曹道軻，尚金金，陳紹幫

（河南省水利第一工程局，450016，鄭州）

前坪水庫(kù)主壩壩基處理采用混凝土防滲墻加帷幕灌漿方式。防滲墻為鋼筋混凝土防滲墻， 樁號(hào)范圍ZB0+246～0+732， 全長(zhǎng) 486.0 m。 墻頂高程為341.0～346.0 m，墻底高程為 290.4～334.3 m。壩基防滲墻深3.7～48 m，防滲墻厚度1.0 m。 混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，抗?jié)B等級(jí) W8，彈性模量 2.8×104MPa。 底部深入基巖1.0 m （斷層破碎帶處防滲墻加深），最大墻深48 m。 導(dǎo)墻以上深入心墻部分防滲墻采用現(xiàn)澆C25W8 鋼筋混凝土防滲墻（壩體防滲墻）。

一、防滲墻質(zhì)量及完整性檢測(cè)

1.完整性彈性波CT無(wú)損檢測(cè)成像原理

CT 檢查技術(shù)最早應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，近年在地球物理學(xué)、無(wú)損質(zhì)量檢測(cè)等方面得到廣泛應(yīng)用。 彈性波CT無(wú)損檢測(cè)的過(guò)程是利用位于同一平面上的鉆孔，在其中一個(gè)鉆孔中激發(fā)彈性波， 在另一個(gè)鉆孔中接收彈性波，彈性波在激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)之間沿射線(xiàn)路徑傳播，并以?xún)x器記錄形成數(shù)據(jù)文件；將各條射線(xiàn)對(duì)應(yīng)的激發(fā)點(diǎn)坐標(biāo)、接收點(diǎn)坐標(biāo)和彈性波初至?xí)r間輸入計(jì)算機(jī)， 使用彈性波CT 專(zhuān)用處理軟件， 將斷面之間劃分為M×N 個(gè)成像單元， 經(jīng)計(jì)算機(jī)多次迭代擬合運(yùn)算， 得出斷面上各單元的彈性波速度， 并作出聲速等值線(xiàn)圖和色譜圖；根據(jù)聲速等值線(xiàn)圖和色譜圖體現(xiàn)的彈性波速度及分布評(píng)價(jià)混凝土質(zhì)量，判斷混凝土內(nèi)部缺陷及位置。

2.彈性波CT無(wú)損檢測(cè)成像觀(guān)測(cè)系統(tǒng)布置

采用跨孔彈性波CT 對(duì)前坪水庫(kù)混凝土防滲墻進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，檢測(cè)范圍為 ZB0+246～0+732， 全長(zhǎng) 486.0 m。鉆孔具體布置如下：

①鉆孔布置在防滲墻墻體兩側(cè)，緊貼防滲墻， 第 1 個(gè)鉆孔布置在ZB0+247 位置， 第 2 個(gè)鉆孔布置在ZB0+253 位置， 第 3 個(gè)鉆孔布置在ZB0+259 位置， 第 4 個(gè)鉆孔布置在ZB0+265 位置。單數(shù)在一側(cè)，偶數(shù)在另一側(cè)，以此類(lèi)推，直至ZB0+727 位置。

②每個(gè)鉆孔超出防滲墻底部1 m，孔徑不小于130 mm，檢測(cè)管直徑不小于75 mm。

③鉆孔完成后下塑料護(hù)壁管，護(hù)壁管底部封堵， 防止沙子進(jìn)入管中，管子周?chē)捎眉?xì)沙充填，確保管壁與防滲墻體接觸良好。

④檢測(cè)時(shí)要保證管內(nèi)有水或注水管可注水，水位可升至管口。

⑤每?jī)煽字g進(jìn)行跨孔彈性波CT 無(wú)損檢測(cè)，共檢測(cè)79 組。

根據(jù)檢測(cè)要求，地震波CT 檢測(cè)的激發(fā)點(diǎn)距為1.0 m、接收點(diǎn)距為0.5 m。以單點(diǎn)激發(fā)多點(diǎn)接收形式布置扇形觀(guān)測(cè)系統(tǒng)，見(jiàn)圖1。

3.彈性波CT成像現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

①檢測(cè)前應(yīng)收集防滲墻的設(shè)計(jì)、施工及鉆芯取樣資料，檢測(cè)時(shí)防滲墻鋼筋混凝土齡期應(yīng)不小于28 d。

②測(cè)量激發(fā)孔和接收孔中心間距、孔口高程及孔口管高度。

③打開(kāi)孔口蓋，經(jīng)疏通確保孔內(nèi)暢通后， 用測(cè)斜儀測(cè)量鉆孔垂直度，校準(zhǔn)激發(fā)孔與接收孔中心距離。

④將電火花探頭放入發(fā)射孔孔深0.5 m 處，檢波器串放入接收孔，各接收點(diǎn)的位置分別處于孔深0.5～6.5 m。用電火花震源激發(fā)彈性波，接收一次信號(hào)。 然后將檢波器串向下移動(dòng)6 m，各接收點(diǎn)的位置分別處于孔深7～12.5 m， 再次用電火花震源激發(fā)彈性波，接收一次信號(hào)。 如此逐步移動(dòng)檢波器串直到孔底， 重復(fù)進(jìn)行激發(fā)、信號(hào)接收的檢測(cè)。 如此循環(huán)，直到每個(gè)激發(fā)點(diǎn)、 每個(gè)接收點(diǎn)均經(jīng)過(guò)檢測(cè)為止， 完成全斷面的彈性波CT 無(wú)損檢測(cè)。 電火花震源應(yīng)由專(zhuān)人按照儀器操作手冊(cè)負(fù)責(zé)操作， 并做好防護(hù)工作，確保使用安全。

