李東福　朱荀

【摘 要】作為基礎(chǔ)防滲重要方式的防滲墻應(yīng)用廣泛。防滲墻的施工質(zhì)量目前主要檢測(cè)手段為鉆孔取芯（配合注水試驗(yàn)）和超聲波無損檢測(cè)等，聲波CT用于防滲墻墻體質(zhì)量檢測(cè)的實(shí)例還不多。本文根據(jù)西藏DG水電站聲波CT對(duì)圍堰防滲墻墻體質(zhì)量檢測(cè)工程實(shí)例，介紹聲波CT在防滲墻混凝土工程質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用，為類似項(xiàng)目提供參考。

【關(guān)鍵詞】西藏；DG水電站；聲波CT；防滲墻；質(zhì)量檢測(cè)

1 工程概況

DG水電站位于西藏自治區(qū)SN市SR縣境內(nèi)，為二等大（2）型工程，電站樞紐建筑物由擋水建筑物、泄洪消能建筑物、引水發(fā)電系統(tǒng)及升壓站等組成。攔河壩為碾壓混凝土重力壩，壩頂高程3451.0m，最大壩高118.0m，壩頂長(zhǎng)389.0m。電站裝機(jī)容量為660MW。

西藏DG水電站上下游圍堰防滲體系由帷幕、混凝土防滲墻及復(fù)合土工膜組成，防滲墻軸線總長(zhǎng)為232m，最大深度44m，防滲墻設(shè)計(jì)墻厚≥1.0m，單孔深入基巖≥1.0m，墻體材料為C30W8F150等級(jí)混凝土。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，防滲墻墻體采用聲波CT進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。

2 聲波CT檢測(cè)目的及工作布置

2.1 檢測(cè)目的

采用聲波CT法檢測(cè)防滲墻質(zhì)量，其目的為：

（1）測(cè)試混凝土防滲墻體的聲速分布，以判定墻體混凝土的均勻性，檢查墻體內(nèi)部是否存在架空、離析或蜂窩等隱患及各槽段結(jié)合處的連續(xù)性；

（2）測(cè)試混凝土防滲墻同基巖接觸部位的聲速分布，以檢查其是否存在膠結(jié)不密實(shí)或縫隙等缺陷及灌漿充填效果；

（3）測(cè)試墻下帷幕巖體的波速分布，以判定帷幕灌漿效果。

2.2 工作布置

（1）混凝土防滲墻質(zhì)量檢測(cè)采用聲波CT，沿防滲墻軸線每2m布置一個(gè)鉆孔，激發(fā)、接收點(diǎn)距宜小于1/15孔間距；

（2）混凝土防滲墻檢測(cè)孔伸入墻下基巖1m，墻下帷幕灌漿聲波CT檢測(cè)結(jié)合帷幕檢查孔原則上待灌結(jié)束14天后進(jìn)行，若壓水檢測(cè)孔孔距小于20m，則利用壓水孔進(jìn)行CT檢測(cè)，若壓水檢測(cè)孔布置大于20m，則在兩壓水檢測(cè)孔中間增加物探檢測(cè)孔。

3 聲波CT檢測(cè)方法技術(shù)及現(xiàn)場(chǎng)控制措施

3.1 基本原理

聲波層析成像（CT）是利用聲波在巖土體介質(zhì)中傳播的走時(shí)進(jìn)行層析成像，從而得到成像區(qū)內(nèi)巖體聲波速度的分布。聲波在傳播過程中遵循惠更斯原理，其首波在介質(zhì)內(nèi)沿聲波速旅行時(shí)最短的路徑傳播，利用這一原理研制成的聲波層析成像軟件，通過對(duì)實(shí)測(cè)聲波走時(shí)進(jìn)行處理，可以較準(zhǔn)確地重建出射線所掃描的區(qū)域內(nèi)巖體聲波視速度的分布，確定出低速層的位置、空間分布和形態(tài)。

由聲波旅行時(shí)到聲波圖像生成需進(jìn)行過程處理。射線路徑采用最小走時(shí)法進(jìn)行聲波射線路徑反演，圖像重建采用DSART法，在每?jī)纱蔚g隔，對(duì)圖像進(jìn)行一次壓縮與恢復(fù)處理，以獲得較高的分辨率和精度。

3.2 觀測(cè)系統(tǒng)及處理技術(shù)

野外觀測(cè)系統(tǒng)采用定點(diǎn)發(fā)射和定點(diǎn)接收的扇形束觀測(cè)與同步觀測(cè)相結(jié)合，所用聲波頻率在100Hz～5000Hz，測(cè)試呼喚率（重復(fù)觀測(cè)率）為6.2%～7.5%，相對(duì)誤差小于5%。各檢測(cè)部位檢測(cè)方法如下：

（1）混凝土防滲墻采用預(yù)埋超聲管的方法進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)孔伸入墻下基巖1.0m，孔間距為2m。觀測(cè)方式為：激發(fā)點(diǎn)距為1m，接收點(diǎn)距0.2m，在激發(fā)孔中一點(diǎn)激發(fā)，在接收孔中上下45°范圍內(nèi)接收，互換觀測(cè)系統(tǒng)；

