李夢(mèng)龍

(遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000)

瀝青混凝土心墻堆石具有心墻碾壓過(guò)程較為簡(jiǎn)單方便、帷幕灌漿量少、抗震性能強(qiáng)的特點(diǎn)，常被應(yīng)用在天然防滲建筑材料匱乏的地區(qū)[1]。但受填筑分層較多、階梯型結(jié)構(gòu)分層復(fù)雜、施工過(guò)程控制難度較大以及工后不均勻沉降等問(wèn)題影響，大壩滲漏是該壩型無(wú)法回避的缺點(diǎn)[2-3]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)有該壩型的大中型水庫(kù)近百座，由于瀝青混凝土心墻防滲體出現(xiàn)質(zhì)量缺陷導(dǎo)致的水庫(kù)滲漏問(wèn)題常有發(fā)生。其結(jié)果不僅影響水庫(kù)正常蓄水，而且長(zhǎng)期滲流導(dǎo)致的細(xì)顆粒介質(zhì)流失，會(huì)造成嚴(yán)重的滲流穩(wěn)定問(wèn)題，嚴(yán)重的可引起局部壩體塌陷進(jìn)而威脅大壩穩(wěn)定與安全[4]。如何快速準(zhǔn)確地確定滲漏部位是保證大壩穩(wěn)定安全同時(shí)節(jié)省滲漏加固成本的關(guān)鍵問(wèn)題[5]。

目前，常用的滲漏檢測(cè)方法主要為鉆探方式(壓水試驗(yàn)、示蹤試驗(yàn))及物探方法(電法、探地雷達(dá)、超聲波等)[6]。由于儀器誤差及人為誤差的雙重作用，往往單一的檢測(cè)結(jié)果具有不可靠性。本文以三座店水庫(kù)為例，檢測(cè)過(guò)程中采用多種方法相互驗(yàn)證、相互校準(zhǔn)大幅度提升檢測(cè)精度，從而快速獲取較為可靠的結(jié)果。

1 項(xiàng)目概況

三座店水利樞紐工程位于內(nèi)蒙古赤峰市境內(nèi)西遼河上游老哈河水系英金河支流陰河下游，赤峰市松山區(qū)初頭朗鎮(zhèn)三座店村上游0.5km處，距赤峰市城區(qū)35km。該樞紐工程為大(2)型工程。樞紐工程于2005年6月開(kāi)工建設(shè)，2009年8月1日下閘蓄水，水庫(kù)長(zhǎng)期處于滲漏狀態(tài)導(dǎo)致運(yùn)行水位一直低于死水位。2010年及2015年曾兩次針對(duì)左右壩肩進(jìn)行滲漏補(bǔ)強(qiáng)灌漿，兩次灌漿的處理都未取得明顯的防滲效果，滲漏問(wèn)題一直沒(méi)有得到解決。

2 檢測(cè)方法及思路

根據(jù)大壩結(jié)構(gòu)及滲漏特點(diǎn)，檢測(cè)主要采用水位觀測(cè)、流速測(cè)定、孔內(nèi)成像及示蹤試驗(yàn)的綜合檢測(cè)方法。檢測(cè)孔內(nèi)穩(wěn)定水面以上部分滲漏現(xiàn)象便于直觀觀測(cè)，檢測(cè)過(guò)程中主要進(jìn)行孔內(nèi)成像，而水下部分滲漏具有隱蔽性，不易通過(guò)直觀現(xiàn)象判斷滲漏情況，檢測(cè)過(guò)程中采用了上述4種方式相互印證，進(jìn)行綜合分析判斷。由于水庫(kù)整體檢測(cè)工作量較大，本文選取具有代表性的Ⅱ-Ⅱ′檢測(cè)斷面進(jìn)行介紹，其檢測(cè)工作具體布置如下。

2.1 鉆孔布置

防滲墻上下游距離心墻1.0m處各布設(shè)1個(gè)鉆孔(K1、K2)，下游馬道布設(shè)2個(gè)鉆孔(K3、K4)，鉆孔傾角小于2°。其中K1作為示蹤試驗(yàn)投源孔，K2作為流速測(cè)定及孔內(nèi)成像實(shí)驗(yàn)孔，K3及K4作為示蹤試驗(yàn)觀測(cè)孔(見(jiàn)圖1)。

圖1 Ⅱ-Ⅱ′檢測(cè)斷面鉆孔平面布置

2.2 水位觀測(cè)

檢測(cè)孔完成后，定期對(duì)全部鉆孔進(jìn)行水位統(tǒng)測(cè)，繪制區(qū)域流場(chǎng)圖及壩軸線剖面水位圖，用于確定工程區(qū)地下水流異常部位。

2.3 流速測(cè)定

采用流速測(cè)定儀對(duì)鉆孔水面以下部位進(jìn)行定點(diǎn)流速測(cè)定，垂向上間距1m，流速較大部位則加密至0.5m；利用追蹤軟件AquaLITE識(shí)別和測(cè)量膠體顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，測(cè)定真實(shí)流速。

2.4 孔內(nèi)成像

采用孔成像儀對(duì)檢測(cè)孔進(jìn)行觀測(cè)，主要分析PVC管內(nèi)壁雜質(zhì)富集情況以及孔內(nèi)水流紊亂情況，可以較為直觀地復(fù)合地下水流速測(cè)定結(jié)果。

