高良艷

（沈陽(yáng)興禹水利建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司）

1 問(wèn)題的提出

長(zhǎng)期以來(lái)，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?jiǎng)?wù)，也是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著水利工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)水工混凝土施工技術(shù)及質(zhì)量檢驗(yàn)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(xiàng)水利工程的整體質(zhì)量，還會(huì)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(hù)施工過(guò)程中，如果在某個(gè)環(huán)節(jié)特別是在振搗環(huán)節(jié)出現(xiàn)偏差，均會(huì)出現(xiàn)裂縫、空蝕等施工質(zhì)量不合格問(wèn)題。若能及時(shí)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題迅速返工處理，則不會(huì)對(duì)工程質(zhì)量、進(jìn)度和投資產(chǎn)生太大影響。

因此，加強(qiáng)水工混凝土施工技術(shù)管理，完善其相應(yīng)的質(zhì)量檢測(cè)，對(duì)未來(lái)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(cè)方法

由于水工混凝土施工中容易出現(xiàn)問(wèn)題，為提高施工質(zhì)量，須加強(qiáng)混凝土質(zhì)量檢測(cè)，以便及時(shí)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(cè)方法較多，常用的有鉆孔測(cè)深法、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度法、彈性模量測(cè)試法等?，F(xiàn)介紹一種聲波測(cè)深檢測(cè)新方法。

2.1 聲波檢測(cè)設(shè)備及工作原理

在混凝土質(zhì)量檢測(cè)中，使用脈沖聲波十字孔探測(cè)儀APZ-1。硬件系統(tǒng)的工作原理是：接收經(jīng)過(guò)該區(qū)域聲波發(fā)送的脈沖，在PC硬盤(pán)上記錄脈沖，由操作員根據(jù)脈沖參數(shù)，分析處理觀測(cè)結(jié)果，評(píng)估傳播區(qū)域的狀態(tài)。APZ-1測(cè)深儀（圖1）常用于測(cè)量震源和接收器之間地層中聲波的傳播時(shí)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(cè)深儀APZ-1構(gòu)造

儀器APZ-1由發(fā)送器和軟件測(cè)量系統(tǒng)組成，帶有用于地面和鉆孔測(cè)量的聲波接收器。聲波的發(fā)射是通過(guò)機(jī)械或電液沖擊來(lái)實(shí)現(xiàn)的，用沖擊錘對(duì)混凝土灌漿柱進(jìn)行機(jī)械撞擊產(chǎn)生聲波。為了激發(fā)聲波脈沖，發(fā)送器通過(guò)電液沖擊使電流脈沖發(fā)生器、電纜和電火花源工作。測(cè)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(cè)井提升機(jī)一起工作，或直接從電纜淺部工作。硬件和軟件工具是為測(cè)量數(shù)據(jù)的登記、處理和分析而設(shè)計(jì)的，軟件由Windows操作系統(tǒng)、命令模式軟件和數(shù)字信號(hào)處理程序組成，如圖2所示。

混凝土聲波檢測(cè)時(shí)，脈沖重復(fù)頻率一般在1-50 Hz之間，載頻為2-10萬(wàn)Hz，可檢測(cè)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(zhǎng)度相對(duì)較短，可達(dá)2-3 m，在高吸收介質(zhì)中使用也有一定的局限性。一般來(lái)說(shuō)，在混凝土的孔間聲學(xué)測(cè)試中，脈沖重復(fù)頻率在0.1-0.3 Hz之間，載頻在1-2萬(wàn)Hz或者更高，聲波脈沖前沿的聲壓很高，合理的標(biāo)距為0.7-10 m，可檢測(cè)缺陷的最小尺寸為0.5 m?？组g測(cè)試時(shí)，該方法具有足夠的分辨率，其特點(diǎn)是長(zhǎng)度最長(zhǎng)可達(dá)50 m。由于聲波能量高，可用于高吸收介質(zhì)（通過(guò)介質(zhì)間邊界探測(cè)）。

圖2 聲波檢測(cè)原理

2.2 聲波檢測(cè)布置

聲波測(cè)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(guò)孔的直接縱波參數(shù)評(píng)估孔間環(huán)境。根據(jù)要求選擇合適的監(jiān)控系統(tǒng)，測(cè)量布局（平面圖）通過(guò)定位監(jiān)測(cè)管或鉆孔來(lái)確定。檢測(cè)布置如圖3所示。

圖3 灌漿帷幕的聲波測(cè)深布置

灌漿柱深度測(cè)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(dá)時(shí)間）、聲壓范圍和聲波脈沖頻譜?？v向聲波的速度是診斷的關(guān)鍵參數(shù)。由于穿過(guò)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(cè)結(jié)果

對(duì)某礦井施工中混凝土灌漿柱質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果如圖4所示。圖中顯示了礦井施工現(xiàn)場(chǎng)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(dāng)混凝土澆筑均勻時(shí)，隨著深度不斷加大，聲波的波速基本不變；當(dāng)出現(xiàn)斷裂帶時(shí)，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(jìn)行灌漿時(shí)易形成斷裂帶。

3 結(jié)論

本文介紹的脈沖聲波十字孔探測(cè)儀APZ-1，體積小，質(zhì)量輕，便于攜帶使用。在對(duì)某礦井混凝土灌漿柱的監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看，測(cè)試迅速，數(shù)據(jù)較多，質(zhì)量較高，結(jié)果較準(zhǔn)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(cè)，從而及時(shí)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。