⑤選擇保存彈性波波形正常、初至起跳清晰的記錄。

4.彈性波CT無(wú)損檢測(cè)成像資料整理與分析

采用廠(chǎng)家提供的彈性波CT 無(wú)損檢測(cè)專(zhuān)用軟件處理檢測(cè)信號(hào)，資料處理內(nèi)容包括：

①讀取各記錄的彈性波射線(xiàn)初至?xí)r間，繪制激發(fā)、接收點(diǎn)坐標(biāo)、射線(xiàn)旅行時(shí)一覽表。

②根據(jù)地質(zhì)地球物理?xiàng)l件、觀(guān)測(cè)系統(tǒng)、成像精度、分辨率和任務(wù)要求建立數(shù)學(xué)物理模型。 網(wǎng)格單元尺寸應(yīng)大于測(cè)點(diǎn)間距，單元總數(shù)宜小于射線(xiàn)條數(shù)；模型的初始值和約束極值宜由已知條件、經(jīng)驗(yàn)值、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)計(jì)算等途徑綜合計(jì)算得出。

③彈性波CT 無(wú)損檢測(cè)資料處理使用廠(chǎng)家自主開(kāi)發(fā)并經(jīng)驗(yàn)證、審核批準(zhǔn)的彈性波CT 無(wú)損檢測(cè)專(zhuān)用軟件，輸入每條射線(xiàn)的激發(fā)點(diǎn)、接收點(diǎn)坐標(biāo)及旅行時(shí)，形成原始數(shù)據(jù)文件。

④選擇適當(dāng)?shù)膯卧叽纭?擬合次數(shù)、阻尼系數(shù)等參數(shù)，進(jìn)行反演運(yùn)算，作出波速色譜圖或波速等值線(xiàn)圖，見(jiàn)圖2。

⑤根據(jù)檢測(cè)斷面波速的分布，結(jié)合鋼筋混凝土防滲墻鉆芯取樣、注水試驗(yàn)等資料綜合分析，評(píng)價(jià)防滲墻的質(zhì)量， 判斷鋼筋混凝土的缺陷及位置，并對(duì)防滲墻鉆芯取樣進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證與確定。

表1 彈性波CT 無(wú)損檢測(cè)結(jié)果

圖1 彈性波CT 無(wú)損檢測(cè)觀(guān)測(cè)系統(tǒng)布置示意圖

圖2 彈性波CT 無(wú)損檢測(cè)波速分布色譜圖或波速等值線(xiàn)圖

二、結(jié)果整理與分析

從彈性波CT 波速色譜圖或波速等值線(xiàn)圖中可以看出，防滲墻混凝土波速主要分布在 2 500～3 500 m/s 之間， 表明鋼筋混凝土防滲墻均勻連續(xù)，混凝土防滲墻的澆筑質(zhì)量和完整性較好，彈性波波速正常，無(wú)明顯的低速區(qū)。 在施工自檢過(guò)程中鉆芯取樣試驗(yàn)所取芯樣的抗壓強(qiáng)度均不小于混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度25 MPa， 且形狀規(guī)則完整，表面平整光滑；注水試驗(yàn)所得出的滲透系數(shù)均不大于1.0×10-6cm/s。通過(guò)鉆芯取樣的驗(yàn)證和進(jìn)一步對(duì)比分析， 結(jié)果均符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，與彈性波CT 無(wú)損檢測(cè)結(jié)果基本一致。

三、結(jié) 語(yǔ)

完整性彈性波CT 無(wú)損檢測(cè)成果報(bào)告中的連續(xù)性和完整性檢測(cè)結(jié)果與施工過(guò)程中鉆芯取樣及注水試驗(yàn)結(jié)果基本一致， 表明彈性波CT 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在檢測(cè)鋼筋混凝土防滲墻連續(xù)性、 均勻性、 完整性方面行之有效。 彈性波CT 的檢測(cè)成果分辨率高、 可靠性強(qiáng)， 圖形清晰、直觀(guān)、形象易懂，且不破壞墻體，相對(duì)于鉆芯取樣、 注水試驗(yàn)等破壞性檢測(cè)方法具有一定優(yōu)越性， 使墻體的破壞程度降至最低， 甚至無(wú)損傷，在鋼筋混凝土防滲墻工程中得到廣泛應(yīng)用。