1、工程概況
山西省萬家寨引黃入晉工程是一項大型跨流域調水工程，位于山西省的西北部，由總干線、南干線、北干線組成，全線長453km，引水流量48m3/s，年引水總量12億m3，沿線設5個泵站分級提水，總揚程達636m.
3條干線中的輸水建筑物以隧洞為主，總長約170km，工程分兩期實施。一期工程總干線長44.35km，其中隧洞11條，長42.20km.隧洞沿線經過地層巖性主要為寒武系灰巖、下奧陶系白云巖、中奧陶系灰巖、N2紅黏土和Q2、Q3黃土等。Q2、Q3黃土隧洞分布在穿越溝谷的地段，黃土結構松散，具有中強濕陷性，在局部洞段的N2紅黏土中，節理裂隙十分發育，圍巖穩定性差，地質條件十分復雜。
總干線9#隧洞為無壓輸水隧洞，隧洞全長217m，全部穿越第四系Q2、Q3濕陷性黃土地層。原設計斷面為內徑5.36m×5.36m的標準馬蹄形鋼筋混凝土襯砌斷面，縱坡1/1500，施工采用人工開挖，一次支護采用模注混凝土，厚約30cm，二次支護采用鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度為50cm.
6#、7#、8#隧洞總長為21.17km，均為無壓隧洞，圍巖主要為灰巖和白云巖，并多次穿越Q2、Q3黃土和N2紅黏土層，由意大利CMC-SELI公司承包進行施工圖設計和施工。隧洞開挖采用全斷面隧洞掘進機（TBM），鋼筋混凝土預制管片襯砌，圓形斷面內徑5.46m，襯砌由4片管片組成，襯砌厚0.25m，管片為長六邊形的弧形片，每片寬度1.60m，隧洞每延米洞長有14.33m的接縫。隧洞的防滲設計除用豆礫石回填灌漿外，巖洞段采用SIKA材料勾縫，土洞段采用兩道止水，暗止水采用BW遇水膨脹止水條，明止水采用雙組分聚硫膠。 總干線三級泵站出水壓力平洞為泵站主要輸水建筑物，所在山體主要為寒武系和奧陶系碳酸鹽巖，區內孔隙水量較豐富。其設計斷面為圓形，內徑5.20m，總襯砌長度348.90m，鋼筋混凝土襯砌厚度60cm，進口部位為兩條斷面尺寸相同、長度相等的支洞，直徑3.80m，長度為110.00m.平洞下游通過上彎段與泵站出水壓力豎井銜接。
隧洞自施工貫通以來，由于不良地質條件、襯砌結構設計存在一些不足及施工質量較差等原因，出現了較嚴重裂縫、滲漏、管片錯臺、接縫超差、外水內滲現象普遍等質量缺陷，嚴重影響了引水工程的安全運行。山西省萬家寨引黃工程總公司對引黃工程質量十分重視，為消除工程隱患，全面了解總干線水工隧洞的混凝土質量和工程狀態，于1997～2002年曾多次委托中國水利水電科學研究院結構材料研究所對9#洞和總干線三級泵站壓力平洞等工程混凝土缺陷情況進行較全面的無損檢測，建議工程質量缺陷處理方案，并承擔7#、8#隧洞防滲處理施工任務。文獻［1～4］對引黃入晉工程中缺陷處理已進行了研究，本文簡要介紹該工程的主要檢測成果，缺陷處理成功經驗，可供類似工程借鑒。
2、主要檢測項目和方法
2.1 混凝土強度的檢測
一般混凝土的強度可用回彈法和超聲回彈綜合法進行測定。若構件較厚，回彈法只能反映材料的表層特性，超聲波對穿測試時可以穿透材料，它所反映的是材料的整體彈性性質，但其檢測精度受被測混凝土內部的鋼筋和含水量影響較大。表面波法是混凝土無損檢測的一種新技術。表面波（亦稱瑞利波）是沿介質表層傳播的一種彈性波，它與橫波具有相似的性質，受材料中的含水量和鋼筋影響較小。表面波的速度與材料干密度、抗壓強度等具有良好的相關性。因此，用它來檢測結構物混凝土材料的力學性能及存在的缺陷具有重要意義，已被廣泛應用于混凝土建筑物的無損檢測。
本次檢測采用表面波法、回彈法和鉆芯法相結合來綜合評定混凝土的強度。表面波法應用的儀器是由中國水利水電科學研究院工程安全監測中心研制的BZJ-3H型表面波混凝土質量檢測儀。
