某水电站混凝土防渗墙施工质量检测研究

陈 松, 李 黄 敏, 费 大 军, 刘 志 辉, 贺 如 平

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072)

1 概 述

某水电站工程的开发任务以发电为主，兼顾下游河段生态环境用水，采用引水式开发。该水电站工程规模为Ⅲ等中型，主要建筑物等级为 3 级、次要建筑物等级为 4 级；枢纽建筑物主要由 PVC 膜防渗心墙堆石坝、岸边溢洪道、冲沙放空洞、引水发电系统、岸边式地面厂房和开关站组成。

该水电站大坝为PVC膜心墙堆石坝，于2011年7月填筑完成，水库于2011年12月开始下闸蓄水，2012年9月首次蓄至正常蓄水位高程2 700 m，之后，按照水库正常运行和调度方式库水位在正常蓄水位高程 2 700 m～死水位高程2 658 m 之间循环运行。2011 年底水库蓄水后的监测成果显示：当库水位高程超过约2 670 m(该水位有逐年下降趋势、近年在 2 666～2 667 m 左右徘徊)后，大坝下游量水堰开始出现渗水并随着库水位的抬升而增加，最大约为350～400 L/s； 2019 年 5月底曾出现下游渗水短时浑浊、坝顶与下游坝坡接触部位局部塌陷现象。

技术人员通过对相关基础资料进行查阅与方案评审，最终确定了该大坝的病害治理方案。方案包括：新建混凝土防渗墙、基岩帷幕灌浆、砾石土心墙充填灌浆以及大坝坝顶拆除与重建。大坝病害治理工程采用全封闭防渗墙方案，在原坝基防渗墙轴线下游侧0.5 m处新建了一道厚度为1 m的防渗墙，防渗墙最大深度约为159 m；防渗墙面积为1.85万m2;对防渗墙底部基岩进行了帷幕灌浆，同时对新建防渗墙后的大坝心墙进行了充填灌浆以提高心墙的密实性和抗变形能力。

根据该病害治理方案，需要对现场使用的原材料、中间产品、主体工程防渗墙进行钻孔压水试验和无损检测检查混凝土防渗墙使用的原材料是否满足规范要求，检查混凝土防渗墙的密实性、力学性能、抗渗性能等性能要求是否符合相关要求，为混凝土防渗墙工程的质量及大坝蓄水分析提供必要的基础资料。

2 防渗墙质量采用的检测方法

防渗墙质量检查一般采用现场质量检查和室内检测的方法。其主要检测方法为：(1)原材料检测；(2)混凝土检测；(3)声波检测；(4)孔内电视成像；(5)压水试验。

本次混凝土防渗墙质量检测方法中的原材料和混凝土检测为常规检测方法，主要依据相关的规范进行；而检测方法中的声波检测、孔内电视成像和压水试验为本次研究采用的主要方法，其检测原理为：

(1)声波检测为弹性波检测方法中的一种。该方法建立在固体介质中弹性波传播理论基础上、以人工激振的方法向介质发射声波，在一定的空间距离上接收被测介质物理特性所调制的传播速度、振幅、频率等声波参数，通过数据处理与分析解决岩土工程中的有关问题。声波检测是一种轻便、灵活、快捷、高效的检测方法。

(2)孔内电视成像采用先进的DSP图像采集与处理技术，配合高效图像处理算法保证了全景图像实时自动采集。全景视频图像和平面展开图像实时呈现，图像清晰逼真；系统高度集成，探头全景摄像、无须调焦，可对所有的观测孔进行360°全方位、全柱面观测成像。野外数据采集操作方便，室内软件处理简洁直观，可显示并输出平面展开图与立体柱状图。通过检测以视频的形式获取地下信息，具有直观性、真实性等钻孔孔壁岩层表面特征原始图像的优点，对划分地层结构、确定软弱泥化夹层，断层、裂隙、破碎带，观察地下水活动状况位置等具有重要作用，其已广泛应用于地质勘探和工程质量检测中，在工程建设中还可用于检查混凝土浇筑质量与灌浆处理效果等。

(3)压水试验是一种在钻孔内进行的渗透试验，其方法是将栓塞把钻孔隔离出一定长度的孔段，然后以一定的压力向该孔段压水并测定出相应压力下的压入流量，以单位试段长度在某一压力下的压力流量值表征该孔段岩石的透水性，通常以透水率q表示，单位为吕荣(Lu)，是评价岩体渗透性的常用方法。

3 防渗墙质量检测取得的成果

(1)水泥：防渗墙工程采用的水泥为康定跑马山水泥有限公司生产的P.O42.5水泥，从检测成果分析得知其各项检测指标均符合相关规范要求[1]。水泥检测成果统计情况见表1。

表1 水泥检测成果统计表

(2)粗、细骨料：防渗墙工程所用的粗、细骨料为甘孜州建云建材有限公司生产，从检测成果分析得知其各项检测指标均符合相关规范要求[2]。细骨料检测成果统计情况见表2，粗骨料检测成果统计情况见表3。

(3)在混凝土搅拌站机口或浇筑现场留取试样用于检测混凝土抗压强度[3]，混凝土抗压强度检测成果统计情况见表4。其检测结果均满足设计要求。

表2 细骨料检测成果统计表

(4)防渗墙墙体底部与基础接触部位的测试以单孔声波法为主，穿透声波法[4]为辅。测试成果表明槽段墙体及底部与基础接触部位或下伏基岩声波速度值均高于设计值(3 850 m/s)，接触较紧密。防渗墙声波波速检测成果统计情况见表5。

表3 粗骨料检测成果统计表

表4 混凝土抗压强度检测成果统计表

表5 防渗墙声波波速检测成果统计表

(5) 防渗墙孔内电视检测：通过对防渗墙钻孔孔壁连续、完整、原状的图像数据进行分析得知防渗墙墙体混凝土均匀密实，无局部离析、空洞，防渗墙与基岩接触良好，基本无沉渣。防渗墙孔内电视局部柱状图见图1，防渗墙墙底孔内电视局部柱状图见图2。

注：图中数字表示该剖面到孔口的距离，单位为m。图1 防渗墙孔内电视局部柱状图

图2 防渗墙墙底孔内电视局部柱状图

(6)防渗墙钻孔压水试验[5]：孔号：XF-5-3，孔口高程2 700.5 m，孔深52.51 m，共计压水11段，透水率为0.09～0.52 Lu，合格率为100%，满足设计规定要求；孔号：XF-10-4，孔口高程2 700.5 m，孔深63.15 m，共计压水13段，透水率为0.07～0.54 Lu，合格率为100%，满足设计规定要求；孔号：XF-14-3，孔口高程2 700.5 m，孔深72.4 m，共计压水15段，透水率为0.05～0.34 Lu，合格率为100%，满足设计规定要求；孔号：XF-34-3，孔口高程2 700.5 m，孔深99.34 m，共计压水20段，透水率为0.11～0.41 Lu，合格率为100%，满足设计规定要求。各段压水试验成果见表6。

表6 各段压水试验成果表

4 结 语

通过对该水电站混凝土防渗墙使用的原材料、混凝土采用声波、孔内电视及钻孔压水等检测方法进行检测，了解到该混凝土防渗墙使用的原材料满足规范要求，混凝土防渗墙的密实性、力学性能、抗渗等性能满足设计要求。所取得的检测结果为混凝土防渗墙工程质量及大坝蓄水分析提供了必要的基础资料。

本次对混凝土防渗墙使用的原材料到最终的防渗墙工程实体质量进行了检测，检测的范围全面，能够客观地反映混凝土防渗墙工程施工质量，所取得的经验可用于类似工程。