大坝基础防渗墙为钢筋混凝土结构,墙长114m,厚1.2m,最大深度27.8m,基础深入基岩以下1.0m,采用造孔成墙。成墙后按常规检测对防渗墙进行了抗压试块、渗透系数、弹性模量、注水试验检查。根据钻孔取出的芯样多呈短柱状,描述最长达1.80m,平均岩芯采取率95%以上,从取出的短柱状芯样看,墙体浇筑质量好,无空洞窝裹现象;同时对取出的混凝土芯样进行抗压强度试验检测,全部符合设计要求,最大值26.7MPa,最小值25.3MPa,平均值26.1MPa;现场分别在每个孔分段作了注水试验,其注水试验记录见表2.20,从结果看全部满足设计要求。
表2.20 大坝混凝土防渗墙检查孔注水试验记录表
钻孔弹性模量测试共完成2个钻孔,孔号为ZQJ-1和ZQJ-2,共完成12点,弹性模量范围26.65~34.77GPa,平均值31.86GPa (见表2.21、表2.22)。
表2.21 ZQJ-1号孔孔内变形测试成果表
表2.22 ZQJ-2号孔孔内变形测试成果表
考虑到大坝防渗墙是水库基础截渗的关键工程,其防渗效果的好坏决定着水库及大坝的安全。在上述抗压试块、渗透系数、弹性模量、注水试验等常规试验检查后,又增加CT弹性波、垂直反射法及全孔壁成像检测,以进一步地判断防渗墙的施工质量。CT弹性波检测也是跨孔测试,方法同上。
检测结果:沿防渗墙长布置了75个检测剖面,覆盖了整个防渗墙,由图2.21可见,声波波速多数大于3500m/s,部分在3500~3000m/s之间,防渗墙质量良好。局部声波速度在3000m/s以下,主要分布在大坝防渗墙桩号D0+158.40~D0+163.40,检测高程在142.50~147.50m之间;桩号D0+210.40~D0+213.40,检测高程在152.50~154.00m之间,波速偏低。
图2.21 防渗墙超声波CT等值线图
(1)方法原理。垂直反射法是利用弹性波通过不同波阻抗界面发生反射的原理,在所获记录中寻找波形异常段,就可知道墙体有缺陷部位的地表位置。测量时可采用不同频率的震源及检波器,得到浅、中、深部反射波信息。当向墙体中发射弹性波时,波在传播过程中如遇墙体中缺陷引起的波阻抗 ρv ( ρ 为介质密度; v 为介质纵波波速)的变化,将会产生反射波返回墙体表面而被接收检波器接收到。通过对弹性波信号的走时、振幅、相位、频率等进行相关分析,即可判断出墙体中的缺陷,其工作原理见图2.22。
图2.22 垂直反射波工作原理示意图
(2)检测结果。检测桩号D0+117.00~D0+231.00,点距为0.2m,分别覆盖所有75个CT剖面。由测试成果图(图2.23~图2.25)可知绝大部分点位反射信号波形规则或较规则,说明墙体完整连续,混凝土密实均匀,但从图2.24所圈示区域可以看出,在桩号D0+157.00~D0+167.00,高程142.00~147.00m位置波形存在杂乱反射现象,此处存在异常,介质不连续,其结果与超声波CT剖面吻合较好。
图2.23 垂直反射法成果图(桩号D0+117.00~D0+155.00)
图2.24 垂直反射法成果图(桩号D0+155.00~D0+193.00)
图2.25 垂直反射法成果图(桩号D0+193.00~D0+231.00)
单孔声波测试共完成2个钻孔,孔号为ZQJ-1和ZQJ-2,共完成33.2m。
ZQJ-1检查孔,孔口高程167.05m,波速范围3333~4630m/s,平均波速4111m/s。整孔波速变化较小,波速基本在4111m/s左右,可见孔壁周围混凝土质量良好。其测试曲线见图2.26。
图2.26 大坝防渗墙ZQJ-1孔声波测试曲线图
ZQJ-2检查孔,孔口高程167.05m,波速为3571~4386m/s,平均波速为4057m/s。整孔波速基本在4057m/s左右,可见孔壁周围混凝土质量良好,其测试曲线见图2.27。
图2.27 大坝防渗墙ZQJ-2孔声波测试曲线图
(1)工作原理。全孔壁光学成像采用HX-JD-02型智能钻孔电视成像仪,主要由控制系统、卷扬系统、数据采集处理系统组成。下井探头装配有成像设备和电子罗盘,摄像头通过360°广角镜头摄取孔壁四周图像,利用计算机控制图像采集和图像处理系统,同时控制电机提升、下放探头,自动采集图像,并进行展开、拼接处理,形成钻孔全孔壁柱状剖面连续图像实时显示,连续采集记录全孔壁图像。电子罗盘实时采集方位角,上传给计算机实时显示,孔壁图像从罗盘指示的正北方向展开,视频帧与帧之间无缝拼接,无百叶窗等现象。
(2)施工期检测结果。钻孔光学成像共完成2个孔,孔号为ZQJ-1和ZQJ-2,防渗墙体混凝土连续完整,无异常现象,其成果见图2.28、图2.29。
图2.28(一) 全孔壁成像成果图
图2.28(二) 全孔壁成像成果图
图2.29(一) 全孔壁成像成果图
图2.29(二) 全孔壁成像成果图
(3)施工期复查结果。由于施工期全孔成像所选剖面较少,施工后期根据防渗墙CT弹性波及垂直反射法检查结果,针对桩号D0+158.40~D0+163.40和桩号D0+210.40~D0+213.40这两处出现的异常现象,又对这两处重新进行打孔采用全孔成像检查。钻孔取芯位置分别为桩号D0+211.90及桩号D0+160.90两处,根据取芯及孔内录像检查结果,其中桩号D0+211.90孔,芯样基本完整,防渗墙混凝土浇筑均匀、连续性较好,但靠墙底以上约1.5m范围出现混凝土混浆现象(见图2.30),和物探检测结果基本一致,鉴于该段为混掺现象,后经论证研究采用在原孔内灌浆处理(灌浆压力1MPa)。
图2.30 全孔壁成像成果图(D0+211.90孔)
桩号D0+160.90孔,此处防渗墙体高24.4m,但孔内成像显示,防渗墙顶以下约16.7m显示为混凝土,底部约7.7m显示为胶结砂卵石或基岩组成。根据孔内成像分析,确认取芯孔在距墙顶以下约16.7m处偏出墙体(见图2.31)即钻孔未到墙底,无法达到验证质量缺陷的目的,经分析,当时因防渗墙施工完毕后墙体上部为约20m的石渣压盖,导致钻孔偏斜。鉴于石渣压盖已施工完毕,挖出较为困难,且当时临近导流洞封堵下闸蓄水迫在眉睫,后又要求承包商换设备,提高钻孔偏斜精度,在该孔(桩号D0+160.90)两侧各增加一个取芯检查孔,桩号分别为D0+162.15和D0+159.65,要求钻孔深入基岩1.0m。根据桩号D0+162.15取芯结果,距墙顶以下约12m处偏出墙体,D0+159.65钻孔距墙顶以下约18m也偏出墙体,因而仍无法对下部墙体质量作出正确判断。
图2.31 全孔壁成像成果图(D0+160.90孔)
鉴于当时导流洞封堵下闸蓄水已迫在眉睫,同时再次钻孔取芯,也难免取芯孔不再偏出,后经建设四方共同研究,对D0+155.90~D0+163.40段防渗墙缺陷段,按最不利情况直接采用高压旋喷桩进行补强加固。