水利水電工程施工期工程質(zhì)量物探檢測(cè)技術(shù)系統(tǒng)性應(yīng)用分析

譚顯江 張志杰 楊磊 王曉群 張千祥

摘要：質(zhì)量是水利水電工程的生命，質(zhì)量物探檢測(cè)技術(shù)則是保障工程質(zhì)量的重要手段。為此，對(duì)復(fù)雜工況下質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的系統(tǒng)性應(yīng)用展開(kāi)了分析及研究，該技術(shù)貫穿于施工期開(kāi)挖、支護(hù)、澆筑、滲控等各階段。針對(duì)不同施工期面臨的各種質(zhì)量問(wèn)題，有針對(duì)性地提出了地球物理解決方法。應(yīng)用實(shí)例表明，物探檢測(cè)技術(shù)可有效保障水利水電工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞： 物探技術(shù); 系統(tǒng)性; 質(zhì)量檢測(cè); 施工期; 水利水電工程

中圖法分類(lèi)號(hào)：TV698.1+4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2022.02.007

文章編號(hào)：1006 - 0081（2022）02 - 0040 - 07

0 引 言

中國(guó)水利水電工程建設(shè)規(guī)模巨大，在施工過(guò)程中如何控制工程質(zhì)量一直是重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域，工程物探質(zhì)量檢測(cè)作為近年來(lái)快速發(fā)展的質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)手段[1]，在水利水電工程質(zhì)量控制過(guò)程中開(kāi)展了廣泛應(yīng)用[2]，取得了豐碩成果。以地球物理技術(shù)為標(biāo)志的先進(jìn)質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)，通過(guò)解釋聲波、地震波、電磁波、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等物理場(chǎng)攜帶的被檢測(cè)對(duì)象信息[3-4]，來(lái)判斷被檢測(cè)工程內(nèi)部存在的隱藏問(wèn)題，為工程質(zhì)量提供了保障。

通過(guò)廣泛的應(yīng)用研究，在工程物探質(zhì)量檢測(cè)中，形成了涵蓋工程施工期的成套質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)。質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)包括巖體質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)、支護(hù)質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)、爆破開(kāi)挖影響檢測(cè)技術(shù)、不良地質(zhì)體檢測(cè)技術(shù)、壩體質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)和灌漿滲控質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)等。本文對(duì)水利水電工程施工期各階段質(zhì)量物探檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了分析總結(jié)，并結(jié)合各種物探檢測(cè)技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用實(shí)例解析，系統(tǒng)闡述了物探檢測(cè)技術(shù)在水利水電工程質(zhì)量控制中的重要作用。

1 施工期質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)系統(tǒng)性分析

1.1 巖體質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)

在水利水電工程中，巖體質(zhì)量是整個(gè)工程質(zhì)量的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，客觀評(píng)價(jià)巖體質(zhì)量十分重要。需要進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)的巖體主要有大壩基礎(chǔ)巖體、地下洞室?guī)r體、高大邊坡巖體。巖體質(zhì)量檢測(cè)的技術(shù)方法有聲波法、地震波法、鉆孔電視法和鉆孔變模法等[5]，利用其快速、便捷、對(duì)結(jié)構(gòu)無(wú)損等特點(diǎn)進(jìn)行巖體質(zhì)量檢測(cè)，由此獲得巖體的物理力學(xué)參數(shù)和結(jié)構(gòu)面發(fā)育特征，為巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)提供了基礎(chǔ)依據(jù)。

（1） 大壩建基面開(kāi)挖后，壩基巖體的質(zhì)量是保證大壩穩(wěn)定和安全的基礎(chǔ)。在壩基基礎(chǔ)開(kāi)挖過(guò)程中，按不同高程、不同部位、不同巖性布置物探檢測(cè)孔，通過(guò)采用聲波、地震波、鉆孔變形模量、鉆孔電視等物探方法，獲取巖體聲波速度、地震波速度、鉆孔變形模量、鉆孔電視圖像[6]，確定巖體可利用高程，建立壩基巖體聲波值與變形模量關(guān)系，配合水工設(shè)計(jì)人員確定開(kāi)挖后巖體的波速控制標(biāo)準(zhǔn)，提出壩基建基面的綜合質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。

