沿帷幕軸線在地表進行布點。

探測時，在標記的點位上，插上檢波器，然后連接檢波器、轉(zhuǎn)換器和萬能表后，待萬能表上數(shù)據(jù)顯示穩(wěn)定后，在排除可能噪聲工況下，讀算并手工記錄最大值。測完一個點后，移至下一個點，測點時長約90s/點。

2.2 等值反磁通瞬變電磁法

本次采用“HPTEM-08高精度瞬變電磁系統(tǒng)”開展探測工作。數(shù)據(jù)采集主要參數(shù)：發(fā)送電壓12V，發(fā)送電流10A；天線裝置上、下發(fā)送線圈直徑0.6m，間距0.4m；接收線圈直徑0.5m，接收等效面積200m2；發(fā)送頻率50Hz，關(guān)斷時間0.04ms，疊加周期為1000次。

布點間距與次聲波檢漏法相同，均為2m，沿帷幕軸線布點。探測時，通過移動線圈，記錄數(shù)據(jù)，單點時長為約60s/點，見圖1。

圖1 等值反磁通瞬變電磁法現(xiàn)場測試

3 注漿方法及處理結(jié)果

a.施工方法：在基巖中采用自上而下分段阻塞純壓式灌漿方法。

b.處理深度范圍：從壩基基巖接觸面至進入透水率小于5Lu地層5m。

c.布孔分序及間距：采用單排孔，孔間距為1.0m。按三序孔施工，先Ⅰ序后Ⅱ序，再Ⅲ序施工。

d.鉆孔與注漿施工工藝：?鉆孔：成孔直徑為91mm，采用清水鉆孔成孔；?注漿：灌漿壓力為1.0～1.5MPa；?注漿材料為黏土水泥漿，流動度為250mm；?結(jié)束標準：達到小于1L/min，繼續(xù)灌注30min結(jié)束。

e.工程處理效果：施工共完成帷幕注漿近3000m，注漿總漿量約3200m3。施工結(jié)束后，青龍溪水庫滲漏量由原來的3000m3/d減少到現(xiàn)在的3m3/d。下游壩坡處漏水點，在帷幕灌漿施工后，沒有再出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象，見圖2～圖3。

圖2 施工前后三角堰測水量記錄照片

圖3 施工處理前后漿砌石中漏水照片對比

4 物探結(jié)果及其與注漿量對比分析

4.1 次聲波檢漏法測試結(jié)果

不同孔號采用次聲波檢漏儀測試的電壓信號結(jié)果見表1。

根據(jù)儀器廠家的說明書，當測量數(shù)值小于3.0mV時，所測數(shù)據(jù)可能是外界噪聲所引起，不作為異常數(shù)據(jù)點；當數(shù)據(jù)大于3.0mV時，可作為異常數(shù)據(jù)點，說明地下可能存在透水通道。由表1中數(shù)據(jù)分析可知，28～84號孔數(shù)據(jù)均大于3.0mV，可能存在一個較寬的透水帶，尤其集中于58～76號之間，寬18m。這一點與現(xiàn)場地質(zhì)資料分析較吻合。

表1 不同孔號、采用次聲波檢漏儀測試的電壓信號結(jié)果

4.2 等值反磁通瞬變電磁法測試結(jié)果

測完數(shù)據(jù)后，采用“HPTEM-08”系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理軟件對采集數(shù)據(jù)進行反演,得到剖面電阻率等值線斷面，見圖4。

圖4 等值反磁通瞬變電磁測試斷面 (單位：m)

從圖4可以看到，在8～14號孔位置的16～29m、35～40號孔位置的17～36m、48～58號孔位置的27～35m、65～78號孔位置的18～38m存在低阻異常，可能為充水裂隙或者導電性較好的物質(zhì)等；據(jù)圖初步判斷，在48～58號孔位置的27～35m，可能為未封堵的老涵洞。

