CN113176044A - 一种基于示踪剂的地下连续墙渗漏检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于示踪剂的地下连续墙渗漏检测方法，方法如下：在地下连续墙两侧开设若干测孔；基坑降水前在迎土侧测孔内交错布置两种示踪剂溶液，在基坑降水过程中对开挖侧测孔内示踪剂浓度进行检测，一旦在开挖侧测孔内发现示踪剂，则说明相应范围内地下连续墙存在渗漏；根据两种示踪剂检测出浓度和孔间距离，计算地下连续墙渗漏水平向位置，在此位置两侧再开设测孔，迎土侧测孔孔深至隔水层上表面，并在此孔内布置第三种示踪剂，通过检测开挖侧测孔内示踪剂浓度来判断渗漏是否位于承压水层内。本发明对地下连续墙完整性不产生影响，且测试结果稳定、容易判断，施工工艺简单，节约工期，也不会额外增加成本。

Description

一种基于示踪剂的地下连续墙渗漏检测方法
技术领域
本发明涉及地铁车站地连墙渗漏检测领域，尤其涉及一种基于示踪剂的地下连续墙渗漏检测方法。
背景技术
随着我国城市轨道交通行业的大力发展，地铁车站工程日渐增多，地下连续墙作为地铁车站的主要支护形式已被大范围采用。如今，新建地铁基坑地连墙深度大，由于自然条件、施工工艺、施工方法等方面因素造成地下连续墙质量不一，基坑开挖时易发生渗漏情况，严重时会出现管涌、围护结构失稳等问题。因此，预先确定地下连续墙渗漏位置，提前对隐患做出准备，是基坑开挖安全风险控制的重点。
目前，国内外的地下连续墙渗漏主要检测方法主要有“钻孔取芯法”、“降水井观测法”、“电渗透法”和“声波透射法”。其中，“钻孔取芯法”属于有损检测；“降水井观测法”检测结果不稳定、且过多布置观测井会拖延工期；“电渗透法”与“声波透射法”需在地下连续墙施工前预埋相关检测构件，同时会增加工程成本。据此，目前急需一种新型地下连续墙渗漏检测方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于示踪剂的地下连续墙渗漏检测方法，其可避免因采用传统方法而带来的连续墙完整性破坏、施工工艺复杂、检测结果不稳定、工期拖延、成本增加的问题。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：
一种基于示踪剂的地下连续墙渗漏检测方法，包括如下步骤：
(1)在地下连续墙的开挖侧和迎土侧分别开设若干测孔；
(2)基坑降水前，在迎土侧测孔中按交错布置形式分别添加第一示踪剂、第二示踪剂；
(3)在基坑降水过程中，对开挖侧测孔内进行进行示踪剂浓度检测；若未检测出任何示踪剂存在，则说明该段地下连续墙结构完整，无渗漏存在；若检测出示踪剂存在，则参照两种示踪剂浓度、并根据布孔间距计算出地下连续墙水平方向渗漏位置；
(4)根据渗漏位置在地下连续墙两侧布置第三种测孔；其中，迎土侧第三种测孔打入承压水隔水层上表面，并在该测孔内添加第三示踪剂；在基坑降水过程中，对开挖侧第三种测孔内进行第三示踪剂浓度检测；若未检测出第三示踪剂，则说明渗漏发生在承压水层内；反之，则说明渗漏发生在承压水隔水层上部。
作为本发明的优选方式之一，所述步骤(1)中，地下连续墙开挖侧测孔与迎土侧测孔之间平行布置，并且，所述开挖侧测孔孔径略小于所述迎土侧测孔孔径。
作为本发明的优选方式之一，所述步骤(1)中，地下连续墙开挖侧测孔具体布置在所述地下连续墙的接缝处和幅中处，迎土侧测孔布置在所述地下连续墙的接缝处。
