單孔聲波檢測(cè)在陶岔渠首樞紐工程中的應(yīng)用

奚建猛 裴 磊

一、工程概況

陶岔渠首樞紐工程主要由左、右岸混凝土重力壩、引水閘和電站等三部分組成。其中，閘壩頂高程176.6m，軸線長(zhǎng)265m，共分15個(gè)壩段；引水閘壩段布置在渠道中部右側(cè)，采用3孔閘，孔口尺寸為7m×6.5m（寬高）；電站布置采用河床徑流式電站，電站廠房型式為燈泡貫流式，安裝2臺(tái)25MW發(fā)電機(jī)組，裝機(jī)總?cè)萘繛?0MW。

前期勘探資料表明，該樞紐工程區(qū)內(nèi)地表多為第四系覆蓋，基巖主要出露奧陶系中統(tǒng)第二巖組（O22）、第三巖組（O23）及白堊——下第三系（K～E）；工區(qū)受多期構(gòu)造作用的影響，褶皺、斷裂較為發(fā)育；該區(qū)巖溶發(fā)育程度屬中等發(fā)育地區(qū)，為一覆蓋型巖溶區(qū)。地表巖溶形態(tài)以石芽、溶溝為主，偶見溶洞、落水洞；鉆孔揭露的巖溶形態(tài)以溶隙為主，其次為溶洞、溶孔，見少量規(guī)模較大的溶洞，未見現(xiàn)代巖溶管道系統(tǒng)，其中奧陶系中統(tǒng)第三巖組（O23）灰?guī)r層厚質(zhì)純巖溶發(fā)育程度較為明顯。

二、巖體質(zhì)量檢測(cè)目的

主要檢測(cè)目的是查明建基巖體勘探深度范圍的巖土巖溶、斷層破碎帶、軟弱結(jié)構(gòu)體、洞隙等異常地質(zhì)體的位置、空間分布；了解建基巖體爆破卸荷松弛層厚度，確定可利用巖體的高程等；評(píng)價(jià)和復(fù)核建基巖體質(zhì)量是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求的物理力學(xué)指標(biāo)，對(duì)建基巖體質(zhì)量在空間范圍里分級(jí)，確定需處理的范圍與深度。

三、陶岔渠首樞紐工程巖體質(zhì)量檢測(cè)

1.檢測(cè)方法

陶岔渠首樞紐工程的主要檢測(cè)部位位于擋泄水建筑物、電站廠房、引水閘等部位；檢測(cè)范圍包括擋泄水建筑物、電站廠房和引水閘等建基面。

鉆孔聲波檢測(cè)，是指利用檢層法（扣板法）和跨孔法在鉆孔中測(cè)定各類巖土彈性波速，用以確定與波速有關(guān)的巖土參數(shù)。本工程利用單孔聲波檢測(cè)法來(lái)評(píng)價(jià)和復(fù)核巖體聲波值，對(duì)建基巖體質(zhì)量在縱向范圍里進(jìn)行分級(jí)，并利用單孔聲波了解建基巖體爆破卸荷松弛層厚度。單孔聲波是以人工激振的方法向介質(zhì)發(fā)射聲波，在一定距離上接收受介質(zhì)物理特性調(diào)制后的聲波，通過(guò)觀測(cè)和分析聲波在不同介質(zhì)中的傳播速度、振幅、頻率等參數(shù)解決工程問(wèn)題。

2.檢測(cè)程序

檢測(cè)工作前先根據(jù)工程特性及其地質(zhì)特性做出檢測(cè)方案與工作布置，再根據(jù)施工單元分解，與工程進(jìn)度同步。

（1）為保證建基面巖體物探檢測(cè)工作不影響澆筑工期，監(jiān)理工程師提前半天通知檢測(cè)單位進(jìn)點(diǎn)測(cè)試，并與施工地質(zhì)素描和現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)鑒定同步進(jìn)行。

（2）建基巖體部分或局部不滿足驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，同地質(zhì)人員一起劃定需要進(jìn)一步整修或處理的范圍。凡經(jīng)過(guò)再處理的范圍，需復(fù)測(cè)且要達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

3.現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)要求

（1）聲波檢測(cè)采用的聲波儀應(yīng)具有數(shù)字采集和存儲(chǔ)功能，最小采樣間隔為0.1μs，采樣長(zhǎng)度不小于1024點(diǎn)，頻響范圍 10～500kHz，聲時(shí)檢測(cè)精度0.1μs。

（2）檢測(cè)工作開始前應(yīng)對(duì)聲波探頭進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定方法為在注水的專用厚壁金屬鋼管或水池中標(biāo)定，應(yīng)保證不同儀器不同探頭的一致性，同時(shí)還應(yīng)對(duì)電纜標(biāo)記進(jìn)行校對(duì)復(fù)核等。

（3）單孔聲波應(yīng)在無(wú)金屬套管、有水耦合的鉆孔中測(cè)試，漏水嚴(yán)重的鉆孔，采取分段封堵措施進(jìn)行逐段測(cè)試，封堵措施無(wú)效孔段使用干孔換能器。

