◎ 趙波 新疆水利水電勘測設(shè)計研究院勘測總隊

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綜合物探法探測大壩裂縫大小及灌漿效果

◎ 趙波 新疆水利水電勘測設(shè)計研究院勘測總隊

摘 要：在大壩出現(xiàn)裂縫之后，會影響到壩體的整體性能，為了確保壩體的正常使用，需要對其進行灌漿處理。在出現(xiàn)裂縫之處就需要通過綜合物探法進行裂縫大小的探測，在灌漿處理之后也需要對灌漿效果進行探測。本文結(jié)合實際的工程案例，采取彈性波CT結(jié)合超聲波的綜合檢測技術(shù)，對探測大壩裂縫大小和灌漿效果的探測作了闡述，希望可以對相關(guān)人員起到參考作用。

關(guān)鍵詞：綜合物探法 大壩 裂縫大小探測 灌漿效果

大壩在水利工程中是非常關(guān)鍵的存在，一旦壩體出現(xiàn)裂縫問題，就會導致壩體的穩(wěn)定性和安全性下降。若是不及時處理，這可能產(chǎn)生更大的威脅。根據(jù)裂縫形式、大小以及深度的不同，灌漿處理的方式也存在一定差異。因此，需要通過綜合物探法對大壩裂縫進行可靠探測，得出具體的裂縫參數(shù)，據(jù)此確定灌漿處理的施工方案，強化處理效果。不僅如此，還需對灌漿效果進行探測，確保裂縫處理到位。

1.綜合物探

綜合物探法就是對物探法的綜合使用，通過兩種及以上的物探方法相結(jié)合，對探測對象進行全面探測，得到相關(guān)物理參數(shù)，用于支撐相關(guān)工作。物探，一般是指地球物理勘探，其基于物理學原理或方法的地球物理勘探技術(shù)，對物理場分布、規(guī)律以及變化等進行全面檢測。在大壩裂縫問題上，單一的物探技術(shù)可能受到外界因素或是探測人員的影響，出現(xiàn)探測結(jié)果不準的情況。因此，綜合兩種及以上的物探技術(shù)進行綜合探測，可以提升探測數(shù)據(jù)的精準性，為后續(xù)工作打下堅實的基礎(chǔ)。

2.綜合物探技術(shù)在大壩裂縫大小探測中的應(yīng)用

2.1 工程詳情

位于我國北方某地的一截潛工程主要是供城區(qū)生活用水。在該工程的明渠和陡坡渠段使用了鋼筋混凝土蓋板對其進行保護，避免出現(xiàn)水體污染，實現(xiàn)了輸水線路的全封閉。輸水線路的總長度達到了12.02km，進出口水位落差為139m，引水流量為5m3/s，加大引水流量為8m3/s，工程等級為III級，規(guī)模中等。該工程由于修建時間較長，日常維護工作不到位，導致大壩部分出現(xiàn)了裂縫安全問題，通過多方論證，決定采用垂直注漿的手段進行修補加固。加固之后是否還存在空隙問題需要通過綜合物探進行檢查。

2.2 探測方法

這里主要采用彈性波CT結(jié)合超聲波的方法對大壩進行檢測，這兩種技術(shù)在原理和實際功能上存在較大的差異，下面就針對其進行分別闡述。

彈性波CT檢測技術(shù)也稱為彈性波層析成像技術(shù)，其和醫(yī)學CT原理相同，在不同介質(zhì)中的傳播速度不同，通過一定計算方法對其進行處理就可以建立介質(zhì)速度的二維圖像，并以此作為基礎(chǔ)對巖性、結(jié)構(gòu)以及應(yīng)力狀態(tài)進行推導。通過實踐發(fā)現(xiàn)，彈性波CT技術(shù)在探測的精度和分辨率上具有較高水準。檢測無損以及成像直觀的特點使其受到眾多行業(yè)的青睞。在對上述工程大壩進行裂縫探測時，運用該技術(shù)可以得出確切的裂縫尺寸以及具體圖像，進而為裂縫的關(guān)鍵處理提供必要的參考。

超聲波法的發(fā)展時間較長，在無損檢測方面的應(yīng)用也不斷深入。這是因為超聲波具有較強的穿透能力，在檢測操作上也比較簡單，成本較為低廉。在工程建設(shè)中，超聲波檢測技術(shù)在大壩、灌注樁、承臺、橋臺以及橋墩等方面的檢測中都實現(xiàn)了大范圍的應(yīng)用，對保障混凝土的質(zhì)量起到了積極作用。