（2）墻下帷幕檢測(cè)利用壓水試驗(yàn)自檢孔，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度，孔間距為12m～24m，觀測(cè)方式為：激發(fā)點(diǎn)間距1.0m，接收間距0.5m，一點(diǎn)激發(fā)，全孔接收，互換觀測(cè)系統(tǒng)。

室內(nèi)數(shù)據(jù)處理采用了SVD圖像反演方法，射線路徑采用最小走時(shí)技術(shù)進(jìn)行追蹤，在反演計(jì)算過程中，首先選取1m×1m網(wǎng)格進(jìn)行計(jì)算，單元格波速限高不限低，保證低波速不被遺漏，至誤差較小時(shí)，再加格。其中：混凝土防滲墻CT數(shù)據(jù)反演細(xì)分為0.2m×0.2m網(wǎng)格；墻下帷幕CT數(shù)據(jù)反演細(xì)分為0.5m×0.5m網(wǎng)格。繼續(xù)反演，直至誤差不再減少時(shí)，結(jié)束計(jì)算，求出各單元波速，最后輸出色譜圖。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)控制措施

（1）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試前對(duì)探頭進(jìn)行零聲時(shí)校正，測(cè)量檢測(cè)孔的孔深、孔斜，校核檢測(cè)孔各激發(fā)與接收間距；

（2）原始數(shù)據(jù)波形初至清晰，采樣間隔為0.1～1us，采樣長(zhǎng)度不小于1024點(diǎn)，每5m校對(duì)一次距離，儀器發(fā)射和接收的計(jì)時(shí)誤差小于10us；

（3）同一剖面進(jìn)行多個(gè)空間CT觀測(cè)時(shí)，保持觀測(cè)系統(tǒng)一致；

（4）同一部位的初檢及復(fù)檢工作使用同一臺(tái)儀器設(shè)備或不同儀器的校驗(yàn)差值不超過1%；

（5）現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過程中，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范與技術(shù)文件實(shí)施。

4 成果分析

4.1 地球物理特征

地球物理檢測(cè)的原理是被探測(cè)體存在物性參數(shù)的差異（常表現(xiàn)為介質(zhì)的電、磁、彈性波速等物性參數(shù)），測(cè)區(qū)內(nèi)混凝土防滲墻中缺陷部位（裂隙、架空區(qū)、離析或蜂窩等）與連續(xù)完整的混凝土墻體的聲波波速有較大的差異；混凝土墻體的聲速同墻下基巖（黑云母花崗閃長(zhǎng)巖）聲波波速有較大的差異；基巖同巖體中不良地質(zhì)發(fā)育帶的聲波波速有較大差異，因此，測(cè)區(qū)內(nèi)具備較良好的地球物理檢測(cè)條件。

4.2 檢測(cè)成果

4.2.1 混凝土防滲墻檢測(cè)成果

經(jīng)過聲波CT對(duì)防滲墻的檢測(cè)，墻體混凝土波速值在3000m/s～4400m/s之間。

混凝土防滲墻與基巖接觸部位聲波波速值均大于3600m/s，說明墻體與接觸段灌漿效果較好。

4.2.2 混凝土防滲墻檢測(cè)成果

根據(jù)防滲墻下帷幕灌后聲波CT測(cè)試結(jié)合灌后壓水試驗(yàn)檢測(cè)資料得出：

（1）灌后基巖聲波波速值均大于4200m/s，符合設(shè)計(jì)文件中“壩基巖體工程地質(zhì)分類標(biāo)準(zhǔn)”的弱風(fēng)化下段（Ⅲ1）～微風(fēng)化～新鮮巖體（Ⅱ）類別。

（2）綜合對(duì)比混凝土防滲墻聲波CT成果，墻下帷幕與基巖接觸段部位的波速值均大于3600m/s，墻體與基巖段灌漿效果較好。

5 結(jié)論

經(jīng)過聲波CT對(duì)防滲墻墻體及墻下帷幕灌漿的檢測(cè)，墻體混凝土波速值在3000m/s～4400m/s之間，防滲墻與基巖接觸部位聲波波速值均大于3600m/s，防滲墻墻下帷幕灌漿灌后基巖聲波波速值大于4200m/s。檢測(cè)結(jié)果充分表明防滲墻墻體均勻密實(shí)，灌漿后墻下巖體較完整或裂隙充填較好。

聲波CT成像能夠較為直觀的反應(yīng)各類介質(zhì)的分布情況，其用于防滲墻墻體及帷幕灌漿質(zhì)量的檢查，相對(duì)于其他檢測(cè)方法更方便、更快捷、更準(zhǔn)確，適合于廣泛推廣及普及。

【參考文獻(xiàn)】

[1]文志祥，劉方文.聲波CT無損檢測(cè)技術(shù)在混凝土質(zhì)檢中的應(yīng)用[J].中國三峽，2002，9（7）：18-19.

[2]中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).水電水利工程物探規(guī)程.北京：中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會(huì)，2005.11.endprint