單孔聲波檢測在陶岔渠首樞紐工程中的應用

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265m，共分15個壩段；引水閘壩段布置在渠道中部右側，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25MW發電機組，裝機總容量為50MW。

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

二、巖體質量檢測目的

主要檢測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、軟弱結構體、洞隙等異常地質體的位置、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；評價和復核建基巖體質量是否達到設計要求的物理力學指標，對建基巖體質量在空間范圍里分級，確定需處理的范圍與深度。

三、陶岔渠首樞紐工程巖體質量檢測

1.檢測方法

陶岔渠首樞紐工程的主要檢測部位位于擋泄水建筑物、電站廠房、引水閘等部位；檢測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，是指利用檢層法（扣板法）和跨孔法在鉆孔中測定各類巖土彈性波速，用以確定與波速有關的巖土參數。本工程利用單孔聲波檢測法來評價和復核巖體聲波值，對建基巖體質量在縱向范圍里進行分級，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發射聲波，在一定距離上接收受介質物理特性調制后的聲波，通過觀測和分析聲波在不同介質中的傳播速度、振幅、頻率等參數解決工程問題。

2.檢測程序

檢測工作前先根據工程特性及其地質特性做出檢測方案與工作布置，再根據施工單元分解，與工程進度同步。

（1）為保證建基面巖體物探檢測工作不影響澆筑工期，監理工程師提前半天通知檢測單位進點測試，并與施工地質素描和現場地質鑒定同步進行。

（2）建基巖體部分或局部不滿足驗收標準時，同地質人員一起劃定需要進一步整修或處理的范圍。凡經過再處理的范圍，需復測且要達到驗收標準。

3.現場檢測要求

（1）聲波檢測采用的聲波儀應具有數字采集和存儲功能，最小采樣間隔為0.1μs，采樣長度不小于1024點，頻響范圍 10～500kHz，聲時檢測精度0.1μs。

（2）檢測工作開始前應對聲波探頭進行標定，標定方法為在注水的專用厚壁金屬鋼管或水池中標定，應保證不同儀器不同探頭的一致性，同時還應對電纜標記進行校對復核等。

（3）單孔聲波應在無金屬套管、有水耦合的鉆孔中測試，漏水嚴重的鉆孔，采取分段封堵措施進行逐段測試，封堵措施無效孔段使用干孔換能器。

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

（5）現場檢測應先用直徑和重量略大于檢測探頭的重物進行探孔。

（6）單孔聲波檢測宜從孔底向孔口檢測，點距不大于0.2m，電纜深度標識準確，檢測時每10個點應校對一次。

（7）當孔壁較破碎或鉆孔較深時，應加大發射源功率，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、不良地質體空間位置及可利用巖體高程的檢測精度應符合設計和施工的要求。

4.儀器設備檢查和使用要求

應按儀器設備的檢驗周期和技術指標對儀器進行定期檢驗，每次檢驗的結果應有記錄。現場工作前，應對儀器進行檢查，在同一測區觀測的多臺同類儀器應在同一測點上采用相同觀測裝置和觀測方式進行一致性對比。外業工作時，若出現儀器設備不正常，應排除故障并經檢查正常后才能繼續工作。

四、檢測資料要求

現場采集聲波原始波形保持清晰，易于判讀。在檢測中，檢查觀測應不少于總檢測的5%，檢測結束后，應對檢測資料進行嚴格檢查，對不合格的資料應立即進行重測。繪制單孔聲速曲線圖，并結合地層巖性繪制成果圖，按工程部位及地質條件進行綜合分析。根據巖體聲波速度等檢測成果，結合前期物探檢測成果與地質資料，綜合分析與統計，通過對巖體質量評價，確定松弛深度，分析巖溶、破碎帶、結構面等不良地質體的發育情況。

五、巖體質量檢測意義

工程施工建設過程中，對建基基礎進行物探檢測，全面收集完整的資料，評價建筑物建基巖體質量，是消除基礎隱患，保證工程質量，確保工程安全，為工程驗收提供基礎資料必不可少的措施。

物探檢測數據可對建基巖體質量建立定量、半定量的判據，為施工地質人員提供鑒定評據。

物探檢測成果直接指導建筑物基礎驗收及處理，對不能滿足建筑物要求的基礎部位及時采取進一步清理整修的措施，確保基礎質量。

物探檢測成果對基礎開挖爆破影響提供定量的界定范圍，作為開挖爆破質量判據之一。

利用物探檢測成果查明建基巖體不良地質體的空間分布，包括巖溶、破碎帶、結構面的展布等，為設計、施工處理提供依據。

通過檢測對比分析建基巖體的性狀，評定建基巖體的等級，同時為工程竣工驗收提出完善的檢測資料，建立工程歷史檔案,為工程運行管理或可能的缺陷修補提供備查資料。

通過聲波測井取得主壩壩基巖體結構、軟硬巖體分布規律，了解孔內軟弱夾層、構造破碎帶分布情況，以便驗證和補充鉆探資料。

測定巖體的縱、橫波速度，并求得泊松比、動彈性模量等參數，為壩基巖體質量評價提供依據■