CN109632577A - 一种防渗墙缺陷位置检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防渗墙缺陷位置检测装置及检测方法，包括下气球、上气球、储液容器和空压机；其中，所述下气球的内腔连通下气管；所述上气球与所述下气球间隔开一段距离，所述下气管从上气球的内腔中穿过；所述上气球的内腔连通上气管，且所述上气球的内腔仅在连接上气管的部位形成通气孔，其余部位均封闭；所述储液容器连接液管的一端，所述液管的另一端穿过所述上气球的内腔与上气球和下气球之间的空间连通；所述空压机分别用于通过所述下气管向下气球充气，通过所述上气管向上气球充气，通过连接在所述储液容器上的气管为储液容器内的液体充气。采用本发明可以对防渗墙是否存在缺陷实现准确判断和精准定位。

Description

一种防渗墙缺陷位置检测装置及检测方法

技术领域

本发明属于基础建设技术领域，具体地说，是涉及一种用于检测防渗墙缺陷位置的装置及其检测方法。

背景技术

防渗墙是一种较为常见的工程结构物，在防止液体渗漏中发挥着重要作用。例如在海岸带易遭受海水入侵的地层中，防渗墙可以起到阻止海水入侵到陆地淡水的作用。

防渗墙一般是在土体内进行高压旋喷，将水泥浆扩散到周围岩土中，形成高压旋喷桩来进行防渗的。施工中，若控制不合理，防渗墙某些局部水泥浆可能会出现扩散不到位的问题，继而导致该部位缺少水泥浆液，强度较低，防渗效果欠佳。因此，对于防渗墙的缺陷部位进行检测十分必要。检测到防渗墙的缺陷部位后，可以对缺陷部位进行修复，这对于提高整个工程的防渗性具有重大意义。

目前，防渗墙的缺陷主要采用钻探取芯和物探的方法进行探测。其中，钻探取芯探测方法需要对防渗墙进行取样，根据取芯结果，大致可以判断出芯样的施工质量，但对于芯样周围的施工质量无法判断。物探方法包括地质雷达法、高密度电法和垂直入射波法等，均存在一定的检测误差，检测精度不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防渗墙缺陷位置检测技术，可以对防渗墙是否存在缺陷实现准确检测。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

在一个方面，本发明提出了一种防渗墙缺陷位置检测装置，包括下气球、上气球、储液容器和空压机；其中，所述下气球的内腔连通下气管；所述上气球与所述下气球间隔开一段距离，所述下气管从上气球的内腔中穿过；所述上气球的内腔连通上气管，且所述上气球的内腔仅在连接上气管的部位形成通气孔，其余部位均封闭；所述储液容器连接液管的一端，所述液管的另一端穿过所述上气球的内腔与上气球和下气球之间的空间连通；所述空压机分别用于通过所述下气管向下气球充气，通过所述上气管向上气球充气，通过连接在所述储液容器上的气管为储液容器内的液体充气。

优选的，所述上气球和下气球在使用时呈上下位置关系，且上气球与下气球相距最近边缘处的距离为0.8m。

为了对注入到所述上气球、下气球和液体中的气体压力进行控制，在所述上气管、下气管和液管上分别安装有压力表，分别用于检测上气球中的气压、下气球中的气压以及液管中的压力。

优选的，在所述上气管、下气管、液管以及连接所述储液容器的气管上还分别安装有截止阀。

为了实现检测装置的自动化，本发明优选在所述检测装置中设置一控制器，所述截止阀可以选用电磁阀，连接所述控制器，由控制器统一控制其通断。将所述压力表连接至所述控制器，利用控制器自动采集各压力表的读数，对充气过程实现自动控制。通过控制器计算缺陷指数，实现防渗墙缺陷位置的自动判断。

在另一个方面，本发明还提出了一种防渗墙缺陷位置检测方法，包括以下检测步骤：在防渗墙的中心位置钻孔，孔径为75mm；在所述钻孔中放置下气球；在所述钻孔中放入上气球，所述上气球位于下气球的上方；向所述下气球中充气，直到气压达到100KPa时停止充气；向所述上气球中充气，直到气压达到100KPa时停止充气，且上气球与下气球相距最近边缘处的距离为0.8m；向所述上气球与下气球之间的空间注入液体，直到注满；所述液体为需要防渗墙阻止渗漏的液体；向所述液体充气，直到压力等于100KPa时，停止充气；等待设定时间△t后，再次检测所述液体的压力，记为P₂；计算缺陷指数： 其中，R₀为标准系数；h为测试深度至地面的距离，单位为cm；△t的单位为分钟；根据缺陷指数I的大小判断防渗墙在测试深度h处是否存在缺陷。

