无损探测修复技术在白龟山水库堤坝白蚁防治中的应用

(河南省白龟山水库管理局，河南 平顶山 467031)

1 概 况

白龟山水库位于淮河流域沙颍河水系沙河干流上，水库于1966年8月竣工，水库工程按百年一遇洪水设计，千年一遇洪水校核，1998—2006年进行了除险加固，总库容达到9.22亿m3，控制流域面积2740km2，是一座集防洪、农业灌溉、工业和城市用水综合利用的大(2)型年调节半平原水库。

水库枢纽主要建筑物有：拦河坝、顺河坝、泄洪闸和南、北干渠渠首闸及导渗降压工程。其中，拦河坝(主坝)长1545.40m，均质土坝，最大坝高24.00m,坝顶宽7.00m，迎水坡为混凝土块护坡，背水坡为块石护坡；顺河坝长18016.50m,为均质土坝，以8+000鱼陵山为界分为东西两段，东段最大坝高16.26m,坝顶宽6.00m，西段最大坝高11.90m，坝顶宽6.00～4.00m，迎水坡为干砌块石护坡，背水坡为草皮护坡。

白龟山水库流域属暖温带大陆性季风气候，多年平均气温14.00℃，多年平均降雨量900mm，很适宜白蚁繁衍。2000年汛期白龟山水库遭遇了近20年来罕见大暴雨，这次降雨强度大，历时长，2000年7月4日在顺河坝10+000背水坡发现面积约40.00m2塌坑，在塌坑内发现白蚁，后经相关专家鉴定，确定为黑翅土白蚁。随后请白蚁防治专家对水库拦、顺坝及管理范围进行普查和治理，成立了“白龟山水库白蚁治理工作研究小组”，并根据堤坝蚁患存在的具体情况，采取了以人工挖巢为主，结合药物诱杀、熏蒸灭杀、钻孔灌药等方法进行蚁害控制。2000年—2017年在顺河坝背水坡及坝区管理范围内人工开挖出蚁王蚁后共1390对。面对白蚁危害的严峻性，以及防治工作的长期性和艰巨性，传统防治措施已不能满足白蚁防治工作的需要，如何利用高科技手段进行白蚁防治是迫切需要解决的问题，水库于2004年开始开展堤坝白蚁隐患无损探测与防治技术研究工作。

2 无损探测在白蚁防治中的应用

现在的电测方法，即地球物理学的方法，统称无损探测。目前用于堤坝隐患探测的方法有很多，如探地雷达、高密度电阻率法、地震波法、瞬变电磁法等都在堤坝隐患探测中得到广泛应用。在蚁患探测时，考虑到堤坝土体的物性参数受密实度、含水率、土体类别等多种因素影响，主要采用探地雷达对堤坝进行蚁患探测研究工作。

2.1 探地雷达探测原理

探地雷达是利用空中雷达原理来探测地下目标的一种高频电磁波勘探系统，由主机、收发天线、图像处理显示系统组成，具有探测效率高、速度快、分辨率高、抗干扰能力强等特点。探地雷达通过发射天线向地下发射高频电磁波的短脉冲(一般在10～2500MHz),当电磁脉冲波遇到地下不同界面或目标体，一部分脉冲波能量反射回地表被天线接收，仪器根据接收到的电磁波波形、振幅和时间等资料的变化特征，推断地下目标体的空间位置、结构、形态和埋藏深度。运用探地雷达进行蚁巢探测定位，是利用蚁巢与周围土壤介电常数存在较大差异，依据电磁波发射原理，分界面会对发射的电磁波产生反射，凡是蚁巢存在的异常都能够直观地显示在微机上，从而推断出蚁巢在堤坝内的位置、深度和大小。

2.2 白龟山水库堤坝蚁巢分布规律

根据近年来，白龟山水库白蚁治理的经验，水库堤坝上的蚁巢多筑在背水坡坝肩和中部附近，主巢距坝面2.00m左右，常水位浸润线以上。一般黏性土坝段多，含沙粒在10%以上的砂土坝段少。顺河坝多，拦河坝少。背水坡多，迎水坡少。荒野段多，居民集中坝段少。

2.3 蚁巢主要结构类型

黑翅土白蚁有独特的生活习性和活动规律，善于在堤坝内营造精巧庞大的巢居结构，蚁巢结构随着白蚁队伍的发展而变化，是从简单到复杂的过程，具有阶段性差别，按蚁巢结构有无卫星巢、侯飞室和羽化孔，可分为单腔巢、少腔巢和多腔巢(见下表)。