4.3 注漿量與物探結(jié)果對比分析

注漿過程中，因前序孔對后序孔的注漿量影響比較大，為降低注漿的交互影響，將相鄰三孔注漿量的平均值作為中間孔注漿量的代表值。雖然注漿量大小與透水通道裂隙大小并沒有直接的線性關(guān)系，但是仍可對通道透水量的大小進行定性反映，與物探數(shù)據(jù)進行對比與分析。

4.3.1 注漿量與次聲波檢漏法探測結(jié)果對比分析

將注漿量和次聲波檢漏法在相同位置的數(shù)據(jù)進行繪圖，得到結(jié)果如圖5所示。

從圖5可以看到，次聲波檢漏法探測的異常數(shù)據(jù)(大于3mV)結(jié)果集中于26～84號孔，這些孔的注漿量均大于20m3/孔，說明在次聲波檢漏法探測的異常數(shù)據(jù)點，其下部巖層中可能存在有較大的吸漿通道，這些吸漿通道可能是透水通道，因此，對異常數(shù)據(jù)點進行鉆孔、注漿是有必要的。圖5還顯示，46～84號孔的次聲波檢漏法探測異常數(shù)據(jù)和注漿量變化成正相關(guān)性。不過同時也看到在10～26號孔間，注漿量也相對較大，但次聲波檢漏法探測的數(shù)據(jù)卻顯示沒有異常，這可能是因為壩體漏水主要在右岸，10～26號孔處于左岸，雖有裂隙，但水流速度可能很低，導致測量的數(shù)據(jù)沒有顯示異常。

綜上所述，基于次聲波檢漏方法是主動進行數(shù)據(jù)測量，當探測到有異常數(shù)據(jù)時，可以在該點進行鉆孔與注漿。如果探測的數(shù)據(jù)沒有異常，可在后續(xù)實施過程中重復測試或利用其他物探手段進行相互驗證。

圖5 注漿量與次聲波檢漏法探測結(jié)果對比

4.3.2 注漿量與等值反磁通瞬變電磁法探測結(jié)果對比分析

等值反磁通瞬變電磁法測試的低阻異常點，可能為充水裂隙或者導電性較好的泥質(zhì)充填物等，其與透水通道大小和是否流動和注漿量不一定有直接關(guān)聯(lián)。

對圖4中90～150號異常點進行鉆孔、注漿施工之后，鉆孔時回水正常，注漿量均在3m3/孔以內(nèi)。對于圖4中0～90號孔之間的8～14號孔、35～40號孔、48～58號孔、65～78號存在的低阻異常，在圖5中均顯示注漿量相對較多，但圖中沒有明顯異常反應的18～20號、32～34號、58～60號單孔注漿量也相對較多，并且在注漿過程中，從壩后出現(xiàn)跑漿現(xiàn)象。從深度來看，8～14號孔、35～40號孔、48～58號孔、65～78號中存在的低阻異常位置與實際吸漿量的孔段位置差異較大，這里不再詳舉。此外，經(jīng)鉆孔驗證的未封堵老涵洞位置處在32～34號間，也與物探結(jié)果處于48～58號孔相距甚遠，明顯有誤。

綜合上述結(jié)果，說明采用等值反磁通瞬變電磁法測試的低阻異常點對鉆孔有一定的指引作用，但從注漿量來看，注漿量與物探的異常點沒有呈現(xiàn)一致的正相關(guān)性。

5 結(jié) 語

a.采用次聲波檢漏法和等值反磁通瞬變電磁法確定工程整體透水通道的位置，可以縮小帷幕注漿布孔范圍，減少工程量。

b.采用次聲波檢漏法得到異常點數(shù)據(jù)的孔號，可以作為鉆孔的布孔依據(jù)，其數(shù)據(jù)的大小與注漿量具有一定的正相關(guān)性。采用等值反磁通瞬變電磁法得到的低阻異常點，應結(jié)合地質(zhì)條件和其他物探手段一起進行分析，然后再進行布孔定位。

c.隨著注漿工程施工的推進，漏水通道也將不斷變化，建議在注漿過程中，隨工程的進展開展物探工作，這樣可進一步減少地下透水通道的存在概率。