作为本发明的优选方式之一，所述步骤(2)中，迎土侧测孔包括测孔A和测孔B；所述测孔A和测孔B沿所述地下连续墙的长度方向交错布置，并且，在所述测孔A中添加第一示踪剂，测孔B中添加第二示踪剂。
作为本发明的优选方式之一，所述步骤(3)中，计算地下连续墙水平方向渗漏位置的方法为：
一旦开挖侧测孔内检测出示踪剂存在，立即对该测孔及其相邻测孔重新检测；每个测孔内取水样进行检测，对测孔内第一示踪剂和第二示踪剂浓度进行记录，并根据结果取示踪剂浓度平均值；
在示踪剂检测全过程中，取第一示踪剂和第二示踪剂综合浓度最大检测节点位置，并根据该检测节点位置中两种示踪剂浓度比例以及该检测节点位置对面的迎土侧测孔间距，计算出水平方向地下连续墙发生渗漏的位置。
作为本发明的优选方式之一，所述检测节点位置中示踪剂的渗透路径依次为：迎土侧测孔、渗漏点、检测节点位置处开挖侧测孔；据此，在所述第一示踪剂和第二示踪剂综合浓度最大检测节点位置处，所述第一示踪剂与第二示踪剂的浓度差体现在“所在迎土侧测孔位置到渗透点之间的距离”，那么，确定估算公式：第一示踪剂浓度/第二示踪剂浓度＝第二示踪剂所在迎土侧测孔到渗透点之间的距离/第一示踪剂所在迎土侧测孔到渗透点之间的距离。
作为本发明的优选方式之一，假设所述迎土侧测孔间距为固定值a，第一示踪剂所在迎土侧测孔到渗透点之间的距离为x；那么，第一示踪剂浓度/第二示踪剂浓度＝(a-x)/x。
作为本发明的优选方式之一，所述第一示踪剂、第二示踪剂、第三示踪剂为三种不同的示踪剂，分别取氟化苯甲酸铒螯合物、氟化苯甲酸钬螯合物和二氟化苯甲酸镝螯合物中的一种。
作为本发明的优选方式之一，所述第一示踪剂、第二示踪剂、第三示踪剂在相应测孔中的添加用量取决于示踪剂最大稀释体积以及分析仪器检测灵敏度；各示踪剂的具体用量通过如下公式计算：
A＝Vp×S×μ×10-6
Figure BDA0003022673300000031
式中：A-微量物质示踪剂使用剂量，kg；
S-微量物质示踪剂检测灵敏度；
μ-余量系数；
Vp-微量物质示踪剂最大稀释体积，m3；
R-迎土侧测孔平均孔距，m；
h-迎土侧测孔深度，m；
Figure BDA0003022673300000041
-待测土层平均孔隙度；
Sw-待测土层平均含水饱和度。
作为本发明的优选方式之一，待示踪剂溶液配置完成，首先在测孔内下入导管，管底距测孔底部1m；然后于导管顶均匀灌入相应示踪剂溶液，注入溶液与上提导管同步进行，以保证管口提至测孔口时示踪剂溶液正好灌入完成；此外，相邻测孔注入示踪剂需同步进行，以保证第一示踪剂与第二示踪剂同步扩散。
本发明相比现有技术的优点在于：本发明对地下连续墙完整性不产生影响，随时能对某段已完成地下连续墙进行针对性测试，并且，测试结果稳定、容易判断，施工工艺简单，可伴随基坑降水试验同步测试，相对节约工期，也不会额外增加成本。
附图说明
图1是实施例1中地下连续墙两侧的测孔A、测孔B以及测孔CK布置原理图；
图2是实施例1中渗漏点两侧的测孔C布置原理图；
图3是实施例1中基于示踪剂的地下连续墙渗漏检测方法的流程图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
本实施例的一种基于示踪剂的地下连续墙渗漏检测方法，如图3所示，包括如下步骤：
(1)布置测孔
