高良艷

（沈陽興禹水利建設(shè)工程質(zhì)量檢測有限公司）

1 問題的提出

長期以來，水工混凝土施工質(zhì)量控制一直是水利工程建設(shè)的第一要務(wù)，也是人們關(guān)注的焦點。隨著水利工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴大，對水工混凝土施工技術(shù)及質(zhì)量檢驗提出了更高要求。水工混凝土作為水利工程建設(shè)不可或缺的重要組成部分，其施工質(zhì)量不僅關(guān)系到某項水利工程的整體質(zhì)量，還會影響其他配套工程或后續(xù)工程的建設(shè)。

在水利工程混凝土澆筑、振搗、養(yǎng)護施工過程中，如果在某個環(huán)節(jié)特別是在振搗環(huán)節(jié)出現(xiàn)偏差，均會出現(xiàn)裂縫、空蝕等施工質(zhì)量不合格問題。若能及時檢測，發(fā)現(xiàn)問題迅速返工處理，則不會對工程質(zhì)量、進度和投資產(chǎn)生太大影響。

因此，加強水工混凝土施工技術(shù)管理，完善其相應(yīng)的質(zhì)量檢測，對未來水利工程的建設(shè)及健康發(fā)展，有著極為重要的意義。

2 水工混凝土質(zhì)量聲波檢測方法

由于水工混凝土施工中容易出現(xiàn)問題，為提高施工質(zhì)量，須加強混凝土質(zhì)量檢測，以便及時發(fā)現(xiàn)，采取措施消除隱患。以混凝土灌漿柱為例，其質(zhì)量檢測方法較多，常用的有鉆孔測深法、無側(cè)限抗壓強度法、彈性模量測試法等?，F(xiàn)介紹一種聲波測深檢測新方法。

2.1 聲波檢測設(shè)備及工作原理

在混凝土質(zhì)量檢測中，使用脈沖聲波十字孔探測儀APZ-1。硬件系統(tǒng)的工作原理是：接收經(jīng)過該區(qū)域聲波發(fā)送的脈沖，在PC硬盤上記錄脈沖，由操作員根據(jù)脈沖參數(shù)，分析處理觀測結(jié)果，評估傳播區(qū)域的狀態(tài)。APZ-1測深儀（圖1）常用于測量震源和接收器之間地層中聲波的傳播時間、振幅和脈沖頻率，以確定該區(qū)域的參數(shù)特征。

圖1 聲波測深儀APZ-1構(gòu)造

儀器APZ-1由發(fā)送器和軟件測量系統(tǒng)組成，帶有用于地面和鉆孔測量的聲波接收器。聲波的發(fā)射是通過機械或電液沖擊來實現(xiàn)的，用沖擊錘對混凝土灌漿柱進行機械撞擊產(chǎn)生聲波。為了激發(fā)聲波脈沖，發(fā)送器通過電液沖擊使電流脈沖發(fā)生器、電纜和電火花源工作。測量系統(tǒng)由聲波接收器（鉆孔接收器或可控震源轉(zhuǎn)換器）、電纜和基于PC的硬件和軟件工具組成。鉆孔裝置與配備有電纜的測井提升機一起工作，或直接從電纜淺部工作。硬件和軟件工具是為測量數(shù)據(jù)的登記、處理和分析而設(shè)計的，軟件由Windows操作系統(tǒng)、命令模式軟件和數(shù)字信號處理程序組成，如圖2所示。

混凝土聲波檢測時，脈沖重復(fù)頻率一般在1-50 Hz之間，載頻為2-10萬Hz，可檢測缺陷最小尺寸為0.1-0.2 m，聲波脈沖前沿聲壓不大。聲波法分辨率高，但長度相對較短，可達2-3 m，在高吸收介質(zhì)中使用也有一定的局限性。一般來說，在混凝土的孔間聲學(xué)測試中，脈沖重復(fù)頻率在0.1-0.3 Hz之間，載頻在1-2萬Hz或者更高，聲波脈沖前沿的聲壓很高，合理的標距為0.7-10 m，可檢測缺陷的最小尺寸為0.5 m?？组g測試時，該方法具有足夠的分辨率，其特點是長度最長可達50 m。由于聲波能量高，可用于高吸收介質(zhì)（通過介質(zhì)間邊界探測）。

圖2 聲波檢測原理

2.2 聲波檢測布置

聲波測深法包括發(fā)射和接收孔（埋管）中的彈性脈沖波，根據(jù)穿過孔的直接縱波參數(shù)評估孔間環(huán)境。根據(jù)要求選擇合適的監(jiān)控系統(tǒng)，測量布局（平面圖）通過定位監(jiān)測管或鉆孔來確定。檢測布置如圖3所示。

圖3 灌漿帷幕的聲波測深布置

灌漿柱深度測量范圍為0-100 m，用于不同深度的鉆孔工具間距為0.5-1 m。顯示材料狀況的診斷參數(shù)為聲波速度（到達時間）、聲壓范圍和聲波脈沖頻譜。縱向聲波的速度是診斷的關(guān)鍵參數(shù)。由于穿過灌漿柱區(qū)域的不同方向的射線數(shù)量較多，因此可以得到灌漿柱層析成像。

2.3 混凝土灌漿柱檢測結(jié)果

對某礦井施工中混凝土灌漿柱質(zhì)量進行檢測，測試結(jié)果如圖4所示。圖中顯示了礦井施工現(xiàn)場混凝土灌漿柱不同深度與波速之間的關(guān)系。

圖4 某礦井混凝土灌漿柱澆筑后聲波速度與深度之間的關(guān)系

從圖4可以明顯看出，當混凝土澆筑均勻時，隨著深度不斷加大，聲波的波速基本不變；當出現(xiàn)斷裂帶時，聲波速度迅速減小。還可以看出，在含水量較大的砂土層及其附近，進行灌漿時易形成斷裂帶。

3 結(jié)論

本文介紹的脈沖聲波十字孔探測儀APZ-1，體積小，質(zhì)量輕，便于攜帶使用。在對某礦井混凝土灌漿柱的監(jiān)測結(jié)果來看，測試迅速，數(shù)據(jù)較多，質(zhì)量較高，結(jié)果較準確。這種方法，可廣泛應(yīng)用于水工混凝土的施工質(zhì)量監(jiān)測，從而及時發(fā)現(xiàn)施工缺陷，研究提出相應(yīng)的解決方案，有效保障混凝土的施工質(zhì)量。