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水电站水库大坝堤防渗漏检测技术应用
房纯纲姚成林贾永梅邓中俊
(中国水利水电科学研究院,中水科技,100038)
【摘要】1998年8月大洪水后,国内外对于堤防渗漏隐患探测技术及仪器的研究与开发普遍重视。由于堤防和土坝结构及其渗漏隐患复杂多变,决定了堤防渗漏隐患探测技术的困难很大和对探测仪器标准要求很高。本文在介绍我国堤坝构造特点后,分析了堤坝渗漏隐患种类及特点、堤坝出险形式和可用于隐患探测的堤坝的物理参数。在此基础上,提出了对探测仪器的要求。根据使用环境的不同特点和对仪器的特殊要求,作者将国内外已经实际应用的堤坝渗漏隐患探测仪器,分为枯水期堤坝隐患(缺陷)探测仪器和洪水期堤防渗漏探测仪器两类分别进行介绍。本文还介绍了现场检测堤防、心墙、混凝土防渗墙的隐患和基础裂缝的实例。最后,对堤坝隐患探测技术应用与发展的有关问题进行探讨。
【关键词】堤坝渗漏隐患探测技术仪器
1概述[1]
我原上,地层一般为二元结构,表面覆盖层较薄,下层为较厚的饱和粉细砂及砂砾石层,堤基极易产生渗漏,严重时出现管涌险情。此外,堤防经历次填筑而成,填土不匀,堤身不密实且存在生物洞穴及其他隐患,每到汛期遇高洪水位,堤脚堤身容易产生管涌、散浸等渗漏险情。及时探明险情,确定渗漏位置,解决人工“拉网式”查管涌的落后方法,对于堤防的除险加固将起到十分重要的作用。
洪水退后,加固沿江堤防,防止以后洪水再度肆掠,是全国和沿江地区的重要任务。在除险加固以前,首先应查明险工险段。一些水毁工程,经由人工查看可以发现;而大量隐藏在堤身和堤基内的隐患,人工巡查不可能发现,只有采用专门研制的仪器设备,精心探测才能发现。查明隐患的位置,有针对性地对重点堤段采取加固除险措施,保证将有限的人力、物力和财力用在最需要的地方,对于提高防洪减灾效果,保证安全度汛是十分重要的。
我国有大坝86000多座,其中大部分是上世纪50~60年代修建的中小型土坝。由于当时施工条件的限制和建成时间久远,这些大坝病险严重,许多成为三类坝。从2007年开始,三年时间,国家投入巨资,对6240座病险坝进行除险加固,消除病害,保证大坝安全运行。对于病险坝内部存在的裂缝、松散区、不均匀区、渗漏通道等各种隐患,只有采用专用仪器设备才能探测清楚。为除险加固工程设计提供可靠依据。
然而,总的来说,目前国内外尚无探测堤防和大坝渗漏隐患的成熟技术和行之有效的仪器[1]。近年来,特别是在1998年洪水后,国内有关部门及一些单位对于堤防隐患探测技术给予高度重视,积极开展了有关技术研究及专用仪器研制,计有:瞬变电磁法、频率域电磁法[4]、高密度电法、探地雷达、表面波法、浅层反射地震法、放射性同位素法等。这些方法在许多大坝和长江、黄河、北江、永定河和洞庭湖、鄱阳湖等堤防上均有一些成功应用的例子。
本文以堤防隐患探测为例进行介绍,其中许多内容也适用于大坝。
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2我国堤防构造的特点
我国堤防长度很长,总长度达26万km,仅长江干堤长度已达3600km。这样长的堤防,无论在洪水期防洪抢险、枯水期除险加固方面,还是渗漏和隐患探测方面,均存在相当大的困难,在世界上也是十分罕见的。我国堤防修筑年代久远,有的堤防从宋代起已经开始修筑,至今已有800多年历史。堤身经历次填筑,土料就地取材,填土不匀,结构复杂,常有树根、秫秸等物埋入堤内,天长地久,腐烂成隐患。此外,我国堤防绝大多数由人工填筑,有的经人工夯实,有的甚至未经夯实,堤身密实度低,普遍存在缺陷,病害种类繁多。
堤防修筑前未作基础处理,基础薄弱。堤防基础一般为二元结构,即上层为几米到十几米厚不透水的覆盖层;下层为十几米到几十米厚透水的沙砾石层和细沙层。堤防建在覆盖层上,二者成为一体,像是一座挡水墙浮在透水的沙砾石上。