如图1所示，在地下连续墙迎土侧处布置测孔A1-A3、B1-B2，测孔A、B跳孔布置，同时，在地下连续墙开挖侧处布置测孔CK1-CK9；其中，各测孔深度为地面至基坑底部距离，测孔均平行布置于距地下连续墙接缝1-2m范围处，原因是地下连续墙接缝处相对于墙身更易发生渗漏，布置在接缝附近有利于提高检测灵敏度。
具体地，测孔CK1-CK9布置在地下连续墙的接缝处和幅中处，测孔A1-A3、B1-B2布置在地下连续墙的接缝处，且测孔CK1-CK9孔径设计为略小于测孔A1-A3、B1-B2孔径。
(2)配置示踪剂溶液
本实施例选择氟化苯甲酸铒螯合物、氟化苯甲酸钬螯合物和二氟化苯甲酸镝螯合物三种不同的示踪剂，其中，氟化苯甲酸铒螯合物作为第一示踪剂，氟化苯甲酸钬螯合物作为第二示踪剂，二氟化苯甲酸镝螯合物作为第三示踪剂。该三种踪剂均具有如下特点：①水溶性好，可快速溶于水；②与地下水层配伍性好，可与水体一同推进；③无异味，对地下水无污染；④测试灵敏度高，易于检测。
示踪剂用量取决于微量物质示踪剂最大稀释体积以及分析仪器检测灵敏度，本实施例示踪剂用量采用如下公式计算：
A＝Vp×S×μ×10-6
Figure BDA0003022673300000051
式中：A-微量物质示踪剂使用剂量，kg；
S-微量物质示踪剂检测灵敏度；
μ-余量系数；
Vp-微量物质示踪剂最大稀释体积，m3；
R-迎土侧测孔平均孔距，m；
h-迎土侧测孔深度，m；
Figure BDA0003022673300000052
-待测土层平均孔隙度；
Sw-待测土层平均含水饱和度。
根据以上公式计算出示踪剂用量后，按比例配置每种示踪剂溶液，待成孔施工完成后准备注入相应测孔。
(3)注入第一和第二示踪剂溶液
基坑降水前，在迎土侧测孔A1-A3中注入第一示踪剂溶液，测孔B1-B2中注入第二示踪剂溶液。首先，在测孔内下入导管，管底距测孔底部1m处为宜，然后于导管顶均匀灌入相应示踪剂溶液，注入溶液与上提导管需同步进行，保证管口提至测孔口时示踪剂溶液正好灌入完成。同时，需注意的是，相邻测孔注入示踪剂溶液需同步进行，以保证第一示踪剂与第二示踪剂可以同步扩散，从而提高检测精确性。
(4)基坑降水及示踪剂检测
进行基坑内降水作业，降水过程中每小时对开挖侧测孔CK1-CK9内地下水进行取样；取样时，根据测孔深度每10m取100mL水样分别置入清洁试管中，使用电感耦合等离子质谱仪对试管内示踪剂浓度进行检测并记录，直至坑内水位降至设计规定降水深度。
(5)结果判断
当测孔CK1-CK9在降水过程中均未检测出任何示踪剂存在，则说明该段地下连续墙结构完整，无渗漏存在。
一旦测孔内检测出示踪剂存在，立即对该测孔及其相邻测孔重新检测。每个测孔内每沿孔深每10m取100mL水样进行检测，且对测孔内第一示踪剂和第二示踪剂浓度进行记录，并根据结果取示踪剂浓度平均值。检测每30分钟进行一次，直至示踪剂浓度趋于稳定或降水达到规定降水深度。
