袁瑞佳（中交第三航務(wù)工程局有限公司廈門(mén)分公司）

?

原位注水試驗(yàn)在水利防滲墻抗?jié)B性能檢測(cè)上的對(duì)比

袁瑞佳（中交第三航務(wù)工程局有限公司廈門(mén)分公司）

在防滲墻中同時(shí)進(jìn)行常水頭注水試驗(yàn)、圍井注水試驗(yàn)、芯樣室內(nèi)滲透試驗(yàn)。通過(guò)三者對(duì)比，排除公式計(jì)算條件中的實(shí)際誤差。圍井注水更能反映工程的實(shí)際情況。

圍井注水；滲透系數(shù)；防滲墻

塑性混凝土防滲墻作為軟基防滲處理、堤壩加固的新技術(shù)、新工藝被廣泛運(yùn)用。塑性混凝土防滲墻的主要功能是防滲，因此采用原位試驗(yàn)測(cè)定墻身的滲透系數(shù)對(duì)評(píng)價(jià)塑性混凝土防滲墻的防滲性能具有重要意義。原位測(cè)試測(cè)得的滲透系數(shù)為整個(gè)滲流區(qū)較大范圍內(nèi)滲透系數(shù)的平均值，結(jié)果比較可靠。原位注水試驗(yàn)方法有多種，鑒于壓水試驗(yàn)時(shí)壓力過(guò)大（一般大于0.5MPa壓力）可能對(duì)防滲墻有破壞可能，而鉆孔降水頭試驗(yàn)法由于精度要求，受限于現(xiàn)場(chǎng)條件難于精確進(jìn)行試驗(yàn)。因此本文對(duì)鉆孔常水頭注水試驗(yàn)法，圍井注水法的特點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比。

1　原位測(cè)試方法

1.1鉆孔常水頭注水試驗(yàn)

用帶水表的注水管或量筒向套管內(nèi)注入清水，使管中水位保持在管口，測(cè)出管口水位高出地下水位的水頭H。試驗(yàn)時(shí)，首先按照5min時(shí)間間隔連續(xù)測(cè)量5次，然后每隔20min測(cè)量1次，并至少測(cè)量6次，當(dāng)連續(xù)2次的注入水量之差不大于最后一次注入水量的10%時(shí)，視作流量穩(wěn)定，終止觀測(cè)。當(dāng)試驗(yàn)段在地下水位以下時(shí)，滲透系數(shù)為：

式中：K為試驗(yàn)段的滲透系數(shù)，cm/s；Q為注入流量，L/min；H為試驗(yàn)水頭，cm；A為形狀系數(shù)，由鉆孔和水流邊界條件確定，cm。

當(dāng)試驗(yàn)段在水位線以上，且50＜H/r＜200、H≤l時(shí)（r為鉆孔內(nèi)半徑，cm；l為試驗(yàn)段長(zhǎng)度，cm），滲透系數(shù)為：

1.2圍井注水試驗(yàn)

圍井注水試驗(yàn)法主要用于高噴墻抗?jié)B性能檢測(cè)，采用常水頭法進(jìn)行，即在圍井內(nèi)設(shè)置一固定水位，通過(guò)量杯或便于計(jì)量的水表等，不斷向圍井內(nèi)注入水，保持固定水位不變，測(cè)得穩(wěn)定水量Q后代入公式計(jì)算滲透系數(shù)。其墻體滲透系數(shù)為：

式中：K為滲透系數(shù)，m/d；Q為注入流量，m3/d；t為高噴墻的平均厚度，m；L為圍井周邊高噴墻軸線長(zhǎng)度，m；H為試驗(yàn)水位到井底的深度，m；h0為地下水位至井底的深度，m。

2　工程實(shí)例

2.1工程概況

某流域綜合治理一期工程（擋潮閘），由于閘門(mén)處地基土中存在砂層等強(qiáng)透水層，因此采用塑性混凝土防滲墻解決擋潮閘的滲透問(wèn)題，塑性混凝土防滲墻設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1。

2.2注水試驗(yàn)

經(jīng)過(guò)與該項(xiàng)目的業(yè)主及施工方溝通，在閘門(mén)防滲墻處平均選取了7個(gè)點(diǎn)進(jìn)行鉆孔常水頭注水試驗(yàn)。每個(gè)點(diǎn)鉆機(jī)均采用清水鉆進(jìn)，每隔5m進(jìn)行鉆孔常水頭注水試驗(yàn)法，以套管孔口為控制水位進(jìn)行注水試驗(yàn)過(guò)程控制和記錄。

2.3滲透系數(shù)的計(jì)算

表1　塑性混凝土設(shè)計(jì)參數(shù)

常水頭試驗(yàn)嚴(yán)格按照 《注水試驗(yàn)規(guī)程》（YS5214-2000）的規(guī)定進(jìn)行，并結(jié)合式（1）、式（2）計(jì)算滲透系數(shù)。利用注水試驗(yàn)測(cè)得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合防滲墻墻體鉆孔的實(shí)際情況，對(duì)圍井法計(jì)算模型進(jìn)行簡(jiǎn)化。當(dāng)鉆孔達(dá)到某個(gè)深度并開(kāi)始常水頭試驗(yàn)時(shí)，以鉆孔圓心為中心截取邊長(zhǎng)為70cm的正方形為圍井截面，此時(shí)圍井平均墻厚為15.5cm，軸線總長(zhǎng)為280cm。假定鉆孔底部為相對(duì)隔水層，則可以代入圍井注水試驗(yàn)的公式計(jì)算防滲墻的滲透系數(shù)，但考慮到防滲墻軸線方向的兩個(gè)截面未發(fā)生滲漏，因此將計(jì)算得到的滲透系數(shù)乘以2作為防滲墻的實(shí)際滲透系數(shù)。