（4）單孔聲波探頭采用一發(fā)雙收裝置，發(fā)射與兩個(gè)接收換能器距離分別為0.3m和0.5m。

（5）現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)應(yīng)先用直徑和重量略大于檢測(cè)探頭的重物進(jìn)行探孔。

（6）單孔聲波檢測(cè)宜從孔底向孔口檢測(cè)，點(diǎn)距不大于0.2m，電纜深度標(biāo)識(shí)準(zhǔn)確，檢測(cè)時(shí)每10個(gè)點(diǎn)應(yīng)校對(duì)一次。

（7）當(dāng)孔壁較破碎或鉆孔較深時(shí)，應(yīng)加大發(fā)射源功率，或采用具有前置放大功能的接收探頭。

（8）建基巖體松弛層厚度、不良地質(zhì)體空間位置及可利用巖體高程的檢測(cè)精度應(yīng)符合設(shè)計(jì)和施工的要求。

4.儀器設(shè)備檢查和使用要求

應(yīng)按儀器設(shè)備的檢驗(yàn)周期和技術(shù)指標(biāo)對(duì)儀器進(jìn)行定期檢驗(yàn)，每次檢驗(yàn)的結(jié)果應(yīng)有記錄。現(xiàn)場(chǎng)工作前，應(yīng)對(duì)儀器進(jìn)行檢查，在同一測(cè)區(qū)觀測(cè)的多臺(tái)同類儀器應(yīng)在同一測(cè)點(diǎn)上采用相同觀測(cè)裝置和觀測(cè)方式進(jìn)行一致性對(duì)比。外業(yè)工作時(shí)，若出現(xiàn)儀器設(shè)備不正常，應(yīng)排除故障并經(jīng)檢查正常后才能繼續(xù)工作。

四、檢測(cè)資料要求

現(xiàn)場(chǎng)采集聲波原始波形保持清晰，易于判讀。在檢測(cè)中，檢查觀測(cè)應(yīng)不少于總檢測(cè)的5%，檢測(cè)結(jié)束后，應(yīng)對(duì)檢測(cè)資料進(jìn)行嚴(yán)格檢查，對(duì)不合格的資料應(yīng)立即進(jìn)行重測(cè)。繪制單孔聲速曲線圖，并結(jié)合地層巖性繪制成果圖，按工程部位及地質(zhì)條件進(jìn)行綜合分析。根據(jù)巖體聲波速度等檢測(cè)成果，結(jié)合前期物探檢測(cè)成果與地質(zhì)資料，綜合分析與統(tǒng)計(jì)，通過(guò)對(duì)巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)，確定松弛深度，分析巖溶、破碎帶、結(jié)構(gòu)面等不良地質(zhì)體的發(fā)育情況。

五、巖體質(zhì)量檢測(cè)意義

工程施工建設(shè)過(guò)程中，對(duì)建基基礎(chǔ)進(jìn)行物探檢測(cè)，全面收集完整的資料，評(píng)價(jià)建筑物建基巖體質(zhì)量，是消除基礎(chǔ)隱患，保證工程質(zhì)量，確保工程安全，為工程驗(yàn)收提供基礎(chǔ)資料必不可少的措施。

物探檢測(cè)數(shù)據(jù)可對(duì)建基巖體質(zhì)量建立定量、半定量的判據(jù)，為施工地質(zhì)人員提供鑒定評(píng)據(jù)。

物探檢測(cè)成果直接指導(dǎo)建筑物基礎(chǔ)驗(yàn)收及處理，對(duì)不能滿足建筑物要求的基礎(chǔ)部位及時(shí)采取進(jìn)一步清理整修的措施，確?；A(chǔ)質(zhì)量。

物探檢測(cè)成果對(duì)基礎(chǔ)開挖爆破影響提供定量的界定范圍，作為開挖爆破質(zhì)量判據(jù)之一。

利用物探檢測(cè)成果查明建基巖體不良地質(zhì)體的空間分布，包括巖溶、破碎帶、結(jié)構(gòu)面的展布等，為設(shè)計(jì)、施工處理提供依據(jù)。

通過(guò)檢測(cè)對(duì)比分析建基巖體的性狀，評(píng)定建基巖體的等級(jí)，同時(shí)為工程竣工驗(yàn)收提出完善的檢測(cè)資料，建立工程歷史檔案,為工程運(yùn)行管理或可能的缺陷修補(bǔ)提供備查資料。

通過(guò)聲波測(cè)井取得主壩壩基巖體結(jié)構(gòu)、軟硬巖體分布規(guī)律，了解孔內(nèi)軟弱夾層、構(gòu)造破碎帶分布情況，以便驗(yàn)證和補(bǔ)充鉆探資料。

測(cè)定巖體的縱、橫波速度，并求得泊松比、動(dòng)彈性模量等參數(shù)，為壩基巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)提供依據(jù)■