（2） 地下洞室開(kāi)挖后，破壞了巖體原有的平衡，導(dǎo)致巖體內(nèi)的應(yīng)力重新分布，在洞壁周邊的巖體將出現(xiàn)應(yīng)力釋放的松弛帶。通過(guò)地下洞室?guī)r體質(zhì)量檢測(cè)可以了解洞室圍巖應(yīng)力下降帶的范圍，查明洞壁巖體的松弛厚度，測(cè)定松弛、未松弛巖體的彈性力學(xué)參數(shù)。地下洞室?guī)r體質(zhì)量檢測(cè)采用聲波法、地震法、鉆孔電視法，通過(guò)獲取的巖體地震波、聲波速度及隨時(shí)間變化情況[7]，對(duì)隧洞洞壁表淺層因爆破和應(yīng)力松弛所造成的巖體破壞情況進(jìn)行分析，以較好地掌握隧洞開(kāi)挖后圍巖的松弛變形情況，為設(shè)計(jì)確定各洞段支護(hù)深度提供依據(jù)。

（3） 隨著施工開(kāi)挖的進(jìn)展，高大邊坡發(fā)生了邊坡巖體開(kāi)挖的卸荷松弛現(xiàn)象。巖體力學(xué)參數(shù)是影響邊坡穩(wěn)定性的主要因素之一，準(zhǔn)確確定邊坡巖體力學(xué)參數(shù)是進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和基礎(chǔ)。在邊坡開(kāi)挖施工過(guò)程中，結(jié)合水利水電工程邊坡特點(diǎn)，利用邊坡錨桿、錨索孔及施工洞室布置物探檢測(cè)工作，采用聲波、鉆孔電視、地震波層析成像等物探方法，通過(guò)獲取巖體聲波速度，確定錨固端巖體類(lèi)別、開(kāi)挖松弛深度、風(fēng)化卸荷帶和軟弱帶空間展布及延伸方向，為制定邊坡支護(hù)方案、調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)提供了定量依據(jù)。

1.2 支護(hù)質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)

水利水電工程中，支護(hù)方式主要有錨桿錨固支護(hù)、預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)和混凝土襯砌支護(hù)。

（1） 作為地下洞室及邊坡支護(hù)的主要手段[8]，錨桿錨固技術(shù)可以合理地調(diào)動(dòng)巖體自身強(qiáng)度和自承能力，改善巖體的應(yīng)力狀態(tài)，從而提高巖土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。錨桿是一種高度受力的構(gòu)件，錨固系統(tǒng)一旦失事，往往會(huì)給巖土工程造成不可估量的損失，因此，需要檢查其是否按設(shè)計(jì)預(yù)期的功能發(fā)揮作用。初期，錨桿錨固質(zhì)量檢查方法主要為“拉拔”試驗(yàn)，該方法直觀可靠，但屬于有損檢測(cè)，多數(shù)經(jīng)拉撥的錨桿因產(chǎn)生較大變形位移而失去錨固力，也就是說(shuō)，“拉拔”試驗(yàn)只限于抽查，且工作量較大、操作不便、既費(fèi)工時(shí)，又不經(jīng)濟(jì)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，錨桿錨固質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)不斷發(fā)展、成熟。目前，無(wú)損檢測(cè)方法已成為最主要的錨桿錨固質(zhì)量檢測(cè)方法，具有準(zhǔn)確、無(wú)損、經(jīng)濟(jì)、快速等優(yōu)點(diǎn)。

