無損探測修復技術在白龜山水庫堤壩白蟻防治中的應用

(河南省白龜山水庫管理局，河南 平頂山 467031)

1 概 況

白龜山水庫位于淮河流域沙潁河水系沙河干流上，水庫于1966年8月竣工，水庫工程按百年一遇洪水設計，千年一遇洪水校核，1998—2006年進行了除險加固，總庫容達到9.22億m3，控制流域面積2740km2，是一座集防洪、農業灌溉、工業和城市用水綜合利用的大(2)型年調節半平原水庫。

水庫樞紐主要建筑物有：攔河壩、順河壩、泄洪閘和南、北干渠渠首閘及導滲降壓工程。其中，攔河壩(主壩)長1545.40m，均質土壩，最大壩高24.00m,壩頂寬7.00m，迎水坡為混凝土塊護坡，背水坡為塊石護坡；順河壩長18016.50m,為均質土壩，以8+000魚陵山為界分為東西兩段，東段最大壩高16.26m,壩頂寬6.00m，西段最大壩高11.90m，壩頂寬6.00～4.00m，迎水坡為干砌塊石護坡，背水坡為草皮護坡。

白龜山水庫流域屬暖溫帶大陸性季風氣候，多年平均氣溫14.00℃，多年平均降雨量900mm，很適宜白蟻繁衍。2000年汛期白龜山水庫遭遇了近20年來罕見大暴雨，這次降雨強度大，歷時長，2000年7月4日在順河壩10+000背水坡發現面積約40.00m2塌坑，在塌坑內發現白蟻，后經相關專家鑒定，確定為黑翅土白蟻。隨后請白蟻防治專家對水庫攔、順壩及管理范圍進行普查和治理，成立了“白龜山水庫白蟻治理工作研究小組”，并根據堤壩蟻患存在的具體情況，采取了以人工挖巢為主，結合藥物誘殺、熏蒸滅殺、鉆孔灌藥等方法進行蟻害控制。2000年—2017年在順河壩背水坡及壩區管理范圍內人工開挖出蟻王蟻后共1390對。面對白蟻危害的嚴峻性，以及防治工作的長期性和艱巨性，傳統防治措施已不能滿足白蟻防治工作的需要，如何利用高科技手段進行白蟻防治是迫切需要解決的問題，水庫于2004年開始開展堤壩白蟻隱患無損探測與防治技術研究工作。

2 無損探測在白蟻防治中的應用

現在的電測方法，即地球物理學的方法，統稱無損探測。目前用于堤壩隱患探測的方法有很多，如探地雷達、高密度電阻率法、地震波法、瞬變電磁法等都在堤壩隱患探測中得到廣泛應用。在蟻患探測時，考慮到堤壩土體的物性參數受密實度、含水率、土體類別等多種因素影響，主要采用探地雷達對堤壩進行蟻患探測研究工作。

2.1 探地雷達探測原理

探地雷達是利用空中雷達原理來探測地下目標的一種高頻電磁波勘探系統，由主機、收發天線、圖像處理顯示系統組成，具有探測效率高、速度快、分辨率高、抗干擾能力強等特點。探地雷達通過發射天線向地下發射高頻電磁波的短脈沖(一般在10～2500MHz),當電磁脈沖波遇到地下不同界面或目標體，一部分脈沖波能量反射回地表被天線接收，儀器根據接收到的電磁波波形、振幅和時間等資料的變化特征，推斷地下目標體的空間位置、結構、形態和埋藏深度。運用探地雷達進行蟻巢探測定位，是利用蟻巢與周圍土壤介電常數存在較大差異，依據電磁波發射原理，分界面會對發射的電磁波產生反射，凡是蟻巢存在的異常都能夠直觀地顯示在微機上，從而推斷出蟻巢在堤壩內的位置、深度和大小。

2.2 白龜山水庫堤壩蟻巢分布規律

根據近年來，白龜山水庫白蟻治理的經驗，水庫堤壩上的蟻巢多筑在背水坡壩肩和中部附近，主巢距壩面2.00m左右，常水位浸潤線以上。一般黏性土壩段多，含沙粒在10%以上的砂土壩段少。順河壩多，攔河壩少。背水坡多，迎水坡少。荒野段多，居民集中壩段少。

2.3 蟻巢主要結構類型

黑翅土白蟻有獨特的生活習性和活動規律，善于在堤壩內營造精巧龐大的巢居結構，蟻巢結構隨著白蟻隊伍的發展而變化，是從簡單到復雜的過程，具有階段性差別，按蟻巢結構有無衛星巢、侯飛室和羽化孔，可分為單腔巢、少腔巢和多腔巢(見下表)。