3堤防隐患(缺陷)分类
由于堤防修筑质量差、堤身高度不够、经多年水力冲刷带走细颗粒土、基础塌陷造成不均匀沉降和生物侵害等原因,造成堤防存在多种缺陷,或称为隐患。有的隐患存在于堤身内,也有的存在于覆盖层和浅层基础内。当这些隐患发展严重时,遇高洪水位,堤防发生渗漏。通俗地讲,归纳起来,堤防的隐患有3类:(1)洞:蚁穴、鼠洞、烂树根、塌陷产生的空洞以及浅层基础内细颗粒土被冲走形成的孔洞等;(2)缝:纵缝、横缝、斜缝、隐蔽缝、开口缝等;(3)松:密实度低(孔隙率大)或填料为沙土等。
堤防出险的表现形式
由于不同堤段存在的隐患类型不同,高洪水位时,堤防出险有多种表现形式。在此,本文列举常见的几种形式:(1)漫顶:当洪水位高于堤顶时,发生漫顶。为防止漫顶发生,修筑子堤挡水;(2)管涌:常发生在堤脚和基础处,由于水流冲刷带走细颗粒土,留下砾石形成渗漏通道,或在堤内挖鱼塘、种水稻等破坏了覆盖层,使地下高压水上冒,形成管涌。管涌较少发生在堤身处,有时生物洞穴造成堤身管涌。(3)散浸:由于堤身为沙土,密实度小,渗透系数大,高洪水位时,堤身内浸润线抬高,水由堤内坡渗出,形成散浸。(4)滑坡:有基础的原因,也有堤身的原因。基础的细颗粒土被水冲走或黏土基础经水长期浸泡,强度减弱,承受不住堤身压力,产生滑坡。堤身内存在裂缝或经水长期浸泡,内摩擦力降低,也可能出现滑坡。(5)崩岸:形成崩岸的原因复杂,因出险堤段不同而异,目前对崩岸原因有不同解释。洪水期,出现水下顶冲崩岸,有可能掏空堤基,十分危险。近年来,洪水退后,出现多处严重崩岸,河滩后退,严重威胁堤防安全。(6)裂缝:基础不均匀沉降、滑坡等原因使堤身产生裂缝。(7)塌陷:由于堤身存在大蚁穴等缺陷或基础沉降形成塌陷。
5堤防隐患的特点
为了有效地探测堤身和堤基内部缺陷,首先应该了解堤防隐患的特点。这样,才能有的放矢地研究探测方法,研制开发有效的探测仪器。堤防隐患的特点归纳如下:(1)我国堤防长,隐患分布范围广,深浅不知,位置不定,在堤防表面难以发现。(2)隐患种类多。堤身内可能存在
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第3节所列多种形式缺陷。基础内细颗粒土被冲走,形成渗漏通道;黏土基础经水长期浸泡强度降低。(3)与堤身的体积大小和埋深比较,缺陷的体积小,增加探测难度。(4)缺陷种类和性质未知。(5)缺陷部位的物理特性与周围的正常部位相差无几。(6)缺陷部位的某些物理参数值小于周围正常土体的物理参数值(如:电导率等),周围正常土体的物理特性掩盖了异常体,探测时,形成放射医学上称谓的“阴性扫描”。与异常部位特征强的“阳性扫描”或勘探对象性质与围岩不同的物探比较,堤防隐患探测的困难大很多。
6堤防隐患探测的特点
上节所述堤防隐患的特点决定了探测工作的困难程度,对探测技术和探测仪器提出很高要求:(1)灵敏度高,能探测到微弱信号。(2)分辨率高,能探测出体积小、埋深大的目标。(3)速度快。由于堤防很长且体积大,往往一段堤防需要探测几个剖面,隐患普查的工作量很大,探测速度快是很重要的指标。(4)重量轻,便于移动。(5)操作简便,一般技术人员经短期培训能独立操作。(6)探测结果出图快,图像容易识别。
现有的堤防和大坝隐患探测仪器,大多借用物探仪器,不能满足堤防隐患探测需要。为了解决这一国家急需的技术难题,针对各种形式堤防渗漏和隐患的特点,很有必要研制新的专用仪器。
7可用于隐患探测的堤防物理参数
在研究堤防隐患探测技术和研制探测仪器以前,首先应当研究考查由于存在缺陷,堤防的哪些物理量发生变化,并可利用这些变化了的物理量探测出隐患之所在。