优选的，所述上气球和下气球充气完毕后，与所述钻孔的孔壁紧密贴合，封堵上气球与下气球之间的空间，使注入到所述空间的液体只能通过防渗墙渗漏。

为了方便地对注入到所述空间的液体的压力进行检测，本发明将所述液体通过连通所述空间的液管注入到所述空间，保持液管与所述空间的液体连通状态，并向所述液管中的液体充气，同时检测液管中的压力变化，直到压力等于100KPa时，停止充气；等待设定时间△t后，再次检测所述液管中的压力，记为所述P₂。

优选的，所述钻孔的孔深优选为防渗墙的深度，以对整面防渗墙进行缺陷位置检测。

优选的，所述设定时间△t优选在30min～60min之间取值，以保证检测精度，提高检测效率。

进一步的，对于所述标准系数R₀的确定，优选采用以下方式：

当测试深度处的土地类型为卵石、碎石或砾石地层时，所述R₀＝10^-1；

当测试深度处的土地类型为砂土地层时，所述R₀＝10^-3；

当测试深度处的土地类型为粉土地层时，所述R₀＝10^-4；

当测试深度处的土地类型为粉质粘土地层时，所述R₀＝10^-6。

进一步的，在所述根据缺陷指数I的大小判断防渗墙在测试深度h处是否存在缺陷的过程，包括：

对于卵石、碎石或砾石地层，若I<10⁵，则存在缺陷；反之，质量良好；

对于砂土地层，若I<10³，则存在缺陷；反之，质量良好；

对于粉土地层，若I<10²，则存在缺陷；反之，质量良好；

对于粉质粘土地层，若I<1，则存在缺陷；反之，质量良好。

进一步的，所述测试深度h为所述上气球与下气球之间的空间的中心位置距离地面的深度；为了对防渗墙不同深度位置处的缺陷情况进行检测，在对防渗墙进行缺陷位置检测时，首先将下气球放置到所述钻孔的底部进行首轮检测；待首轮检测结束后，将所述上气球和下气球上移80cm，重复所述检测步骤，对防渗墙在下一个测试深度h处是否存在缺陷进行检测；如此重复执行，直到上气球到达地面后，完成对防渗墙在各深度位置处的缺陷检测。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的防渗墙缺陷位置检测装置结构简单，实施可靠，通过在防渗墙的不同深度处设置上下阻隔体，并在上下阻隔体之间注入液体，利用液体扩散速度快慢来判断防渗墙的缺陷与否，不仅检测方法简单，而且只需在防渗墙上开设一个钻孔，即可对整面防渗墙的缺陷位置实现全面定位，且检测精度高，测试时间短，效率高。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明所提出的防渗墙缺陷位置检测装置的一种实施例的整体架构示意图；

图2是图1中的上气球、下气球、上气管、下气管以及液管的连接关系示意图；

图3是本发明所提出的防渗墙缺陷位置检测方法的一种实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

如图1所示，本实施例的防渗墙缺陷位置检测装置主要包括下气球1、上气球3、下气管2、上气管4、液管5、储液容器6和空压机7等组成部分。其中，上气球3的内腔与上气管4连通，通过上气管4向上气球3中充入气体。在装置使用过程中，下气球1位于上气球3的下方，且与上气球3间隔开一段距离。将下气管2从上气球3的上方穿过上气球3的内腔延伸至下气球1的位置，并与下气球1的内腔连通，结合图2所示，通过下气管2向下气球1的内腔充入气体。将液管5从上气球3的上方穿过上气球3的内腔延伸至上气球3与下气球1之间的空间8，以用于向所述空间8注入液体。在本实施例中，虽然下气管2和液管5穿过了上气球3的内腔，但下气管2和液管5的内部空间与上气球3的内腔保持相互独立，即，上气球3的内腔仅在连接上气管4的部位形成通气孔9，其余部位均封闭，避免下气管2中的气体以及液管5中的液体进入到上气球3中。将液管5的另一端连通所述储液容器6，将储液容器6中的液体注入到所述空间8中。空压机7用于连接所述上气管4、下气管2和连通储液容器6内腔的气管10，以分别经由所述上气管4、下气管2和气管10向上气球3、下气球1和储液容器6内充入气体。

