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垂直铺塑防渗帷幕特性及其施工质量无损检测
宋克民
(吉林省水利水电勘测设计研究院，长春130012)

【摘要】本文论述了垂直铺塑防渗帷幕特性及采用双排列电阻率法实现了对垂直铺塑防渗工程施工质量进行无损检测的技术方法。
【关键词】垂直铺塑防渗帷幕防渗膜双排列电阻率法
1前言
垂直铺塑防渗帷幕（以下简称垂直铺塑），1992年首次应用于地基处理工程中，近年来在防洪工程中广泛采用的一种新技术。它是利用专门的开槽机械，在设计防渗线上开出一定宽度（0.15～0.30m）、一定深度（＜20m＝的沟槽，采用泥浆保护槽壁，在槽内用人工分幅置入或人工辅助机械连续置入土工模后再用砂土回填沟槽，形成以防渗膜为主体、泥浆为辅助体的防渗体。该技术充分利用了防渗膜的隔水性，形成的防渗体柔性、均质、整体性好、防渗效果好，施工速度快（最高记录为630m2/日）、工效高、成本低，适应性强等特点。
在垂直铺塑的施工过程中，开槽和铺塑的速度要保持一致，如果开槽的速度过快，铺塑的速度过慢就会塌坑，会造成防渗膜铺设卷底（埋设深度不够）现象；在一些地层条件复杂的地区（如砂砾层发育的地区）还会出现防渗膜被划破的情况；另外在防渗膜接缝的地方也会出现结合不紧密的情况。可见，垂直铺塑防渗帷幕出现质量问题的可能性是极易出现的。
如果这些质量隐患不被及时得到检测和处理，汛期来临时，地下水位上涨，由于防渗膜的存在便会使水头压力集中于防渗膜的破损部位（如防渗膜存在孔洞或未搭接好有漏铺等问题），这种压力的集中更容易造成集中渗漏和渗透稳定问题，引起垮坝后果。在这种情况下，防渗膜的布设反而会造成新的堤坝隐患，起到相反的效果。
为了防止因防渗膜布设造成堤防工程新隐患，在防渗膜铺设完成后，必须对铺设质量进行及时检测；洪水季节快速监测垂直铺塑运行情况，可以及时发现险情，及时采取措施。
目前，垂直铺塑检测多采用测压管法和依据施工前后堤内、外水位变化分析判断法及大开挖直接观察法。其中，前两种方法，存在着对防渗膜铺设出现的质量问题检测不全面、不具体，属宏观定性的检测方法；后一种方法，虽然是直接观察，属微观定量的检测方法，但存在受地下水位限制，从经济、安全责任考虑，不能大面积开挖等许多不足。
另外，经过实践证实基于地球物理场的CT方法和地质雷达检测方法，对防渗膜铺设出现的质量问题也很难查明。
综上所述，研究一种平时能检测垂直铺塑施工质量，汛期能监测垂直铺塑运行情况的快速全面检测系统，是非常必要的，也是迫切需要解决的。
2防渗膜的物理力学特征
防渗膜是一种抗腐蚀的聚乙烯塑料物质，厚度一般采用0.3～0.5mm，规格尺寸各不相同，抗拉性能强，是一种绝缘物质，施工时对防渗膜的质量室内检验与控制标准为SL/T235-1999《土工合成材料测试规程》。
针对垂直铺塑这类纤薄直立的防渗体对电流场影响极为明显，故进行防渗膜分布范围和分布状况探测，可通过分析比较防渗膜的存在对堤防地基电流场影响的不同程度便可反映出防渗膜的存在状况，基于电场理论的高密度电阻率法在近年来的微小结构物的探测中达到了很好的效果，开展垂直铺塑质量检测和监测在技术上是可能和可行的。
防渗膜在地层中的分布具有直立、纤薄的特点，从电场的理论角度来讲，它类似分布在地层中的直立高阻板，但它的电阻率为无穷大，厚度趋向于无穷小；从弹性波场的角度来分析，虽然防渗膜的波阻抗和周围介质的波阻抗差别较大，但由于其直立分布的产状和纤薄的特点，我们很难在反射剖面上接收到，在折射结果中分辨出薄膜的反映。
2.1防渗膜对静电场影响能力
2.1.1大亮子段现场试验
当测线以一定的角度和防渗膜相交进行探测时，防渗膜可以概括为高阻板的地电模型，但它和传统意义上的高阻板相比较更薄。为了验证这种特殊地电模型对静电场的影响能力，1999年11月2日-7日我们在吉林省第二松花江大亮子段进行了野外试验。现场实验时沿和防渗膜不同交角的方向布置了5条测线，选择不同的采集装置共采集剖面17条。
现场防渗膜沿大堤布设，与大堤的根部大致有5-6m，防渗膜垂直埋设，设计埋深为7m。测线布设方向和膜的埋设方向大致成30度角，小号点在河床中，大号点在堤坝的下部。采集装置为温纳方法，电极数为30，电极间距为2m。26m处的红色高阻区对应膜的铺设位置，可以看到膜的整体反映，相应对膜深度的反映，需要现场资料的标定。从采得的电阻率剖面图上可以看到防渗膜表现为一高阻直立体且顶、底界面清晰，从而表明了高密度电阻率法对防渗膜埋深的测试具有一定的有效性，垂直防渗膜布线能够解决防渗膜埋深的检测问题。另一方面也反映了防渗膜的存在改变了静电场的分布规律。
2.1.2室内数值模拟试验
为了进一步明确防渗膜的存在对静电场的影响能力，我们根据静电场理论，用有限元的方法对这一特殊的地电模型进行了数值模拟试验。

图