ECR检测技术的应用

□文/于海申 陈学光 柯子平

ECR检测技术的应用

□文/于海申 陈学光 柯子平

通过对天津滨海新区某工程的地下连续墙进行ECR检测，介绍了ECR检测原理、检测过程，从而准确、快速、有效地处理了地下连续墙渗漏事故。

深基坑；复杂地质；地下连续墙；渗漏；ECR检测技术；缺陷

1　工程概况

1.1主体结构及基坑支护设计概况

天津滨海新区某项目整个用地为L形。工程总建筑面积39万m2，地下室4层，基坑总面积24 679m2，设计图纸分为两期施工。其中A期裙楼基坑面积为10 734m2，开挖深度约23m。

基坑支护体系采用地下连续墙围护+4道混凝土内支撑，基坑周边采用两墙合一地下连续墙作为基坑支护挡墙，厚度为1 000mm，墙顶标高为-3.0m，墙深41.05m，分为84个槽段。地下连续墙底端大多进入102粉质粘土层中，局部进入11粉砂层中。A区工程每个槽段约6.0m，总长为466m。混凝土强度等级为C40S12。

工程主体永久结构兼做支撑结构，土方开挖采用明挖方式，每开挖一步土方，做一道支撑体系，以保证基坑及地下连续墙安全。

1.2四周环境

基坑南侧与滨海新区第一大街相邻，距基坑约40m处为市民广场；基坑西侧与新城西路相邻，距基坑约43m左右为别墅群；基坑北侧与广达路相邻，距基坑约40m处为MSD办公楼和中央花园地下停车场；基坑东侧与广场西路相邻，距基坑约50m处为滨海新区法院和检察院。基坑四周道路下有雨水管道、排污管道、给水管线和燃气管线等，无其他重要管线，最近的管线距基坑支护结构外墙6～9m。基坑西侧及南侧设地下车行系统，为整体箱式结构，其顶板位于地面下约4～5m，外墙距本工程外墙约10～15m。

如有地下连续墙的漏水且堵漏不及时，造成市区主干道坍塌、市政干管断裂或造成地下车行系统瘫痪等，都将给工程带来无法估量的损失并且对企业造成严重的社会负面影响。实施快速有效地下连续墙渗漏检测，及时将漏点封堵，是确保基坑和周边环境安全的关键。本结构周围地下管线密集，对地下连续墙变形十分敏感，因此地下连续墙漏水控制就变得十分重要。

2　地质条件

工程自然地坪（大沽高程4.1m）土层剖面见图1。

图1　土层剖面

3　深基坑风险分析

根据基坑支护设计、周边环境、地质情况及地下连续墙现状，经专家论证，认为地下连续墙承压含水层渗漏是本工程基坑施工重大风险源。

对于地下连续墙渗漏缺陷检测，常见的检测方法有自然电场法、温度示踪法、电阻率法、超深三维成像技术、高密度电法、示踪剂法及群井抽水试验法等。

但实践中上述方法存在检测精度不高、结果与实际往往存在较大偏差、时间长等问题，因此采用一种快速、精度较高的检测方法对本工程地下连续墙渗漏情况进行精确检测，迫在眉睫。

经对业界进行调查，了解到ECR渗漏检测技术能够较为精准的检测地下连续墙缺陷的具体部位并能够判定地下连续墙渗漏的严重程度。

为此，引入ECR渗漏检测技术来降低深基坑施工风险。

4　ECR地下连续墙检测技术及设备介绍

1）检测目的。用围护结构电流场与渗流场联合渗漏探测分析仪及探测方法技术（ECR）检测部分地下连续墙的防水效果，渗漏点检测结果分为三类，轻微渗漏、一般渗漏、严重渗漏。

2）检测原理。通过对地下工程发生渗漏时水中微弱离子的运动进行高灵敏度量测，从而探测复杂地下结构的渗漏情况。在渗漏情况下，即便是轻微的渗漏，也会由于水离子的运动，产生整个地层电场的变化，对于此变化，通过开发的多通道多传感器高精度量测系统，可以把握电场异常的位置，从而探得渗漏点，见图2。

图2　ECR检测原理

对于更加微弱的渗漏，可以进行人工主动追踪，从而获得更加精确的渗漏点探测结果。人工主动追踪法通过在外围多点多深度施加追踪电势，与内侧的对应电极合作测量，在潜在的渗漏点或弱化面存在情况下，放大该异常值，与无渗漏相比，就能高灵敏度地迅速取得探测结果。

3）技术特点。不损坏建筑物，运用特殊传感器达到高精度测量，测量地下离子运动，运用电化技术和电流追踪技术测量离子运动，适用于任何材质的地表测试（土，混凝土等），可用于水面或水下。

4）检测设备见图3。

图3　ECR检测设备

5　施工现场ECR地下连续墙检测

5.1检测工作量

1）检测工作区域划分。根据现场情况，检测工作分段进行，一般每一检测段长度为80～100延米。本次检测为对工程A区裙楼基坑的检测，共分为7个检测段，分别为1～7。每个检测区域均有自己独立的坑内降水井和坑外观测井，以保证检测数据精确。