白龜山水庫堤壩黑翅土白蟻蟻巢結構特征表

2.4 無損探測應用方法

在白蟻探測中采用LTD—2100探地雷達,配置兩套不同頻率天線，中心頻率分別為270MHz和400MHz，結合探測現場實際情況，使用270MHz天線掃描時，測線間距1.00m，400MHz天線掃描時，測線間距0.50m。探測時，先根據人工普查出的蟻患可疑區域，粗定探測壩段和范圍，并結合黑翅土白蟻蟻巢分布規律和蟻巢結構特征，排除干擾信號，設定探測參數，雷達天線底面緊貼堤壩表面，人工拖動天線在堤壩可疑區域上垂直進行探測。蟻巢在探地雷達剖面圖上的特征為雷達波的繞射，波形為向上凸起的弧形，弧形為暗—亮—暗組合，在探測時當顯示頻上出現走線頻亂的異常現象，依據探地雷達圖像特征對比分析得出蟻巢的位置和大小。在白龜山水庫堤壩上利用探測雷達分別對均質土壩段3+500、6+000和8+000沙質土壩段進行探測，定位14處異常點，經現場人工開挖驗證，開挖出活體主巢和空腔死巢，并成功捕捉到蟻王蟻后10對，經驗證,實際開挖出的蟻巢深度與雷達圖像中顯示的異常位置基本一致。

3 堤壩白蟻無損修復技術

無損修復技術是在不開挖處理堤壩白蟻隱患情況下的一種綜合有效治理措施。根據探測蟻巢的準確定位結果，有針對性地進行灌漿處理，既可充填堤壩內的蟻巢及蟻路，提高堤壩的抗滲透能力和穩定性，又可殺滅堤壩內白蟻，在堤壩內形成有效的藥土屏障，防止白蟻貫穿堤身，確保堤壩安全。

3.1 漿料的配制

漿料的配制，不能太稠，也不能太稀，用篩后的黏土和水按1∶2重量比，均勻攪拌制成漿料。漿料用的黏土應與壩體土料相同，黏土要求遇水后吸水膨脹，能迅速崩解分散，具有一定的穩定性、可塑性和黏結力，黏粒含量在20%～40%，粉粒含量30%～70%，沙粒小于10%，泥液容重在1.29～1.40t/m3，相對密度1.25～3.00g/cm3，黏度在30～100s。施灌時，按選擇的藥劑使用說明書中規定的劑量與泥漿充分攪拌均勻后進行灌漿。

3.2 灌漿藥劑的選擇

防治白蟻的藥劑經歷了從無機殺蟲劑到有機殺蟲劑的過渡，目前開發研究和應用的白蟻化學防治藥劑主要有氨基甲酸酯、擬除蟲菊酯、昆蟲生長調節劑和微生物殺蟲劑等。盡管防治白蟻藥劑很多，但運用到堤壩白蟻防治中的藥劑種類并不多，在灌漿藥劑選擇上應當選用經國家有關部門批準生產的高效低毒、持效長、環保，對人、畜無害，不影響植物生長的藥劑。經篩選常用于堤壩灌漿的新型藥劑有聯苯菊酯、溴氰菊酯、氯菊酯、氰戊菊酯、吡蟲啉等化學藥劑。

3.3 灌漿工藝及方法

堤壩灌漿工藝流程如下圖所示。

堤壩灌漿工藝流程圖

無損修復技術是通過壓力灌漿機用調好的毒漿來修復堤壩內部蟻巢。灌漿時，為使蟻巢及蟻道都能良好地充填密實，漿料濃度要先稀后稠，灌漿壓力要均勻，壓力控制在0.10～0.20MPa,開始灌漿時要慢，壓力逐步由小到大，防止壓力過強導致壩體變形。在灌漿時為避免漿管受壓脫落，影響灌漿效果，在注漿管插入蟻巢后，用棉絮或黏土堵塞孔壁，防止漿液沿孔壁向上冒出。灌漿中途不能停，要一氣呵成。在整個灌漿過程中要密切注意壩坡的穩定性及異常現象，安排專人對灌漿孔附近的堤坡、堤腳及鄰近孔做好檢查工作，施工時壩坡易出現冒漿、牛皮脹等現象，可采取間歇灌漿、堵塞復灌等方法處理。第一次灌漿結束后，對吃漿量較大的孔需進行復灌，以彌補漿液凝固過程中的缺陷，一般復灌1～3次，直至漿液凝固后無明顯下降后進行封孔。對重要的壩段部位，灌漿處理后需進行灌漿質量檢驗，檢驗時要求蟻巢洞內泥漿凝固飽滿，與巢壁土層膠凝形式整體，無空隙。根據應用效果分析，對于較小的蟻巢和生活在堤壩淺層的蟻巢灌漿效果不是很理想，對此類蟻巢不主張灌漿，直接挖出回填即可。

4 結 語

無損探測修復技術是一項比較先進的堤壩白蟻防治技術，在蟻巢查找上不受死巢和活巢的限制，修復上既不破壞堤壩的整體結構和壩坡植被，又能滅殺和預防白蟻，打破了傳統挖巢法順著蟻道追挖主巢的方法，實現了高效、準確和環保，是當前堤壩白蟻滅治、填充蟻巢空洞、加固堤壩的最佳優選方法。