卧虎山水库大坝防渗墙质量检测与评价

高 敏，万 海，郑茂海

（1.山东水利工程总公司,山东 济南 250014;2.山东省水利科学研究院,山东 济南 250013）

卧虎山水库是一座具有防洪、灌溉和城市供水功能为一体的大型水库。枢纽工程由大坝、放水洞和溢洪道等组成。大坝为黏土宽心墙土石混合坝，最大坝高约37.0 m，大坝总长985.0 m，大坝坝基为砂层，厚3.0～12.2 m，坝下齿槽宽10 m，部分坝段宽3.0 m，其下为寒武系页岩。115.00 m平台以下从大坝右岸0+000到大坝左岸溢洪道铺盖齿墙0+980.50处的坝体和坝基覆盖层采用混凝土防渗墙处理，防渗墙厚0.40 m，混凝土防渗墙的抗压强度R28≥15 MPa，弹性模量 E＜2×104MPa， 渗透系数 K＜（1～9）×10-8cm/s，抗渗等级为W8。

为了正确评价地下防渗墙的施工质量，需要对防渗墙的结构完整性、防渗能力、弹性模量及强度进行检测。结构完整性通过物探方法进行检测，防渗能力通过现场压水试验确定，弹性模量及强度通过取芯进行室内检测。防渗墙质量评价最直接的方法为钻孔取芯，但此法为局部破损性检测方法，而且是单点检测，不具有代表性。物探法（地质雷达法）是一种无损检测的方法，可以快速、大范围对防渗墙进行全断面扫描，以判断墙体的结构完整情况及缺陷，然后再根据缺陷的位置布置钻孔进行取芯和钻孔电视检测，可以更加直观地观察缺陷部位的情况，同时可通过钻孔对墙体进行压水试验以检验防渗性能。

1 地质雷达法

1.1 工作原理及仪器设备

探地雷达是利用高频电磁波以宽频带短脉冲形式，由地表面通过雷达发射天线传入地下，经过地下介质内部目标物的反射后返回地表，被接收天线所接收，并将电磁信号经转换输入电脑形成一幅雷达剖面图，通过对图像的分析和解释来揭示地下介质的存在状态。

本工程检测采用瑞典生产的RAMAC探地雷达，主机型号为CUII型，采用50 MHz RTA非屏蔽天线，工作时采用点测方式，测点距为0.5 m，采样频率445 MHz，采集时窗297~521ns，128次自动叠加。

1.2 数据处理和分析

探地雷达探测资料的解释包括两部分内容，一为数据处理，二为图像解释。由于地下介质相当于一个复杂的滤波器，介质对波的不同程度的吸收以及介质的不均匀性质，使得脉冲到达接收天线时，波幅减小，波形变得与原始发射波形有较大的差异。另外，不同程度的各种随机噪声和干扰，也影响实测数据。因此，必须对接收信号进行适当的处理，以改善资料的信噪比，为进一步解释提供清晰可辨的图像。

图像解释即识别异常，这是一个经验积累的过程，一方面基于探地雷达图像的正演结果，另一方面由工程实践成果获得。只有获得高质量的探地雷达图像并能正确地判别异常才能获得可靠、准确的地质解释结果。对于异常的识别应结合已知到未知，从而为识别现场探测中遇到的有限目标体引起的异常，以及对各类图像进行解释提供依据。

根据以上标准对探地雷达图像进行分析解释。图 1、 图 2 分别为 0+003～0+693、0+930～0+792 段防渗墙探地雷达图像。处理图像中横向距离代表天线的行程，左侧是雷达波在地下介质中的双程走时，右侧是处理换算后的探测深度。

1）图1中存在明显有规律的波形上凸干扰异常，根据现场记录资料分析认为此异常是由坝顶照明线杆的影响所造成的，剔除外界干扰因素的影响。雷达图像色谱是均匀的，分析认为该段墙体混凝土密实性较好，墙体连续较好，不存在断墙、小墙及混凝土离析现象。图像中在深度15~20 m存在一反射异常界面，推测认为是防渗墙墙底部界面的反应。

2）图2上标注有明显的耦合干扰异常，在干扰异常后面图像顶部同样存在明显的雷达波层面反射异常，经分析认为是防渗墙顶部土工膜固埋二期混凝土浇筑钢模板所造成的地面干扰。

通过对异常的识别，剔除外界干扰因素的影响，可以看到雷达图像其他部位色谱变化轻微，分析认为防渗墙完整性较好，不存在断墙、小墙、落淤和混凝土离析等缺陷。图1下部防渗墙底部存在一层界面反射，图2防渗墙底部界面不明显。

2 智能钻孔电视成像检测法

2.1 工作原理及仪器设备

本工程所用钻孔电视成像仪为武汉长盛工程检测技术开发有限公司研制的JL-IDOI(A)型智能钻孔电视成像仪。摒弃现有的钻孔电视视频采集卡、钻孔电视控制器、笔记本电脑与钻孔电视探头组合的系统结构模式和剖面图人工编辑模式，而采用先进的DSP图像采集与处理技术，系统高度集成，探头全景摄像，剖面实时自动提取，图像清晰逼真，方位及深度自动准确校准，可对所有的观测孔全方位、全柱面观测成像（垂直孔/水平孔/斜孔/俯、仰角孔）。

2.2 数据处理和分析

根据雷达检测结果、现场浇筑情况及业主意见，分别对4#、79#、113#等3个槽孔钻孔进行数据采集。因篇幅受限，文章仅对79#槽孔采集到的部分数据进行处理、整合，去除干扰信号得到图像。

通过对钻取芯样和孔中电视成像分析，得出如下检测成果：1）钻孔取芯发现混凝土防渗墙芯样为青灰色-灰色，芯样大多呈长柱状，局部呈短柱状，其中长度大于10cm的芯样占75%，混凝土结构密实，没有发现混凝土夹泥、离析等现象；2）钻孔电视图像显示混凝土防渗墙结构完整性较好，混凝土密实均匀，没有发现断墙、小墙、夹泥、离析等质量缺陷，仅局部位置发现有少量小气孔，顶部近30cm厚的墙体为暂未清除的浮浆。

3 压水试验

结合钻孔电视所钻孔，分别对4#、79#和113#等3个槽孔做压水试验，以检验混凝土墙的渗透系数。压水试验是用栓塞将钻孔隔离出一定长度的孔段，并向该孔段进行压水，根据压力、流量和试验段的长度计算混凝土的渗透系数。

从压水试验结果来看，防渗墙渗透系数在（0.28～0.73）×10-8cm/s之间，均小于设计的（1～9）×10-8cm/s，渗透系数较小，表明墙体防渗性能较好。

4 综合评价

通过地质雷达、钻孔电视检测以及压水试验成果，说明本工程防渗墙除局部顶部有暂未清除的浮浆以外，其他部位墙体的结构完整性较好，墙体不存在夹泥、断墙、小墙、混凝土离析等现象；墙体渗透系数可达10-9cm/s，防渗墙整体结构完整性较好，防渗性能较好，满足设计及规范要求。

卧虎山水库下闸蓄水运行1年来，坝后未发现任何渗漏现象。说明防渗工程性能较好，达到了设计预期的目标。