KODEN DM-684型超聲波孔壁檢測儀在地下連續(xù)墻施工中的應(yīng)用

劉華

（中交二航局第一工程有限公司，湖北 武漢 430012）

1 工程概況

1.1 碼頭的結(jié)構(gòu)形式

華電曹妃甸重工裝備制造基地一期項(xiàng)目碼頭工程位于唐山港曹妃甸港區(qū)三港池北側(cè)，碼頭岸線長375.6m，碼頭頂標(biāo)高5.0m，前沿設(shè)計水深-11.5m。

碼頭結(jié)構(gòu)由前墻、錨碇結(jié)構(gòu)、拉桿、回填料和其它附屬設(shè)施組成。碼頭前墻為現(xiàn)澆鋼筋混凝土地下連續(xù)墻，厚1.1m，墻底標(biāo)高-24.0～-28.0m，墻頂標(biāo)高0.0m，頂部設(shè)有現(xiàn)澆混凝土胸墻。錨碇結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆混凝土錨碇墻，上部為導(dǎo)梁，下部為地連墻。前墻與錨碇墻間凈距33.5m，由直徑75mm的Q550成套鋼拉桿相連接，拉桿間距1.35 m。碼頭結(jié)構(gòu)斷面見圖1。

圖1 碼頭結(jié)構(gòu)斷面圖

1.2 工程地質(zhì)條件

本工程施工場地內(nèi)覆蓋層主要由第三系和第四系地層構(gòu)成，在勘察深度范圍內(nèi)主要為第四系海相地層。

施工區(qū)地層主要為粉砂、粉質(zhì)黏土和粉土，其中粉細(xì)砂層和粉土層厚度在20m左右，地質(zhì)條件對地下連續(xù)墻成槽施工極為不利，很容易造成槽壁傾斜和坍塌。

2 地下連續(xù)墻施工及其質(zhì)量檢測方法

2.1 施工方法

地下連續(xù)墻共70段，每段長5.4m，如圖2。根據(jù)本工程地質(zhì)條件以及地下連續(xù)墻槽段布置，經(jīng)比選采用金泰SG40A液壓抓斗直接抓土成槽施工，施工過程中不斷注入護(hù)壁泥漿（泥漿指標(biāo)見表1），以保證槽壁穩(wěn)定。

圖2 一般槽段布置圖（單位：cm）

表1 護(hù)壁泥漿性能主要指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)

成槽完成經(jīng)檢測合格后下放鋼筋籠，然后澆筑混凝土，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后進(jìn)行超聲波跨孔檢測地連墻的完整性（同樁基礎(chǔ)超聲波跨孔檢測）。

地連墻施工完成后，墻前側(cè)進(jìn)行港池開挖，地連墻直接作為碼頭的主體承載結(jié)構(gòu)，施工中成槽后槽壁垂直度檢測至關(guān)重要，直接關(guān)系到地連墻鋼筋籠能否順利下放、混凝土澆筑完成后墻體的表面平整度的質(zhì)量，所以必須對成槽垂直度進(jìn)行檢測，用以指導(dǎo)施工。

2.2 超聲波成槽檢測原理

在施工過程中，將超聲波傳感器放入槽孔中的泥漿里，可以對槽孔4個方向的孔壁狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和檢測，包括槽寬、墻壁的垂直度、墻壁坍塌狀況等。檢測過程中泥漿作為聲波傳導(dǎo)和反射的阻抗界面，相對密度控制在1.15～1.2左右，以保證槽壁穩(wěn)定。

檢測前對比了日本KE-200型和KODEN DM-684型超聲波孔壁檢測儀的檢測結(jié)果，由于前者檢測結(jié)果不佳，且一次只能檢測2個方向、要求泥漿密度甚低等問題，決定選用KODEN DM-684型超聲波孔壁檢測儀。全套設(shè)備由兩部分組成，檢測用絞車和自動記錄儀，測量精度0.2%，測深精度1%，最大測深108m，工作介質(zhì)為ρ=1.15～1.20 g/cm3的泥漿，工作頻率f=100 kHz。