2.5 示蹤試驗(yàn)

向防滲墻上游鉆孔投入示蹤劑(食鹽)，在防滲墻下游多個(gè)鉆孔內(nèi)，測(cè)定其電導(dǎo)率，繪制時(shí)間—濃度曲線，確定上下游地下水連通性。

3 分析與結(jié)果

根據(jù)水庫(kù)運(yùn)行期間K1斷面處埋設(shè)的滲壓儀出現(xiàn)異常，現(xiàn)場(chǎng)水位觀測(cè)資料顯示，該部位水位略微高于兩側(cè)壩下觀測(cè)孔水位，因此將該部位為重點(diǎn)檢測(cè)部位。

3.1 水面以上部分

根據(jù)壩體滲漏特點(diǎn)，此次檢測(cè)將心墻裂縫以下過(guò)渡料劃分為壓力滲流帶、垂向滲流帶及飽和滲流帶。

根據(jù)K2鉆孔孔內(nèi)成像結(jié)果，穩(wěn)定水位(686.93m)以上高程686.582m處，PVC花管周邊孔洞內(nèi)地下水呈噴射狀涌入孔內(nèi)，其下部30cm內(nèi)花管周邊孔洞并未發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象，其滲漏現(xiàn)象符合人為劃定的區(qū)域，因此可以判斷686.582m左右滲漏嚴(yán)重，心墻存在拉裂可能(見(jiàn)圖2)。

圖2 水面以上部分孔內(nèi)成像結(jié)果

3.2 水面以下部分

根據(jù)孔內(nèi)成像結(jié)果，水下部分高程681.00～682.00m出現(xiàn)粒子運(yùn)動(dòng)非常紊亂的跡象，水下部分高程675.50m處，管壁附著物呈放射狀匯聚于下游部位孔洞，同時(shí)伴有懸浮物被吸著于孔壁之上。對(duì)比流速測(cè)定曲線，可以看出在高程681.00～682.00m及674.00～677.00m之間存在明顯的突變點(diǎn)，該部位流速高于其他部位，同時(shí)根據(jù)膠體粒子捕捉窗口，可以看到膠?？焖俅┻^(guò)，其流速已超過(guò)儀器測(cè)量范圍，477.00～681.00m之間主要以垂向流為主，綜合以上分析，水下部分681.00～682.00m及674～677.00m存在較強(qiáng)滲漏(見(jiàn)圖3)。

圖3 水面以下部分孔內(nèi)成像及流速測(cè)試對(duì)照結(jié)果

結(jié)合流速測(cè)試及孔內(nèi)成像結(jié)果，選取K1作為投源孔進(jìn)行了兩次分段式示蹤試驗(yàn)。試驗(yàn)參數(shù)見(jiàn)表1，結(jié)果見(jiàn)圖4。

表1 Ⅱ-Ⅱ′檢測(cè)斷面K1孔投源試驗(yàn)參數(shù)

圖4 觀測(cè)孔電導(dǎo)率—時(shí)間關(guān)系曲線(K1投源孔)

根據(jù)示蹤試驗(yàn)結(jié)果，第1次試驗(yàn)中K4鉆孔內(nèi)地下水電導(dǎo)率在投源后逐步上升，由初始值380μS/cm逐步增大至520μS/cm左右，因此可以確定ZK3鉆孔高程670.00m以上部位與下游存在聯(lián)通通道；第2次試驗(yàn)中K3、K4鉆孔內(nèi)地下水電導(dǎo)率基本無(wú)變化，ZK3鉆孔高程670.00～655.00m以上部位與下游不存在聯(lián)通通道。

結(jié)合流速測(cè)試、孔內(nèi)成像及示蹤試驗(yàn)結(jié)果，可以確定Ⅱ-Ⅱ′檢測(cè)斷面681.00～682.00m及674.00～677.00m 存在較強(qiáng)滲漏。

4 處理方案及檢測(cè)效果

通過(guò)以上方法對(duì)大壩整體進(jìn)行檢測(cè)后，確定樁號(hào)0+050～0+115、0+410～0+435、0+475～0+530及0+260～0+330心墻部位及心墻與防滲墻接觸部位滲漏嚴(yán)重。2018年在心墻上游針對(duì)以上各部位采用雙排旋噴樁灌漿的方式進(jìn)行滲漏處理，處理過(guò)程中下游滲漏量急劇減少，截至到2018年10月防滲灌漿后期，壩下明流全部消失。滲流效果對(duì)比見(jiàn)圖5。

圖5 灌漿效果對(duì)比

5 結(jié)論與討論

采用流速測(cè)試、孔內(nèi)成像及示蹤試驗(yàn)的綜合檢測(cè)方法，針對(duì)瀝青混凝土堆石壩滲漏部位確定，具有快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)。三座店水庫(kù)的應(yīng)用成果，驗(yàn)證了此方法的合理性及可靠性。各種檢測(cè)結(jié)果的一致性，提高了檢測(cè)結(jié)果的精度，削減了由于檢測(cè)精度及施工工期等問(wèn)題產(chǎn)生的水庫(kù)滲漏的處理成本，此方法可以為其他地區(qū)該壩型的滲漏檢測(cè)工作提供解決思路，為滲漏處理方案的制定提供基礎(chǔ)支撐。