2.2 混凝土內部缺陷及密實性的檢測 本次檢測主要采用高精度探地雷達技術，它是一種用于確定地下介質分布的廣譜電磁波技術，也是目前國內外用于檢測混凝土內部缺陷最先進的技術之一。人們從20世紀30年代初就開始探索和研究混凝土無損檢測方法，并獲得迅速發展。1970年美國研制生產出第一臺探地雷達，探地雷達的應用大大提高了混凝土質量無損檢測的速度和精度。近年來國內鐵道、公路、市政及水利等部門先后進口了國外探地雷達，從此我國混凝土無損檢測進入了一個新紀元，實現了真正的無損、快速探查。探地雷達利用一個天線發射高頻率寬頻帶短脈沖電磁波，另一個天線接收來自地下介質界面的反射波，電磁波在介質中傳播時，其路徑、電磁場強度與波形將隨所通過介質的電性及幾何形態而變化。因此，根據接收到波的旅行時間（亦稱雙程走時）、幅度與波形等資料，可探測介質的結構、構造與埋設物體，混凝土內部均質性的變化會在雷達圖象上有不同的反映。當混凝土內部存在某種缺陷（如孔洞、松散體、異物等）時，雷達圖象將呈現出異常變化。
本次檢測采用美國GSSI公司生產的SIR-2000型探地雷達，分別選用了頻率為400MHz、900MHz、1500MHz的測量天線，其探測控制深度及分辨率分別為3.0m、15cm；0.9m、5cm；0.4m、1cm.此外，在應用表面波法檢測混凝土強度的同時，利用表面波經過混凝土內部孔洞部位時引起的波形畸變、幅度衰減和波速降低等異常現象，對混凝土內部可能存在的缺陷及其位置進行了判斷，并鉆取少量芯樣予以驗證。
2.3 混凝土裂縫性狀的檢測
主要調查裂縫的形式、寬度、長度、深度及裂縫發生的部位和分布情況，并對裂縫成因和危害性進行分析。 采用讀數顯微鏡對裂縫寬度進行檢測，測量精度為0.01mm.采用CTS-45型非金屬超聲波檢測分析儀，按照《水工混凝土試驗規程》“超聲波檢測混凝土裂縫深度方法（平測法）”檢測混凝土的裂縫深度。
2.4 混凝土抗滲性能的檢測 為了對各檢測工程目前混凝土滲漏的情況有一個宏觀的了解，對各隧洞滲漏的形式、發生的部位、滲漏程度進行全面調查。結合滲漏普查與探地雷達檢測結果，鉆取有代表性的混凝土芯樣，按照《水工混凝土試驗規程》進行混凝土室內抗滲試驗，檢測各工程混凝土施工質量是否達到原混凝土設計抗滲性能。
2.5 混凝土的壓漿（水）檢測 本項目檢測的主要目的是檢查隧洞一、二次支護新老混凝土結合層的粘結情況，并根據壓漿（水）試驗結果判別是否需要進行接縫灌漿及預估可能的灌漿量。
2.6 混凝土的碳化檢測 主要檢測混凝土的碳化狀況，并按GBJ-82-85《普通混凝土長期性能和耐久性試驗方法》的有關規定進行。
2.7 混凝土襯砌厚度和鋼筋保護層的檢測 襯砌厚度和鋼筋保護層厚度主要應用探地雷達和表面波法的頻散特性進行檢測，并鉆取少量芯樣予以校核。
3、隧洞檢測主要成果
3.1 總干線9#隧洞
中國水利水電科學研究院在1997年9月和1999年4月兩次對9#隧洞進行較全面的檢測，發現該洞存在的主要質量缺陷如下：
（1）全洞32個澆筑段中有19段在拱頂出現縱向裂縫，共22條，總長86.9m，最大縫寬0.5mm，最大縫深278mm，大多數裂縫發生在隧洞進、出口段和塌方處理段。
（2）約有三分之一的環向伸縮縫，因止水帶安裝錯位，混凝土澆筑不密實發生滲漏，不能滿足止水設計要求。
（3）底拱混凝土約有50％的芯樣強度低于設計標號。
（4）壓水檢查發現，一、二次支護新老混凝土結合層質量大多不良，約有60%的檢查孔的混凝土單位吸水率達不到設計要求。共發現混凝土襯砌滲水點54處。
（5）混凝土碳化嚴重，平均碳化深度為14.2～17.0mm，實測最大碳化深度達42.4mm，已接近鋼筋保護層厚度。
（6）底拱表層鋼筋實測位置大多位于距底拱表面150～200mm處，對底拱襯砌的受力狀態不利。
（7）在6個澆筑段中存在局部混凝土內部缺陷（孔洞、蜂窩等），嚴重影響底拱混凝土的總體強度和抗滲能力。