3.檢測結(jié)果與分析

3.1 彈性波CT探測結(jié)果

在對上述工程的裂縫和灌漿效果進行探測時，通過彈性波CT技術(shù)，其會在混凝土表面產(chǎn)生一個瞬態(tài)激振，使彈性波通過傳感器反饋到探測器上，得出裂縫的CT斷面。本次檢測所使用的儀器設(shè)備為SES-2型測試系統(tǒng)，采樣頻率為10、25、50、100、250……80000us；頻帶在0.5-4000Hz范圍內(nèi)；采樣點數(shù)為512、1024……400000；記錄長度為5.12ms-8000s；順勢浮點放大A/D20bit；濾波模擬為高通、高通1、高通2以及全通幾種。對大壩進行檢測時，檢測設(shè)備的參數(shù)設(shè)置為步距10cm、偏移距300cm、采樣點512、采樣時間間隔0.01ms，最后得出如圖1所示CT斷面圖像。

圖1 大壩裂縫斷面CT圖像

圖2 超聲波檢測平測法

在對裂縫進行灌漿處理的時候，若是漿液灌注充分，彈性波可以完整的通過，形成較為完整的同相軸；要是在裂縫灌漿存在空隙的時候，彈性波在穿過空隙的過程中會產(chǎn)生繞射，從而使得斷面CT圖像上的同相軸發(fā)生散亂的情況。因此，通過探測得出的CT圖像可以對灌漿施工效果展開評價。

3.2 超聲波探測結(jié)果

利用超聲波對大壩裂縫進行探測，主要就是對裂縫的深度進行探測，并通過裂縫顯微鏡對其寬度進行讀取。在探測時，通過平測法對裂縫附近的混凝土進行傳播速度的檢測，在條件適宜的地段可以通過穿法采集數(shù)據(jù)，以便對混凝土內(nèi)部的聲波傳播速度進行客觀全面的反映。在此基礎(chǔ)上，進一步對測線進行布置，同時在裂縫兩側(cè)對稱布設(shè)換能器，并給予同步觸發(fā)，實現(xiàn)裂縫時距曲線的測量。針對上述大壩，超聲波探測使用的儀器為GJY-IC工程檢測儀，其發(fā)射脈寬為5-250us、發(fā)射電壓為可調(diào)10-1000V、放大器增益為-18db-84db，頻帶范圍1-500kHz、觸發(fā)增益0db-42db、輸入阻抗4.7k。利用該儀器對裂縫進行檢測時，主要是通過聲波的衍射現(xiàn)象探測裂縫的深度，基于平測法，設(shè)置于裂縫兩側(cè)的換能器能夠發(fā)出聲波，但是其發(fā)出的聲波無法達到接收換能器。這是因為接收換能器所能接受到的聲波是繞過裂縫下緣的衍射聲波。而在不跨縫的條件下，繞射會使得聲程增加，導致其傳播時間變長，具體如圖2所示。

在進行跨縫聲時測量時，首先需要在裂縫上選擇測點，以該測點為中心布置測線，并在一定間距下設(shè)置4-6組測點就可以得到對應(yīng)的4-6組探測數(shù)據(jù)。根據(jù)經(jīng)驗公式可計算出混凝土的聲速。通過實際探測最后得出，表孔的溢流面H6裂縫長度是3.2m，深度48cm，寬度0.3mm。而在底孔的1#裂縫，經(jīng)過測量得出其最小寬度為0.34mm，最大寬度為1.86mm，長度為通高。底孔的2#裂縫經(jīng)過測量，其最小裂縫寬度為0.34mm，最大裂縫寬度為1.92mm，長度為通高。

在大壩壩體出現(xiàn)裂縫問題以后，可能造成滲水等問題，所以需要對其進行灌漿加固處理。在灌漿加固處理之后，由于裂縫自身原因以及灌漿施工原因，可能導致裂縫內(nèi)部存在空隙，灌漿加固的質(zhì)量存在缺陷。因此，需要通過綜合物探法對大壩裂縫的大小和灌漿效果進行探測。通過實際的工程案例，彈性波CT和超聲波檢測這兩種技術(shù)結(jié)合使用，在大壩裂縫檢測中能夠發(fā)揮實際作用。進過檢測，上述工程的裂縫位置、深度、寬度等參數(shù)都實現(xiàn)了精準測量。在根據(jù)灌漿效果探測，發(fā)現(xiàn)同相軸繞射的問題不明顯，說明灌漿處理效果較好。

參考文獻：

［1］廖智.綜合物探法在探測大壩裂縫大小及灌漿效果中的應(yīng)用［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2011，S2：334-337.

［2］劉金坤.綜合物探在錦屏一級水電大壩質(zhì)量檢測中的研究與應(yīng)用［D］.西南交通大學，2014.

［3］楊正剛，尹學林，韓道林.物探綜合技術(shù)在大壩混凝土裂縫檢測中的應(yīng)用［J］.貴州水力發(fā)電，2009，02：38-41.