堤坝内部渗漏隐患检测技术综述.doc

堤坝内部渗漏隐患检测技术综述 房纯纲 姚成林 贾永梅 邓中俊 （中国水利水电科学研究院,中水科技，100038） 【摘要】 1998年8月大洪水后，国内外对于堤防渗漏隐患探测技术及仪器的研究与开发普遍重视。由于堤防和土坝结构及其渗漏隐患复杂多变，决定了堤防渗漏隐患探测技术的困难很大和对探测仪器标准要求很高。本文在介绍我国堤坝构造特点后，分析了堤坝渗漏隐患种类及特点、堤坝出险形式和可用于隐患探测的堤坝的物理参数。在此基础上，提出了对探测仪器的要求。根据使用环境的不同特点和对仪器的特殊要求，作者将国内外已经实际应用的堤坝渗漏隐患探测仪器，分为枯水期堤坝隐患（缺陷）探测仪器和洪水期堤防渗漏探测仪器两类分别进行介绍。本文还介绍了现场检测堤防、心墙、混凝土防渗墙的隐患和基础裂缝的实例。最后，对堤坝隐患探测技术应用与发展的有关问题进行探讨。 【关键词】堤坝 渗漏 隐患 探测 技术 仪器 1 概述[1] 我国大江大河大湖的堤防多数建在冲积平原上，地层一般为二元结构，表面覆盖层较薄，下层为较厚的饱和粉细砂及砂砾石层，堤基极易产生渗漏，严重时出现管涌险情。此外，堤防经历次填筑而成，填土不匀，堤身不密实且存在生物洞穴及其他隐患，每到汛期遇高洪水位，堤脚堤身容易产生管涌、散浸等渗漏险情。及时探明险情，确定渗漏位置，解决人工“拉网式”查管涌的落后方法，对于堤防的除险加固将起到十分重要的作用。 洪水退后，加固沿江堤防，防止以后洪水再度肆掠，是全国和沿江地区的重要任务。在除险加固以前，首先应查明险工险段。一些水毁工程，经由人工查看可以发现；而大量隐藏在堤身和堤基内的隐患，人工巡查不可能发现，只有采用专门研制的仪器设备，精心探测才能发现。查明隐患的位置，有针对性地对重点堤段采取加固除险措施，保证将有限的人力、物力和财力用在最需要的地方，对于提高防洪减灾效果，保证安全度汛是十分重要的。 我国有大坝86000多座，其中大部分是上世纪50~60年代修建的中小型土坝。由于当时施工条件的限制和建成时间久远，这些大坝病险严重，许多成为三类坝。从2007年开始，三年时间，国家投入巨资，对6240座病险坝进行除险加固，消除病害，保证大坝安全运行。对于病险坝内部存在的裂缝、松散区、不均匀区、渗漏通道等各种隐患，只有采用专用仪器设备才能探测清楚。为除险加固工程设计提供可靠依据。 然而，总的来说，目前国内外尚无探测堤防和大坝渗漏隐患的成熟技术和行之有效的仪器[1]。近年来，特别是在1998年洪水后，国内有关部门及一些单位对于堤防隐患探测技术给予高度重视，积极开展了有关技术研究及专用仪器研制，计有：瞬变电磁法、频率域电磁法[4]、高密度电法、探地雷达、表面波法、浅层反射地震法、放射性同位素法等。这些方法在许多大坝和长江、黄河、北江、永定河和洞庭湖、鄱阳湖等堤防上均有一些成功应用的例子。 本文以堤防隐患探测为例进行介绍，其中许多内容也适用于大坝。 2 我国堤防构造的特点 我国堤防长度很长，总长度达26万km，仅长江干堤长度已达3600km。这样长的堤防，无论在洪水期防洪抢险、枯水期除险加固方面，还是渗漏和隐患探测方面，均存在相当大的困难，在世界上也是十分罕见的。我国堤防修筑年代久远，有的堤防从宋代起已经开始修筑，至今已有800多年历史。堤身经历次填筑，土料就地取材，填土不匀，结构复杂，常有树根、秫秸等物埋入堤内，天长地久，腐烂成隐患。此外，我国堤防绝大多数由人工填筑，有的经人工夯实，有的甚至未经夯实，堤身密实度低，普遍存在缺陷，病害种类繁多。 堤防修筑前未作基础处理，基础薄弱。堤防基础一般为二元结构，即上层为几米到十几米厚不透水的覆盖层；下层为十几米到几十米厚透水的沙砾石层和细沙层。堤防建在覆盖层上，二者成为一体，像是一座挡水墙浮在透水的沙砾石上。 3 堤防隐患（缺陷）分类 由于堤防修筑质量差、堤身高度不够、经多年水力冲刷带走细颗粒土、基础塌陷造成不均匀沉降和生物侵害等原因，造成堤防存在多种缺陷，或称为隐患。有的隐患存在于堤身内，也有的存在于覆盖层和浅层基础内。当这些隐患发展严重时，遇高洪水位，堤防发生渗漏。通俗地讲，归纳起来，堤防的隐患有3类：（1）洞：蚁穴、鼠洞、烂树根、塌陷产生的空洞以及浅层基础内细颗粒土被冲走形成的孔洞等；（2）缝：纵缝、横缝、斜缝、隐蔽缝、开口缝等；（3）松：密实度低（孔隙率大）或填料为沙土等。 堤防出险的表现形式 由于不同堤段存在的隐患类型不同，高洪水位时，堤防出险有多种表现形式。在此，本文列举常见的几种形式：（1）漫顶：当洪水位高于堤顶时，发生漫顶。为防止漫顶发生，修筑子堤挡水；（2）管涌：常发生在堤脚和基础处，由于水流冲刷带走细颗粒土，留下砾石形成渗漏通道，或在堤内挖鱼塘、种水稻等破坏了覆盖层，使地下高压水上冒