兩種計(jì)算方法采用兩種數(shù)據(jù)處理方式：①注水試驗(yàn)使用止水栓塞每隔5m進(jìn)行一次，可計(jì)算每5m的滲透系數(shù)以及孔口-孔底段整段的滲透系數(shù)。②考慮到鉆孔常水頭注水試驗(yàn)的結(jié)束條件是被評(píng)價(jià)段滲透穩(wěn)定的控制條件，因此可利用注水量減除的方法實(shí)現(xiàn)分段計(jì)算。結(jié)合本試驗(yàn)即用圍井法計(jì)算滲透系數(shù)時(shí)每5m分別計(jì)算，若利用0～20m的注水量減去0～15m的穩(wěn)定滲流量，則可計(jì)算出15～20m的滲透系數(shù)。

基于常水頭注水試驗(yàn)法，圍井注水試驗(yàn)法，采用孔口-孔底整段計(jì)算方式得到的滲透系數(shù)見(jiàn)表2～3，采用每5m一段的計(jì)算方式得到的滲透系數(shù)見(jiàn)表4～5。

表2　常水頭注水試驗(yàn)孔口-孔底計(jì)算滲透系數(shù)

表3　圍井注水試驗(yàn)孔口-孔底計(jì)算滲透系數(shù)

表4　常水頭注水試驗(yàn)每5m分段計(jì)算滲透系數(shù)

表5　圍井注水試驗(yàn)每5m分段計(jì)算滲透系數(shù)

3　數(shù)據(jù)分析

根據(jù)表2～3，樁號(hào)0+100、0+150孔位處所有測(cè)段滲透系數(shù)均相對(duì)較大，經(jīng)分析采用孔口-孔底整段計(jì)算時(shí)，兩種方法計(jì)算的防滲墻各段滲透系數(shù)受集中透水段的影響很大，會(huì)導(dǎo)致集中透水段以下各段滲透系數(shù)明顯偏大。說(shuō)明孔口-孔底整段計(jì)算滲透系數(shù)的方法對(duì)于有集中滲漏情況存在的注水試驗(yàn)不適用。排除上述2處孔位的數(shù)據(jù)，對(duì)滲透系數(shù)分布區(qū)間重新進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見(jiàn)表6。

綜合表6，采用孔口-孔底整段計(jì)算時(shí)，常水頭注水法計(jì)算的滲透系數(shù)數(shù)量級(jí)為10-5、10-6cm/s；圍井法計(jì)算滲透系數(shù)數(shù)量級(jí)主要為10-6、10-7cm/s，后者比前者小1個(gè)數(shù)量級(jí)。采用每5m分段計(jì)算時(shí)，常水頭注水法計(jì)算的滲透系數(shù)數(shù)量級(jí)主要為10-6cm/s；圍井法計(jì)算滲透系數(shù)數(shù)量級(jí)主要為10-6～10-7cm/s，后者比前者小1個(gè)數(shù)量級(jí)。

表6　孔口-孔底整段計(jì)算滲透系數(shù)數(shù)值分布區(qū)間統(tǒng)計(jì)

于此同時(shí)，在鉆孔時(shí)同步取樣，取得的芯樣進(jìn)行室內(nèi)的滲透系數(shù)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表面大多數(shù)芯樣的滲透系數(shù)數(shù)量級(jí)為10-7cm/s，僅有約10%芯樣的滲透系數(shù)數(shù)量級(jí)為10-6cm/s。即大多數(shù)芯樣的滲透系數(shù)與圍井法計(jì)算得到的滲透系數(shù)相近，表明圍井法計(jì)算的滲透系數(shù)更符合工程的實(shí)際情況。

4　結(jié)語(yǔ)

防滲墻滲透系數(shù)的孔口-孔底整段測(cè)試方法適用于墻體整體防滲性能的評(píng)價(jià)；防滲墻滲透系數(shù)的分段測(cè)試方法可檢測(cè)出防滲墻較易滲漏的具體位置。

通過(guò)對(duì)兩種原位滲透試驗(yàn)的滲透系數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析表明：圍井注水試驗(yàn)法得出的滲透系數(shù)比鉆孔常水頭注水試驗(yàn)方法得出的滲透系數(shù)小1個(gè)數(shù)量級(jí)，考慮到圍井注水試驗(yàn)滲透系數(shù)的計(jì)算條件忽略了井內(nèi)外地層滲流的水頭損失，其值會(huì)比實(shí)際的K值偏大，而這與同時(shí)進(jìn)行的室內(nèi)芯樣的滲透試驗(yàn)的數(shù)據(jù)有很高的相似性，即圍井滲透系數(shù)檢測(cè)方法更符合工程的實(shí)際情況。

2016-5-1

TV543.8

A

2095-2066（2016）14-0183-02