2）传感器布设。在基坑内部距离止水帷幕3m以内布设，共3排，每排间距为1m；每幅地下连续墙布设3～4列，每列间距≯3m，见图4。

图4　检测段布置及传感器布设

5.2检测步骤

1）根据探测方案确定所需设备数量，填写设备单。

2）根据探测方案摆放设备，连接所有设备。

3）准备相机，拍摄现场探测情况包括探测段起始点、正极、负极、参考电极、控制电极放置情况。

4）每个探测段的起始和终止位置在现场用喷漆标志并在探测图纸中精确标识，确保探测成果的精确度。

5）记录探测开始时间、持续时间、天气、场地概况等。

6）摆放电极。电极需要紧密接触场地土，若土较干燥加水保持湿润状态。

7）正极线、负极线、参考电极线以及控制电极连线等使用万能表检测，防止电线断开影响探测质量。

8）探测完毕后应对探测孔进行保护防止堵塞，以便渗漏修补后复测使用。

5.3检测现场情况

1）检测时间为基坑第二步土方开挖及第二道支撑施工完毕时进行，对观测井内的电极进行初始电场记录并对其进行逐级加压，形成记录。

2）根据在不同标高位置、不同电势差的情况，显现出的分区段检测渗漏曲线见图5。

图5　分区段检测渗漏曲线

5.4检测结果

本次检测分为7个检测段，共布设传感器数量为494个，共采集数据31122组。经过分析后得出一般渗漏点18个、严重渗漏点1个，见图6。

图6　ECR地下连续墙渗漏检测平面

6　针对渗漏点的地下连续墙渗漏预控加固措施

根据ECR检测处的A区地下连续墙的18个渗漏点现场进行加固措施，为土方开挖过程中发生基坑渗漏情况做好预控措施，考虑到渗漏点均为地下连续墙接缝处，故在每个地下连续墙接缝处预留3个袖阀管，袖阀管中心距施工完的永久地下连续墙边线200mm，钻孔垂直度误差＜0.5%，标高为-3～-32m，在钻至设计深度后从钻内灌入封闭泥浆。在充满封闭泥浆的钻孔中插入袖阀管，直径为32mm，在竖向每隔40 cm设置一组射浆孔，在封闭泥浆达到一定强度后，在单向花管内插入双向密封注浆芯管（6分管，即直径为20mm）进行分层注浆。

7　地下连续墙突发渗漏及相应针对性加固措施

工程土方开挖至坑底时（-23.45m），地下连续墙出现8次大的渗漏，经复核，渗漏点位置与ECR检测结果完全吻合，见图7。

图7　A区地下连续墙渗漏平面位置

因为前期项目部根据ECR检测结果已经在地下连续墙渗漏处预埋3根袖阀管，故在发生地下连续墙渗漏时，第一时间启动双液注浆，水泥浆∶水玻璃=1∶1，在坑内进行封堵（“水不漏”填塞、砂袋封堵、导管引流、混凝土反压），快速有效地封堵了地下连续墙渗漏，未对基坑及周边环境造成不良影响。

8　结语

由于地下工程的复杂多变和不可遇见性，按目前的科学手段和施工技术水平，在地下水位较高的深基坑工程中，其止水支护结构的渗漏还很难完全避免。基坑一旦发生严重渗漏，若无及时可靠的堵漏措施，渗漏将会给工程带来重大损失，尤其是在流砂层发生严重渗漏，大量的水土流砂，可能造成地面大面积坍塌、地下管线断裂、建筑物（或构筑物）倾斜倒塌等严重后果。

采用ECR检测技术，预先精准的定位地下连续墙渗漏位置并采取地下连续墙渗漏预控措施，从而在后期A区基坑土方开挖地下连续墙渗漏时能精确、快速、有效地封堵地下连续墙渗漏点，渗漏水流能够及时堵上并对土体进行加固，堵漏及土体加固效果良好，ECR检测技术的应用，基坑及周边环境安全得到了保证，同时大大减少了地下连续墙渗漏加固的费用。

[1]刘盛东，王勃，周冠群，等.基于地下水渗流中地电场响应的矿井水害预警试验研究[J].岩石力学与工程学报，2009，28（2）：267-272.

[2]张正，王涛，郑江，等.某隧道工作井深基坑渗漏及堵漏处理技术[A].第六届全国基坑工程研讨会论文集[C].2010.

[3]曹树良，方恩权.某富水区段矿山法隧道渗漏治理技术[J].山西建筑，2011，37（5）：28-32.

[4]刘静，刘盛东，曹煜，等.地下水渗流与地电场参数响应的定量研究[J].岩石力学与工程学报，2013，32（5）：986-993.

□DOI编码：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.03.007

□陈学光、柯子平/中建八局天津分公司。

□TU476+.3

□C

□1008-3197（2015）03-20-03

□2014-12-03

□于海申/男，1987年出生，助理工程师，中建八局天津分公司，从事工程技术管理工作。