(1)电和电磁:堤防存在缺陷和发生渗漏时,筑堤材料和/或基础的电导率(电阻率)发生较明显变化,采用电法和电磁法可探测出电导率异常。(2)声:堤防发生渗漏时,水流声和水与土体摩擦声,可用声发射法检测渗漏通道定位。(3)光:指可见光形成的图像和人工探查。(4)热:由于河水温度低于堤身、堤内坡和堤内地面的温度,发生渗漏时,这些部位的温度低于正常部位的温度,采用直接测温和红外线成像技术可及时发现渗漏部位。(5)振动波:堤防存在缺陷或发生渗漏时,其弹性模量和密实度等参数发生变化,弹性波在病变部位传播时,波速、波形发生改变。表面波和浅层反射地震波均可利用。(6)水流:堤防存在渗漏通道时,利用放射性同位素示踪剂查找渗漏路径和渗漏入口,或者通过测量流场变化,探测渗漏入口。(7)磁:堤防存在孔洞缺陷时,局域磁力发生改变,利用磁力仪可测量这种变化。(8)重力:堤防存在较大缺陷时,密度减小,利用微重力仪可发现缺陷部位。
最后两项是国外专家提出的方法,国内尚未开展这方面工作。
在大多数情况下,当堤防存在隐患和发生渗漏时,在诸多可利用于隐患和渗漏探测的物理参数中,其电导率(电阻率)变化最明显,且易于探测。这是目前广泛采用高密度电法和瞬变电磁法探测堤防隐患和渗漏的原因。
已经被利用的电磁波频率范围及其对应的探测方法如下:
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频率
直流
102Hz103Hz104Hz
107Hz108Hz
探测方法
高密度
电法
瞬变(时间域)电磁法
频率域电磁法
探地雷达
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影响堤身填料和堤基电导率变化的因素十分复杂。将其分类,可归纳为土的因素和水的因素。(1)土的因素包括:①土质:土的组成成分,所含各种成分的比例,各种成分的电导率;②各种成分填料的颗粒级配;③填料的密度(孔隙率)。(2)水的因素包括:①水质:水所含各种化学物质及其比例决定了水的电导率;②含水量:堤身和浅覆盖层的含水量会发生变化,一般情况下,深覆盖层和层基础含饱和水;③水的矿化度:水中化学物质与土所含物质进行化学反应和电化学反应以及土中部分物质溶解于水,都会引起水的矿化度改变,从而,使电导率发生变化。
上述6种因素中的任意1种发生变化,都会影响堤防的电导率。反过来说,当探测到堤防的某处存在电导率异常,可能是上述6种因素中的任意1种或多种发生变化引起的,因而,难以断定确切的原因。这就是物探结果存在多解性的原因。为解决这一理论上存在的难题,物探界常采用联合物探的方法,即采用几种物探方法进行比测,以提高探测结果解释的准确度。在进行探测结果解释时,了解探测现场情况和专家的经验也是十分重要的。
8探测仪器
依据工况和使用环境条件的不同,笔者将探测仪器分为两类:堤防隐患探测仪器和堤防渗漏险情探测仪器。前者主要用于枯水期堤防隐患探测,为堤防除险加固工程提供依据,此类仪器有的也可用于洪水期渗漏通道探测、定位;后者主要用于洪水期堤防渗漏定位探测和险情探查,这类仪器只有在堤防有水条件下才能发挥作用。这些无损探测仪器大多数属于物探仪器。现将国内外已经用于堤防渗漏隐患探测的仪器和有关的成熟技术简介如下:
、隐患探测仪器:
(1)瞬变电磁法(TEM)堤防渗漏探测仪[2、3]
瞬变电磁法又称为时间域电磁法,在一个测站,利用不同时间探测不同深度地层的电导率,当某处电导率出现异常值,则认为该处存在缺陷。该仪器由发射机、发射线圈、接收线圈、接收机和微机信号采集处理系统组成,没有插入地下的部件,可由人工在堤顶迅速移动,也可安装在车上,进行普查。瞬变电磁法属于无损探测,具有高分辨率、高灵敏度、操作简便和探测速度快等优点。国内有的仪器在一个测站工作时间小于30s。沿堤轴的横向位置分辨率为1~5m(可任意设置测站间距),深向分辨率为2~4m。