白龟山水库堤坝黑翅土白蚁蚁巢结构特征表

2.4 无损探测应用方法

在白蚁探测中采用LTD—2100探地雷达,配置两套不同频率天线，中心频率分别为270MHz和400MHz，结合探测现场实际情况，使用270MHz天线扫描时，测线间距1.00m，400MHz天线扫描时，测线间距0.50m。探测时，先根据人工普查出的蚁患可疑区域，粗定探测坝段和范围，并结合黑翅土白蚁蚁巢分布规律和蚁巢结构特征，排除干扰信号，设定探测参数，雷达天线底面紧贴堤坝表面，人工拖动天线在堤坝可疑区域上垂直进行探测。蚁巢在探地雷达剖面图上的特征为雷达波的绕射，波形为向上凸起的弧形，弧形为暗—亮—暗组合，在探测时当显示频上出现走线频乱的异常现象，依据探地雷达图像特征对比分析得出蚁巢的位置和大小。在白龟山水库堤坝上利用探测雷达分别对均质土坝段3+500、6+000和8+000沙质土坝段进行探测，定位14处异常点，经现场人工开挖验证，开挖出活体主巢和空腔死巢，并成功捕捉到蚁王蚁后10对，经验证,实际开挖出的蚁巢深度与雷达图像中显示的异常位置基本一致。

3 堤坝白蚁无损修复技术

无损修复技术是在不开挖处理堤坝白蚁隐患情况下的一种综合有效治理措施。根据探测蚁巢的准确定位结果，有针对性地进行灌浆处理，既可充填堤坝内的蚁巢及蚁路，提高堤坝的抗渗透能力和稳定性，又可杀灭堤坝内白蚁，在堤坝内形成有效的药土屏障，防止白蚁贯穿堤身，确保堤坝安全。

3.1 浆料的配制

浆料的配制，不能太稠，也不能太稀，用筛后的黏土和水按1∶2重量比，均匀搅拌制成浆料。浆料用的黏土应与坝体土料相同，黏土要求遇水后吸水膨胀，能迅速崩解分散，具有一定的稳定性、可塑性和黏结力，黏粒含量在20%～40%，粉粒含量30%～70%，沙粒小于10%，泥液容重在1.29～1.40t/m3，相对密度1.25～3.00g/cm3，黏度在30～100s。施灌时，按选择的药剂使用说明书中规定的剂量与泥浆充分搅拌均匀后进行灌浆。

3.2 灌浆药剂的选择

防治白蚁的药剂经历了从无机杀虫剂到有机杀虫剂的过渡，目前开发研究和应用的白蚁化学防治药剂主要有氨基甲酸酯、拟除虫菊酯、昆虫生长调节剂和微生物杀虫剂等。尽管防治白蚁药剂很多，但运用到堤坝白蚁防治中的药剂种类并不多，在灌浆药剂选择上应当选用经国家有关部门批准生产的高效低毒、持效长、环保，对人、畜无害，不影响植物生长的药剂。经筛选常用于堤坝灌浆的新型药剂有联苯菊酯、溴氰菊酯、氯菊酯、氰戊菊酯、吡虫啉等化学药剂。

3.3 灌浆工艺及方法

堤坝灌浆工艺流程如下图所示。

堤坝灌浆工艺流程图

无损修复技术是通过压力灌浆机用调好的毒浆来修复堤坝内部蚁巢。灌浆时，为使蚁巢及蚁道都能良好地充填密实，浆料浓度要先稀后稠，灌浆压力要均匀，压力控制在0.10～0.20MPa,开始灌浆时要慢，压力逐步由小到大，防止压力过强导致坝体变形。在灌浆时为避免浆管受压脱落，影响灌浆效果，在注浆管插入蚁巢后，用棉絮或黏土堵塞孔壁，防止浆液沿孔壁向上冒出。灌浆中途不能停，要一气呵成。在整个灌浆过程中要密切注意坝坡的稳定性及异常现象，安排专人对灌浆孔附近的堤坡、堤脚及邻近孔做好检查工作，施工时坝坡易出现冒浆、牛皮胀等现象，可采取间歇灌浆、堵塞复灌等方法处理。第一次灌浆结束后，对吃浆量较大的孔需进行复灌，以弥补浆液凝固过程中的缺陷，一般复灌1～3次，直至浆液凝固后无明显下降后进行封孔。对重要的坝段部位，灌浆处理后需进行灌浆质量检验，检验时要求蚁巢洞内泥浆凝固饱满，与巢壁土层胶凝形式整体，无空隙。根据应用效果分析，对于较小的蚁巢和生活在堤坝浅层的蚁巢灌浆效果不是很理想，对此类蚁巢不主张灌浆，直接挖出回填即可。

4 结 语

无损探测修复技术是一项比较先进的堤坝白蚁防治技术，在蚁巢查找上不受死巢和活巢的限制，修复上既不破坏堤坝的整体结构和坝坡植被，又能灭杀和预防白蚁，打破了传统挖巢法顺着蚁道追挖主巢的方法，实现了高效、准确和环保，是当前堤坝白蚁灭治、填充蚁巢空洞、加固堤坝的最佳优选方法。