淺談聲波CT在圍堰防滲墻體系質(zhì)量檢測中的應(yīng)用

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【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)量目前主要檢測手段為鉆孔取芯（配合注水試驗）和超聲波無損檢測等，聲波CT用于防滲墻墻體質(zhì)量檢測的實例還不多。本文根據(jù)西藏DG水電站聲波CT對圍堰防滲墻墻體質(zhì)量檢測工程實例，介紹聲波CT在防滲墻混凝土工程質(zhì)量檢測中的應(yīng)用，為類似項目提供參考。

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

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389.0m。電站裝機容量為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，防滲墻軸線總長為232m，最大深度44m，防滲墻設(shè)計墻厚≥1.0m，單孔深入基巖≥1.0m，墻體材料為C30W8F150等級混凝土。根據(jù)設(shè)計要求，防滲墻墻體采用聲波CT進行質(zhì)量檢測。

2 聲波CT檢測目的及工作布置

2.1 檢測目的

采用聲波CT法檢測防滲墻質(zhì)量，其目的為：

（1）測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)不密實或縫隙等缺陷及灌漿充填效果；

（3）測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)量檢測采用聲波CT，沿防滲墻軸線每2m布置一個鉆孔，激發(fā)、接收點距宜小于1/15孔間距；

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

3 聲波CT檢測方法技術(shù)及現(xiàn)場控制措施

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)中傳播的走時進行層析成像，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，通過對實測聲波走時進行處理，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)。

由聲波旅行時到聲波圖像生成需進行過程處理。射線路徑采用最小走時法進行聲波射線路徑反演，圖像重建采用DSART法，在每兩次迭代間隔，對圖像進行一次壓縮與恢復(fù)處理，以獲得較高的分辨率和精度。

3.2 觀測系統(tǒng)及處理技術(shù)

野外觀測系統(tǒng)采用定點發(fā)射和定點接收的扇形束觀測與同步觀測相結(jié)合，所用聲波頻率在100Hz～5000Hz，測試呼喚率（重復(fù)觀測率）為6.2%～7.5%，相對誤差小于5%。各檢測部位檢測方法如下：

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

（2）墻下帷幕檢測利用壓水試驗自檢孔，根據(jù)現(xiàn)場施工進度，孔間距為12m～24m，觀測方式為：激發(fā)點間距1.0m，接收間距0.5m，一點激發(fā)，全孔接收，互換觀測系統(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技術(shù)進行追蹤，在反演計算過程中，首先選取1m×1m網(wǎng)格進行計算，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，再加格。其中：混凝土防滲墻CT數(shù)據(jù)反演細分為0.2m×0.2m網(wǎng)格；墻下帷幕CT數(shù)據(jù)反演細分為0.5m×0.5m網(wǎng)格。繼續(xù)反演，直至誤差不再減少時，結(jié)束計算，求出各單元波速，最后輸出色譜圖。

3.3 現(xiàn)場控制措施

（1）現(xiàn)場測試前對探頭進行零聲時校正，測量檢測孔的孔深、孔斜，校核檢測孔各激發(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，采樣長度不小于1024點，每5m校對一次距離，儀器發(fā)射和接收的計時誤差小于10us；

（3）同一剖面進行多個空間CT觀測時，保持觀測系統(tǒng)一致；

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

（5）現(xiàn)場檢測過程中，嚴格按照相關(guān)規(guī)范與技術(shù)文件實施。

4 成果分析

4.1 地球物理特征

地球物理檢測的原理是被探測體存在物性參數(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，測區(qū)內(nèi)具備較良好的地球物理檢測條件。

4.2 檢測成果

4.2.1 混凝土防滲墻檢測成果

經(jīng)過聲波CT對防滲墻的檢測，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 混凝土防滲墻檢測成果

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

（1）灌后基巖聲波波速值均大于4200m/s，符合設(shè)計文件中“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對防滲墻墻體及墻下帷幕灌漿的檢測，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。檢測結(jié)果充分表明防滲墻墻體均勻密實，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，相對于其他檢測方法更方便、更快捷、更準(zhǔn)確，適合于廣泛推廣及普及。

【參考文獻】

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