在示踪剂检测全过程中，取第一示踪剂和第二示踪剂综合浓度最大检测节点位置。由于该检测节点位置中示踪剂的渗透路径依次为：迎土侧测孔、渗漏点、检测节点位置处开挖侧测孔，因此，在第一示踪剂和第二示踪剂综合浓度最大检测节点位置处，第一示踪剂与第二示踪剂的浓度差主要体现在“所在迎土侧测孔位置到渗透点之间的距离”，即，第一示踪剂浓度/第二示踪剂浓度≈第二示踪剂所在迎土侧测孔到渗透点之间的距离/第一示踪剂所在迎土侧测孔到渗透点之间的距离。结合实际应用环境，且为了方便应用，本实施例将上述公式再转为估算公式，即第一示踪剂浓度/第二示踪剂浓度＝第二示踪剂所在迎土侧测孔到渗透点之间的距离/第一示踪剂所在迎土侧测孔到渗透点之间的距离。再进一步地，假设所述迎土侧测孔间距为固定值a，第一示踪剂所在迎土侧测孔到渗透点之间的距离为x；那么，第一示踪剂浓度/第二示踪剂浓度＝(a-x)/x。因此，根据第一示踪剂和第二示踪剂综合浓度最大检测节点位置中的两种示踪剂浓度比例以及该检测节点位置对面的迎土侧测孔间距a，可计算出水平方向地下连续墙发生渗漏的位置x。
例如，若图2中“渗漏点”位置发生渗漏，图1中测孔CK3、CK4、CK5中同时检测出示踪剂，且测孔CK3中示踪剂综合浓度最大，那么以测孔CK3所在位置为“示踪剂综合浓度最大检测节点位置”；接下来，对该位置的示踪剂浓度进行分析，发现检测出的示踪剂为来自于测孔B1的第二示踪剂以及来自测孔A2中的第一示踪剂，并且，第二示踪剂浓度略大于第一示踪剂浓度；结合CK3测孔中各示踪剂的渗透路径，即，第一示踪剂渗透路径：测孔A2→渗漏点→测孔CK3，第二示踪剂渗透路径：测孔B1→渗漏点→测孔CK3，可知，第一示踪剂浓度/第二示踪剂浓度＝测孔B1到渗透点之间的距离/测孔A2到渗透点之间的距离；再结合公式“第一示踪剂浓度/第二示踪剂浓度＝(a-x)/x”，且迎土侧测孔间距a已知，那么即可确认地下连续墙渗漏水平向位置。
(6)存在承压水层时的进一步判断
当确认地下连续墙渗漏水平向位置，且同时开挖深度内存在承压水层时，在地下连续墙渗漏点位置两侧引入测孔C，测孔布置形式如图2所示。迎土侧测孔C1钻孔深度至承压水隔水层上表面，开挖侧测孔C2钻孔深度至基坑底部标高，同时，按上述工序向测孔C1内注入第三示踪剂溶液。接下来，进行基坑降水，并随着坑内降水进行，对测孔C2中第三示踪剂浓度进行检测。若在降水过程中发现第三示踪剂存在，则渗漏发生在隔水层上部地下连续墙中；反之，若未发现第三示踪剂出现，则地下连续墙渗漏位于承压水层下，基坑开挖至此处很有可能会受到承压水突涌的问题，即可提前在此位置采取措施，规避风险。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于示踪剂的地下连续墙渗漏检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在地下连续墙的开挖侧和迎土侧分别开设若干测孔；
(2)基坑降水前，在迎土侧测孔中按交错布置形式分别添加第一示踪剂、第二示踪剂；
(3)在基坑降水过程中，对开挖侧测孔内进行进行示踪剂浓度检测；若未检测出任何示踪剂存在，则说明该段地下连续墙结构完整，无渗漏存在；若检测出示踪剂存在，则参照两种示踪剂浓度、并根据布孔间距计算出地下连续墙水平方向渗漏位置；
(4)根据渗漏位置在地下连续墙两侧布置第三种测孔；其中，迎土侧第三种测孔打入承压水隔水层上表面，并在该测孔内添加第三示踪剂；在基坑降水过程中，对开挖侧第三种测孔内进行第三示踪剂浓度检测；若未检测出第三示踪剂，则说明渗漏发生在承压水层内；反之，则说明渗漏发生在承压水隔水层上部。
2.根据权利要求1所述的基于示踪剂的地下连续墙渗漏检测方法，其特征在于，所述步骤(1)中，地下连续墙开挖侧测孔与迎土侧测孔之间平行布置，并且，所述开挖侧测孔孔径略小于所述迎土侧测孔孔径。