Palacky[7]等人在加拿大BurkinaFaso地区进行过瞬变电磁法与甚低频电磁法(VLFEM)和直流电阻率法探测地下水对比试验,试验结果表明:在探测速度、经费和准确度等指标方面,瞬变电磁法优于进行对比的其它方法。瞬变电磁法仪器既可用于枯水期隐患探测,也可用于洪水期管涌通道定位探测。
(2)高密度电法堤防渗漏探测仪
由传统地电测量方法发展而来。通过插入地下的AB两个供电电极向地下供直流电,在地下一定范围内,形成一个电场。在AB两个供电电极之间,插入若干测量电极。通过检测测量电极之间的电压,发现地下电场的异常分布,从而,确定堤防的异常部位。依据电极的组合方法和不同的测量方法,高密度电法有3种测量方式:偶极
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—偶极(双偶极)方式、施伦贝尔热方式和温纳尔方式。根据工程情况,可采用任意一种测量方式或几种方式组合。高密度电法的分辨率与瞬变电磁法相仿,前者的探测速度低于后者。
(3)大地电导率仪(频率域电磁法,FEM)[5]
大地电导率仪的仪器组成与瞬变电磁仪大致相同。由于电磁波在地层内传播时存在趋肤效应,大地电导率仪利用改变探测频率,探测不同深度地层的视在电导率,高频探测浅地层,低频探测深地层。大地电导率仪的分辨率低于瞬变电磁仪和高密度电法仪。但是,大地电导率仪可直接测量并显示地层的电导率。探测速度高于高密度电法仪,与瞬变电磁仪相仿。在探测散浸隐患(低密实度区)、地下空洞和铁磁物质方面,该种仪器具有一定优势。
(4)表面波裂缝探测仪
表面波又称为瑞利波,是弹性波的一种。表面波的传播特点是沿介质的表面传播,高频波传入地下的深度小,低频波传入地下的深度大。利用此特点,只要改变激震器的振动频率,就可探测不同深度的地层。可利用的表面波参数有速度、波幅、波形和相位等多种参数,进行综合分析。表面波法测量其横波分量在土中的传播速度,与含水量无关。因而,可计算出土的密度。表面波法探测缺陷深向位置的准确度高于电法和电磁法。其缺点是探测速度太慢。只能在确定某堤段有问题后,作详细探查用。在某些特殊堤段,如:海边高含盐量堤段和钢筋混凝土建筑物等,电法和电磁法具有较大局限性,而表面波法具有独特优势。
(5)探地雷达[5]
1980年代初,发明首批探地雷达(GPR)是为了进行高速公路路面和路基结合缺陷探测。而后,探地雷达逐渐向工程地质勘探发展。20世纪90年代,国内几个单位先后从国外引进探地雷达作为堤防隐患探测用,除个别单位在干旱的北方应用较好外,在黄河、长江和北江流域应用均不成功。探地雷达采用反射电磁波工作原理,普通探地雷达工作频率在120MHz~400MHz,信号动态范围为160dB,探测深度较浅,应用于黏土和南方含水量较大的堤防时,最大探测深度约为2m。因而,普通探地雷达不适合堤防隐患探测用。
然而,探地雷达具有其它仪器不可替代的优点,即探测速度很快,达到每小时几十公里的探测速度。利用探地雷达的这一特点,可进行堤防隐患普查。为此,需要研制专用堤防隐患探测雷达。该雷达工作频率应在30MHz~50MHz,信号动态范围应达200dB。降低工作频率和提高信号动态范围可以增加探测深度,当然,随着频率降低,仪器的分辨率有所下降。
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此类仪器的共同特点是利用堤防渗漏水流的某个特性,进行渗流通道探测、定位。由于渗漏水温明显低于堤内地面、水塘、水田等处的温度,因而,利用其温差探测渗漏的仪器居多。
(1)便携式红外成像渗漏探测仪
使用该仪器可以探测管涌和散浸。特别是在夜间,田野一片漆黑,人工查管涌十分困难,而红外线探测仪可以清楚探知管涌部位低水温,并形成图