在本实施例中，所述上气球3和下气球1均由天然橡胶制成，具有较好的弹性，且壁厚，能够承受500KPa的压力。所述上气管4、下气管2、液管5和气管10优选采用较硬且能够承受较高压力的材质制成，且外径优选为5mm。所述储液容器6呈密闭性，下部连接所述液管5。储液容器6中的液体18为工程中需要防渗墙阻止渗漏的液体，例如：若防渗墙工程需要阻止海水入侵，则储液容器6中的液体18为海水；若防渗墙工程需要阻止垃圾淋滤液入侵，则储液容器6中的液体18为淋滤液；若防渗墙工程需要阻止水库水入侵，则储液容器6中的液体18为水库水；等等。在储液容器6的液面上方留出一段空间，将气管10安装在所述储液容器6的顶部，且与该段空间相连通，以便于空压机7向所述储液容器6的内腔充入空气。

此外，在所述下气管2、上气管4、液管5和气管10上分别安装一个截止阀14、15、16、17，并在所述下气管2、上气管4和液管5上分别安装一个压力表11、12、13，所述压力表11、12、13的最大量程优选为150KPa。

下面结合图1所示的检测装置，对本实施例的防渗墙缺陷位置检测方法进行详细阐述。如图3所示，包括以下步骤：

S301、在防渗墙的中心位置钻孔19，孔径为75mm；

在本实施例中，可以采用地质钻机对待检测的防渗墙21进行钻孔，孔深为防渗墙21的深度，以便于对整面防渗墙不同深度位置的缺陷检测。

S302、将下气球1放入钻孔19，并深入到钻孔19的底部。

S303、将上气球3放入钻孔19，且位于下气球1的上方。

S304、对下气球1充气，直到气压达到100KPa时，停止充气；

在本实施例中，可以将下气管2连接至空压机7，打开连接在下气管2中的截止阀14，利用空压机7向下气球1的内腔充气。在充气过程中，观测连接在下气管2上的压力表11的读数，当压力达到100KPa时，停止充气，并关闭所述截止阀14。

S305、对上气球3充气，直到气压达到100KPa时，停止充气；

在本实施例中，可以将上气管4连接至空压机7，打开连接在上气管2中的截止阀15，利用空压机7向上气球3的内腔充气。在充气过程中，观测连接在上气管4上的压力表12的读数，当压力达到100KPa时，停止充气，并关闭所述截止阀15。

在上气球3和下气球1充气完毕后，上气球3与下气球1相距最近边缘处的距离为0.8m。

S306、向上气球3与下气球1之间的空间8注入液体，直到注满；

在本实施例中，可以打开连接在液管5中的截止阀16，利用液管5将储液容器6中的液体引入到上气球3与下气球1之间的空间8内，直到充满整个所述空间8。所述液体为需要防渗墙31阻止渗漏的液体。

在上气球3和下气球1充气完毕后，上气球3和下气球1与钻孔19的孔壁紧密贴合，封堵上气球3与下气球1之间的空间8，使注入到所述空间8的液体只能通过防渗墙21渗漏。

S307、向注入到上气球3与下气球1之间的空间8中的液体充气，直到压力等于100KPa时，停止充气；

在本实施例中，可以将气管10连接至空压机7，打开连接在气管10中的截止阀17，利用空压机7向储液容器6充气。在充气过程中，观测连接在液管5上的压力表13的读数，当压力达到100KPa时，停止充气，并关闭液管5上的截止阀16和气管10上的截止阀17。

S308、等待设定时间△t后，再次检测所述空间8中的液体压力，并将所述液体压力记为P₂；

在本实施例中，可以通过观测连接在液管5上的压力表13的读数确定所述空间的液体压力P₂。所述设定时间△t优选在30min～60min之间取值，可以利用计数器计时。

S309、计算缺陷指数I；

在本实施例中，所述缺陷指数I可以采用以下计算公式获得：

式中，R₀为标准系数，对于卵石、碎石或砾石地层，R₀＝10^-1；对于砂土地层，R₀＝10^-3；对于粉土地层，R₀＝10^-4；对于粉质粘土地层，R₀＝10^-6。R为计算系数，且