3.根据权利要求1所述的基于示踪剂的地下连续墙渗漏检测方法，其特征在于，所述步骤(1)中，地下连续墙开挖侧测孔具体布置在所述地下连续墙的接缝处和幅中处，迎土侧测孔布置在所述地下连续墙的接缝处。
4.根据权利要求1所述的基于示踪剂的地下连续墙渗漏检测方法，其特征在于，所述步骤(2)中，迎土侧测孔包括测孔A和测孔B；所述测孔A和测孔B沿所述地下连续墙的长度方向交错布置，并且，在所述测孔A中添加第一示踪剂，测孔B中添加第二示踪剂。
5.根据权利要求1所述的基于示踪剂的地下连续墙渗漏检测方法，其特征在于，所述步骤(3)中，计算地下连续墙水平方向渗漏位置的方法为：
一旦开挖侧测孔内检测出示踪剂存在，立即对该测孔及其相邻测孔重新检测；每个测孔内取水样进行检测，对测孔内第一示踪剂和第二示踪剂浓度进行记录，并根据结果取示踪剂浓度平均值；
在示踪剂检测全过程中，取第一示踪剂和第二示踪剂综合浓度最大检测节点位置，并根据该检测节点位置中两种示踪剂浓度比例以及该检测节点位置对面的迎土侧测孔间距，计算出水平方向地下连续墙发生渗漏的位置。
6.根据权利要求5所述的基于示踪剂的地下连续墙渗漏检测方法，其特征在于，所述检测节点位置中示踪剂的渗透路径依次为：迎土侧测孔、渗漏点、检测节点位置处开挖侧测孔；据此，在所述第一示踪剂和第二示踪剂综合浓度最大检测节点位置处，所述第一示踪剂与第二示踪剂的浓度差体现在“所在迎土侧测孔位置到渗透点之间的距离”，那么，确定估算公式：第一示踪剂浓度/第二示踪剂浓度＝第二示踪剂所在迎土侧测孔到渗透点之间的距离/第一示踪剂所在迎土侧测孔到渗透点之间的距离。
7.根据权利要求6所述的基于示踪剂的地下连续墙渗漏检测方法，其特征在于，假设所述迎土侧测孔间距为固定值a，第一示踪剂所在迎土侧测孔到渗透点之间的距离为x；那么，第一示踪剂浓度/第二示踪剂浓度＝(a-x)/x。
8.根据权利要求1～7任一所述的基于示踪剂的地下连续墙渗漏检测方法，其特征在于，所述第一示踪剂、第二示踪剂、第三示踪剂为三种不同的示踪剂，分别取氟化苯甲酸铒螯合物、氟化苯甲酸钬螯合物和二氟化苯甲酸镝螯合物中的一种。
9.根据权利要求1～7任一所述的基于示踪剂的地下连续墙渗漏检测方法，其特征在于，所述第一示踪剂、第二示踪剂、第三示踪剂在相应测孔中的添加用量取决于示踪剂最大稀释体积以及分析仪器检测灵敏度；各示踪剂的具体用量通过如下公式计算：
A＝Vp×S×μ×10-6
Figure FDA0003022673290000031
式中：A-微量物质示踪剂使用剂量，kg；
S-微量物质示踪剂检测灵敏度；
μ-余量系数；
Vp-微量物质示踪剂最大稀释体积，m3；
R-迎土侧测孔平均孔距，m；
h-迎土侧测孔深度，m；
Figure FDA0003022673290000032
-待测土层平均孔隙度；
Sw-待测土层平均含水饱和度。
10.根据权利要求9所述的基于示踪剂的地下连续墙渗漏检测方法，其特征在于，待示踪剂溶液配置完成，首先在测孔内下入导管，管底距测孔底部1m；然后于导管顶均匀灌入相应示踪剂溶液，注入溶液与上提导管同步进行，以保证管口提至测孔口时示踪剂溶液正好灌入完成；此外，相邻测孔注入示踪剂需同步进行，以保证第一示踪剂与第二示踪剂同步扩散。
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