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像保存。利用该仪器,只要两人在堤顶上行走,就可探测出堤内任何位置出现的管涌,彻底改变落后的人工拉网式查管涌的被动落后局面。该仪器也可安装在汽车上,沿堤巡查,大大提高探测效率。
(2)直升机载遥感成像系统
该系统由3部分组成:机载成像系统、车载地面信号处理系统和指挥车。与卫星成像系统比较,机载成像系统可以获得大比例尺图像。直升机上,装有红外和可见光两套成像系统,红外成像系统在白天和夜间均可探查管涌和险情,可见光成像系统在白天可拍摄水情、灾情、防洪抢险等各种急需的图像。以上各种图像立即传送到车载地面图像处理系统,将图像作必要的处理、存贮后,立即传送给指挥车。在指挥车内的防洪抢险指挥人员及时获得前方各种图像信息后,以最快速度指挥防洪抢险,赢得宝贵时间,减少损失。如果将来再次发生和20世纪末我国的几次大洪水一样的情况,直升机载遥感成像系统将会发挥巨大作用。
(3)渗漏水温探测仪
当堤身渗透系数增加、浸润线升高,或出现浅层基础渗漏时,在堤防内坡(背水坡)堤脚地下和内坡堤身内温度下降。利用这一渗漏温差现象,可用温度计探测渗漏部位。将半导体温度计制成的专用传感器插入不同堤段堤脚地下或内坡堤身50~100cm深,观测温度是否异常,据此判断该处是否存在渗漏。渗漏水温探测仪具有价廉、轻便、简单、易于操作等优点,对操作人员要求不高,是目前唯一一种能够迅速普及、广泛应用的堤防渗漏探测仪器。
也可将若干温度计联接成自动监测系统,进行重要险工险段渗漏监测。在设计、施工这种系统时,系统各部件的布置和保护,防止意外破坏,保证系统正常运行是十分重要的。
(4)光纤测温堤防渗漏监测系统[6]
与渗漏水温探测仪原理相同。其不同点在于测温敏感元件为测温光纤。沿内坡堤脚挖一条80~100cm深的沟,将测温光纤直接埋入地下,光纤的一端接入光端机,即可监测各段光纤的温度变化情况,从而判断堤防是否出现渗漏。
目前,国外用于大坝渗漏监测的光纤系统的一根光纤长度可达8km;位置分辨率为1m;温度分辨率为~℃。如果将该系统应用于堤防渗漏监测,只需敷设一根光纤,即可监测8km长的堤防渗漏。问题是目前光纤测温渗漏监测系统价格较贵。光纤传感器是21世纪最具有生命力的新型传感器之一。随着光纤测温系统推广应用,光纤传感器及其二次仪表的价格会降低到可以接收的程度,届时,光纤测温渗漏监测系统在堤防和大坝上会得到广泛推广应用。
(5)钻孔渗漏综合探测技术
一般情况下,洪水期不允许在堤防上钻孔。但是,有时堤防出现渗漏时,为了封堵渗漏通道,需要在堤顶钻孔灌浆。通常渗漏通道直径较小,钻孔很难对准渗漏通道位置。在这种情况下,利用已有钻孔,使用放射性同位素示踪技术或其它示踪技术(如:盐水等),在上游位置一排孔投放示踪剂,在下游孔内进行放射性强度或电导率测量,可以帮助准确定位渗漏通道。枯水期,采用示踪法也可进行含水基础渗漏探测。
在不同位置钻孔里或同一钻孔内不同深度位置进行水温测量,也有助于渗漏通道定位。
(6)水下地形仪
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在探测洪水期顶冲崩岸水下地形、抛石护岸位置、护岸堆石形态和查找根石等情况时,均需要使用水下地形仪之类的仪器。目前,较为先进的仪器是多波束仪,该仪器探测深度为5~500m;分辨率为5cm;每只探头上装有101个压电晶体,可发射相同数量超声波束;水平波束宽度为°;水平探测范围150°;垂直波束宽度为°。此外,还有侧扫声纳等,也可用于水下地形探测。
水下探测仪器遇到的共同难题是如何保证在高含沙量水中正常工作。在洪水期,长江的含沙量约为7kg/m3,而黄河的含沙量有时竟高达300~400kg/m3。在水流中进行探测需要解决的另一个技术难题是定位问题。水流常使测船不能按预定测线运动,产生定位误差。近年来,借助GPS系统已经解决了此问题。