其中，h为测试深度至地面20的距离，单位为cm，且所述测试深度h为上气球3与下气球1之间的空间8的中心位置距离地面20的深度。所述设定时间△t的单位为min。

在本实施例，可以在检测装置中设置控制器，利用控制器计时，并在等待设定时间△t后，自动采集连接在液管5上的压力表13的读数，进而利用上述公式自动计算出缺陷指数I。

当然，也可以将所述截止阀14-17配置成电磁阀，连接所述控制器，由控制器根据检测步骤自动控制各截止阀14-17按要求打开或者关闭。同时，可以利用控制器自动采集连接在上气管4上的压力表12的读数和连接在下气管2上的压力表11的读数，以在充气压力达到100KPa时，通过控制器自动空压机7停止充气，以提高装置的自动化程度。

S310、根据缺陷指数I的大小判断防渗墙21在测试深度h处是否存在缺陷；

在本实施例中，测试深度h处的土地类型不同，在根据计算出的缺陷指数I判断防渗墙21在此深度是否存在缺陷时，所参考的基准值不同。例如：

对于卵石、碎石或砾石地层，若I<10⁵，则存在缺陷；反之，质量良好；

对于砂土地层，若I<10³，则存在缺陷；反之，质量良好；

对于粉土地层，若I<10²，则存在缺陷；反之，质量良好；

对于粉质粘土地层，若I<1，则存在缺陷；反之，质量良好。

在本实施例中，上述判断结果可以由装置中的控制器自动判断生成。

S311、上移下气球1和上气球3，检测防渗墙在另一深度位置处是否存在缺陷；

在本实施例中，将连接在上气管4、下气管2和液管5上的截止阀14、15、16打开，将下气球1和上气球3向上提升0.8m，重复步骤S304-S310，对防渗墙21在该测试深度处是否存在缺陷进行检测。

S312、逐步上移下气球1和上气球3，对防渗墙在不同深度位置的缺陷情况进行检测，直到上气球3到达地面20为止。

下面通过一个具体的实例，对本实施例的防渗墙缺陷位置检测方法进行举例说明。

某地海水入侵严重，海水经第四系地层入渗到陆地160m的地下，给当地的居民用水和生产用水造成了严重影响，为了阻止海水入侵，采用修筑防渗墙进行阻隔。该防渗体在0+000～0+170段采用高压旋喷桩防渗墙进行防渗，防渗墙深入基岩0.5m。高压旋喷桩设计桩径为0.6～1.2m，桩与桩之间搭接0.3～0.5m，高压旋喷桩设置为两道。为了检测所述高压旋喷桩防渗墙是否存在缺陷，现场采用本实施例的检测装置和检测方法也进行了测试。

在防渗墙的中心位置钻孔，钻孔深度为9.0m。将上气球、下气球、上气管、下气管、液管、截止阀、储液容器、空压机和压力表连接好后，将下气球放至孔底，并向两个气球内充入100KPa气体。两个气球在钻孔中充入100KPa的气体后呈近圆柱形，且高度为200mm，且两个气球之间形成的空间高度为0.8m。向储液容器内灌入海水，打开液管向两个气球之间的空间注满海水；然后，向储液容器内充气，直到液管上的压力表指示100KPa时停止充气。利用计时器计时，观测与液管相连的压力表的读数变化，延时30分钟后，记录与液管相连的压力表的读数P₂，计算缺陷指数I，并进行记录。而后，将下气球和上气球上拔0.8m，检测防渗墙在下一个深度位置是否存在缺陷，同样计算出缺陷指数I并进行记录。如此重复上述过程，直至上气球达到地面，获得防渗墙各个深度位置处的检测结果，列于表1中。

表1

由表1可见，防渗墙在离地面4.4m的位置处出现缺陷，其余位置均良好。

本实施例通过在防渗墙不同深度位置处设置上下阻隔体，利用液体扩散速度快慢来判断防渗墙的缺陷与否，若防渗墙在某一深度上存在缺陷，则灌入液体后，其扩散速度较快；反之，则较慢。由此，便可准确地判断出防渗墙的缺陷位置。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种防渗墙缺陷位置检测装置，其特征在于，包括：