檢測工作時，首先由儀器振蕩器產(chǎn)生一定頻率的電脈沖，同時打開記時門，電脈沖經(jīng)放大，經(jīng)發(fā)射換能器變電能為聲能，通過泥漿介質(zhì)以速度c向孔壁發(fā)射。聲波抵達(dá)槽壁即由槽壁產(chǎn)生反射，再經(jīng)泥漿介質(zhì)返回，被換能器接收，即變聲能為電能。與此同時，儀器在接收到第一個回波信號后，計時門關(guān)閉，并記錄聲波自發(fā)射至接收的時間t，儀器按公式s=1/2×c×t計算出所測距離。

檢測時，探頭的上下是隨儀器絞車的提升裝置從孔口降至孔底（為往測），也可從孔底提升至孔口（為返測）。在檢測過程中每隔一定時間測量一組聲時值，與此同時，在記錄儀的電火花紙上，即自動繪制出孔壁形狀。

2.3 超聲波孔形檢測

檢測前根據(jù)設(shè)計槽深、槽寬選擇輸入?yún)?shù)，本工程只檢測1.1m方向的槽壁，故手動輸入槽寬φ=1100mm，檢測時記錄儀會自動繪出2條點(diǎn)虛直線，即是檢測孔壁垂直度和槽寬的結(jié)果。

檢測范圍取R=1m（適應(yīng)于槽寬0.7～1.5m的檢測范圍）。采用縱向比例尺1∶100，橫向比例尺1∶20。

控制泥漿的相對密度小于1.20。泥漿相對密度太大會使記錄圖譜模糊不清，甚至測不到孔壁的反射界面，必要時要更換泥漿相對密度。可以采用反循環(huán)清孔，但是清孔后不能立即檢測，因?yàn)槟酀{中會含有氣泡，不利于超聲波的檢測，應(yīng)等10min左右氣泡消失后再檢測。

檢測速度控制：檢測速度設(shè)定時，不能太快，對于孔深30m的孔，采用慢速檢測，測定速度設(shè)為3.0～4.0 m/min，檢測時間在10min左右，檢測效果最佳。

本儀器可以從槽頂至槽底進(jìn)行往返測量，必要時對槽壁進(jìn)行往返測量，對比圖形，以確保檢測正確。

由于地連墻段長5.4m，故每個槽段測量2次，測量位置為兩頭距槽段接縫距離1m處，成槽圖形2份，如2份圖形經(jīng)判斷都合格，則該槽成槽質(zhì)量合格。

3 成圖質(zhì)量評定

評定檢測結(jié)果必須成圖清晰，能夠明顯地顯示槽壁形狀。如果槽段經(jīng)檢測合格，則可進(jìn)行下一道工序，如果經(jīng)檢測，垂直度不合格，則進(jìn)行修槽或回填處理，并分析原因，采取有效措施，確保成槽檢測合格，

本工程由于天氣、機(jī)器維修、人員操作等原因，地連墻成槽總計檢測39個槽段，78個測點(diǎn)，加上重測復(fù)測加測的23個點(diǎn)，累計101個測點(diǎn)，其中有13個測點(diǎn)由于槽壁坍塌或槽深不足，未能提供垂直度，余下88個測點(diǎn)經(jīng)過分析統(tǒng)計：K＞1/150有13個，K=1/150～1/250有28個；K＜1/250有47個，88個測點(diǎn)垂直度平均值K=1/219＜1/150，符合規(guī)范垂直度K＜1/150的要求。

4 結(jié)語

在20多m厚的粉細(xì)砂層中進(jìn)行地連墻成槽施工和檢測，具有很大的難度。 本工程采用了日本KODEN DM-684型超聲波孔壁檢測儀直觀地顯示出成槽槽壁的形狀、尺寸、垂直度等，有效地指導(dǎo)了施工，保證了工程質(zhì)量。

[1] JTJ303—2003，港口工程地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程[S].

[2] 張寶華，關(guān)磊，陳福興.超聲波孔壁垂直度監(jiān)測儀在DX樁中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2001，28（6）：5-8.