(7)渗漏入口探测技术
堤防渗漏入口的形状是多种多样的且在较深的水下,渗漏入口处水的流速可能较低,这种工况增加了探测难度。近年来,国内已采用了下述渗漏入口探测技术:电场式渗漏探测装置。当渗漏发生时,渗漏入水口处流场发生变化。通过测量电场的方法测量流场变化,从而,发现渗漏入口。
(8)放射性同位素吸附法
在水中均匀撒布放射性同位素示踪剂。在正常情况下,河床(湖底)吸附的放射性同位素浓度基本相同。当某处存在渗漏入口,较多的水流流入渗漏入口,入口处的土体比正常部位土体吸附较多的放射性同位素。当探测出某处放射性较强时,就可判断该处为渗漏入口。此方法在流动的水中,需要太多的放射性同位素,价格昂贵,不适用。在相对静止的水中,如:水库,应用效果显著。
(9)小流速仪
将双向小流速仪放在靠近水底部位,查险人员在堤顶上操作小流速仪沿水底扫描,当发现某处流速和流场出现异常时,怀疑该处存在渗漏。
9现场应用实例
1999年1月本单位在湖南省岳阳县进行了洞庭湖麻塘垸大堤和大毛家湖城防大堤进行了枯水期渗漏隐患探测。探测采用本单位研制的SDC-2型堤坝渗漏探测仪和引进的EM34-3型大地电导率仪进行比测。在3座大堤上各选择3段有代表性的堤段进行探测,测线总长,探测深度为0~60m。探测时对堤身、堤脚、覆盖层和基础分层进行探测。探测结果表明整个大毛家湖大堤电导率低,孔隙率大,高洪水位时会出现全面散浸,并有5处存在管涌隐患。7、8月洪水期上述隐患部位均已出险,验证了枯水期渗漏隐患探测结果是正确的。
为了对探测结果进行对比验证,测试堤段选择在以前探测过的大毛家湖大堤桩号0+450~0+900段。探测深度为0~30m,。图中显示桩号大于0+800堤段直到0+900处电导率降低。经过1999年7、8月特大洪水,该段堤身和基础遭到严重损坏,最严重处发生在桩号0+850~0+870段。
+450~0+900段SDC-3型堤坝渗漏探测仪探测结果
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探测工作结束后,将探测结果与1998年和1999年夏季洪水期堤防渗漏情况逐段进行核对验证。结果表明:堤防隐患和渗漏探测结果与两年洪水期堤防渗漏情况完全符合。有关单位表示这两次探测结果将用于指导今后堤防防洪加固工程。
福建省某水库自2006年完成大坝安全自动化监测系统后,发现桩号0+167断面坝下游坡面75平台渗压计水位高于90平台渗压计水位。水库管理单位请有关单位采用物探方法检测及专家论证,得出两种不同意见:(1)心墙在高程81以上填料比较疏松,且防渗心墙后反滤层在高程81以上失效,造成坝体出现渗漏现象;(2)下游坡面75平台渗压计高水位是由于大坝右岸异常绕坝渗流所致。
为了进一步分辨上述两种意见哪种接近实际情况,水库管理单位邀请本单位进行复测。对心墙质量检测采用的仪器是特制的大功率探地雷达。检测从坝头开始,沿坝轴线进行,测站间距为。
现将部分检测结果例举如下。~。由这些图可以看到坝体内的细部结构,~8m(~97)范围内,桩号0+037~0+040、桩号0+061~0+066、桩号0+115~0+122、桩号0+194~0+197、桩号0+207~0+209、桩号0+215~0+219、桩号0+261~0+268、桩号0+270~0+274等区域内图形出现反相,表明这些区域内的填料存在不均匀现象。如图中红虚线圈示范围。在高程97以下,心墙没有见到异常信号,表明心墙的完整性比较好,没有出现疏松现象。
图探地雷达在坝顶0+097~0+127检测结果
异常区
异常区
0-
深度(m)
98
104
100
100
122
桩号(m)
图探地雷达在坝顶0+037~0+067检测结果
异常区
异常区
0-
深度(m)
38
44
50
56
62