下气球，其内腔连通下气管；

上气球，其与所述下气球间隔开一段距离，所述下气管从上气球的内腔中穿过；所述上气球的内腔连通上气管，且所述上气球的内腔仅在连接上气管的部位形成通气孔，其余部位均封闭；

储液容器，其连接液管的一端，所述液管的另一端穿过所述上气球的内腔与上气球和下气球之间的空间连通；

空压机，其分别用于通过所述下气管向下气球充气，通过所述上气管向上气球充气，通过连接在所述储液容器上的气管为储液容器内的液体充气。

2.根据权利要求1所述的防渗墙缺陷位置检测装置，其特征在于，所述上气球和下气球在使用时呈上下位置关系，且上气球与下气球相距最近边缘处的距离为0.8m。

3.根据权利要求1或2所述的防渗墙缺陷位置检测装置，其特征在于，

在所述上气管、下气管和液管上分别安装有压力表，分别用于检测上气球中的气压、下气球中的气压以及液管中的压力；

在所述上气管、下气管、液管以及连接所述储液容器的气管上还分别安装有截止阀。

4.一种防渗墙缺陷位置检测方法，其特征在于，包括以下检测步骤：

在防渗墙的中心位置钻孔，孔径为75mm；

在所述钻孔中放置下气球；

在所述钻孔中放入上气球，所述上气球位于下气球的上方；

向所述下气球中充气，直到气压达到100KPa时，停止充气；

向所述上气球中充气，直到气压达到100KPa时，停止充气，且上气球与下气球相距最近边缘处的距离为0.8m；

向所述上气球与下气球之间的空间注入液体，直到注满；所述液体为需要防渗墙阻止渗漏的液体；

向所述液体充气，直到压力等于100KPa时，停止充气；

等待设定时间△t后，再次检测所述液体压力，记为P₂；

计算缺陷指数：

其中，R₀为标准系数；h为测试深度至地面的距离，单位为cm；△t的单位为分钟；

根据缺陷指数I的大小判断防渗墙在测试深度h处是否存在缺陷。

5.根据权利要求4所述的防渗墙缺陷位置检测方法，其特征在于，所述上气球和下气球充气完毕后，与所述钻孔的孔壁紧密贴合，封堵上气球与下气球之间的空间，使注入到所述空间的液体只能通过防渗墙渗漏。

6.根据权利要求4所述的防渗墙缺陷位置检测方法，其特征在于，所述液体通过连通所述空间的液管注入到所述空间，保持液管与所述空间的液体连通状态，并向所述液管中的液体充气，同时检测液管中的压力变化，直到压力等于100KPa时，停止充气；等待设定时间△t后，再次检测所述液管中的压力，记为所述P₂。

7.根据权利要求4所述的防渗墙缺陷位置检测方法，其特征在于，所述钻孔的孔深为防渗墙的深度；所述设定时间△t在30min～60min之间取值。

8.根据权利要求4所述的防渗墙缺陷位置检测方法，其特征在于，

当测试深度处的土地类型为卵石、碎石或砾石地层时，所述R₀＝10^-1；

当测试深度处的土地类型为砂土地层时，所述R₀＝10^-3；

当测试深度处的土地类型为粉土地层时，所述R₀＝10^-4；

当测试深度处的土地类型为粉质粘土地层时，所述R₀＝10^-6。

9.根据权利要求4所述的防渗墙缺陷位置检测方法，其特征在于，在所述根据缺陷指数I的大小判断防渗墙在测试深度h处是否存在缺陷的过程，包括：

对于卵石、碎石或砾石地层，若I<10⁵，则存在缺陷；反之，质量良好；

对于砂土地层，若I<10³，则存在缺陷；反之，质量良好；

对于粉土地层，若I<10²，则存在缺陷；反之，质量良好；

对于粉质粘土地层，若I<1，则存在缺陷；反之，质量良好。

10.根据权利要求4至9中任一项所述的防渗墙缺陷位置检测方法，其特征在于，所述测试深度h为所述上气球与下气球之间的空间的中心位置距离地面的深度；

在对防渗墙进行缺陷位置检测时，首先将下气球放置到所述钻孔的底部进行首轮检测；待首轮检测结束后，将所述上气球和下气球上移80cm，重复所述检测步骤，对防渗墙在下一个测试深度h处是否存在缺陷进行检测；如此重复执行，直到上气球到达地面后，完成对防渗墙在各深度位置处的缺陷检测。