桩号(m)
1
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图探地雷达在坝顶0+187~0+217检测结果
异常区
异常区
异常区
0-
深度(m)
188
194
200
206
212
桩号(m)
图探地雷达在坝顶0+247~0+277检测结果
异常区
异常区
0-
深度(m)
248
254
260
266
272
桩号(m)
景洪水电站位于云南省澜沧江下游河段,西双版纳傣族自治州境内。景洪水电站枢纽工程有挡水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物、厂房及升压变电设备、通航建筑物组成。拦河坝为碾压混凝土重力坝,坝高110m,坝顶高程612m。正常蓄水位602m×108m3。工程建设分二期导流,一期围堰束窄河床过流施工右岸一期工程,二期围堰截流后由坝体预留缺口和底孔导流,施工左岸厂房等建筑物。
二期围堰在截流后,由山东水利工程总公司泰安灌浆公司在上下游围堰进行了高喷防渗墙施工。防渗墙施工完毕,基坑排水时发现上、下游围堰靠近堰脚处均存在集中渗漏点,渗漏量2000~2500m3/h。渗漏点的存在不仅阻碍基坑的开挖,排水工作量的增大,还时刻危害着围堰的基础稳定和安全度汛,延误工期。
为了准确探测定位围堰的渗漏部位,利用瞬变电磁仪和大地电导率仪在下游围堰堰顶进行普查,在有异常的地方进行详查。在下游围堰堰顶防渗墙的迎水面布置1条测线、坝轴线(防渗墙顶)1条测线、背水面布置1条测线,测线长150m(0+~0+)。
。纵坐标表示由堰顶计算的深度,横坐标表示由纵向围堰左边沿计算的桩号。图A叠加了高喷防渗墙施工纵剖面图,以便准确确定渗漏部位的坐标位置,为灌浆封堵提供准确数据。由图A可以看出在下游围堰桩号0+083~0+093、深度在40~55m的高喷墙内存在电阻率异常区,提示可能存在渗漏区。在桩号0+093~0+103、深度在60~70m的基岩里存在多处电阻率明显异常区,提示可能存在严重渗漏区域。
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高喷墙
图景洪水电站下游围堰渗漏检测结果
(A)沿下游围堰轴线检测结果
(B)距下游围堰轴线3m处平行于轴线的检测结果
为了验证探测结果,并为封堵渗漏作准备。施工单位在下游围堰防渗墙顶桩号0+83~0+113范围内钻了5孔井,其中4口井出水。验证了探测结果的准确性。
该项工程围堰堵漏施工从2005年7月开始,进行了3个多月。按照作者探测结果布置钻孔位置,共完成钻孔及灌浆83个孔,其中上游围堰27孔,下游围堰56孔。所耗水泥,其中纯灌水泥总量,灌路孔容总量,膨润土总量。经过测试,上游围堰渗水量在600~700m3/h之间,比开灌前的渗水量降低了约60%;下游围堰渗水量在1000m3/h左右,比开灌前的渗水量降低了约75%,基本达到了堵漏灌浆的要求,效果明显。
为了给哈尔滨市提供第二供水源,需要上游对某水库进行除险加固工程。在进行除险加固工程设计之前,该水库管理单位邀请我院对大坝内部隐患进行全面检测。该水库在建坝初期对坝基进行过防渗处理,在桩号0+217以右采用粘土截水槽结合固结与帷幕灌浆处理的联合防渗措施,在桩号0+217以左采用截水槽防渗。
水库建成后,发现一些渗漏问题:桩号0+164和0+184断面上,下游测压管水位高于上游测压管水位;心墙与溢洪道左边墙接触部位出现渗漏现象;基础断裂带出现渗漏现象等。
采用大地电导率仪EM34-3在马道上进行坝后基础渗漏探测。。在桩号0+124~0+178和桩号0+258~0+384范围内电导率值在正常范围内,没有明显渗漏现象。但是在桩号0+178~0+258范围内测线和30m测线均出现严重异常现象,说明该处存在断裂带,宽度约为