（2） 預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展最快、應(yīng)用最廣泛的邊坡支護(hù)技術(shù)之一。預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)能充分發(fā)揮巖體的自承能力，調(diào)節(jié)和提高巖體的自身強(qiáng)度和自穩(wěn)能力，且能為節(jié)理巖體邊坡、巖體斷層、軟弱帶等提供一種強(qiáng)有力的主動(dòng)支護(hù)手段，這是傳統(tǒng)的非預(yù)應(yīng)力支護(hù)措施無(wú)法達(dá)到的。因高大邊坡、地下工程中巖體自身的穩(wěn)定性較差，再則由于其卸荷變形、降雨等引起的自身荷載增加和結(jié)構(gòu)面承載力下降等因素，易發(fā)生滑坡、洞室變形坍塌等工程事故，因此增強(qiáng)巖體的穩(wěn)定性，提高其自穩(wěn)能力成為了支護(hù)工程的重點(diǎn)。預(yù)應(yīng)力錨索屬于隱蔽工程，錨索施工的質(zhì)量主要取決于錨索的張拉力能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，自由段張拉伸長(zhǎng)值是否在規(guī)范要求范圍之內(nèi)。然而在施工過(guò)程中，由于地質(zhì)條件、巖體變形、灌漿質(zhì)量、錨索材質(zhì)及長(zhǎng)度差異、操作不當(dāng)?shù)雀鞣N原因，可能會(huì)造成部分錨索張拉力能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，但張拉伸長(zhǎng)值卻超出規(guī)范要求。完成施工的錨索結(jié)構(gòu)都應(yīng)隨機(jī)抽樣進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)，預(yù)應(yīng)力錨索驗(yàn)收試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)錨索的抗拉承載力，筋體受拉自由段長(zhǎng)度和蠕變率能否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)與規(guī)范要求，判別錨索支護(hù)質(zhì)量是否合格。

（3） 混凝土襯砌支護(hù)主要應(yīng)用于邊坡及隧洞內(nèi)。在邊坡及隧洞開(kāi)挖結(jié)束后，為了保證邊坡及隧洞洞身的穩(wěn)定性和安全性，常利用鋼筋混凝土等材料襯砌形成一個(gè)永久性、穩(wěn)固性的支護(hù)結(jié)構(gòu)，根據(jù)施工部位、用途、地質(zhì)條件等不同情況，其混凝土襯砌的類(lèi)型也不盡相同，大體可分為噴射混凝土支護(hù)、素混凝土襯砌、鋼筋混凝土襯砌以及其他類(lèi)型混凝土襯砌。然而，目前的襯砌施工存在不同程度的缺陷，如襯砌開(kāi)裂、滲漏，襯砌混凝土厚度、強(qiáng)度不夠，襯砌后部脫空、回填不密實(shí)、鋼筋網(wǎng)和格柵拱錯(cuò)斷變形等質(zhì)量問(wèn)題。常用的混凝土質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)有：探地雷達(dá)法、超聲橫波反射成像法、聲波反射法、超聲回彈法和脈沖回波法等。鋼筋保護(hù)層厚度可用探地雷達(dá)法、超聲橫波反射成像法、聲波反射法和鋼筋保護(hù)層檢測(cè)儀檢測(cè)[9];當(dāng)襯砌配筋較少時(shí)，宜采用探地雷達(dá)檢測(cè)襯切厚度、脫空、內(nèi)部缺陷;當(dāng)襯砌配筋較密時(shí)，可選用超聲橫波反射成像法、聲波反射法、回波法檢測(cè)襯砌厚度、脫空和內(nèi)部缺陷;宜采用聲波法、超聲回彈綜合法檢測(cè)強(qiáng)度。

1.3 爆破開(kāi)挖影響檢測(cè)技術(shù)

在水利水電工程中，爆破開(kāi)挖影響檢測(cè)技術(shù)主要有爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度監(jiān)測(cè)和爆破開(kāi)挖影響深度檢測(cè)。

（1） 在水利水電工程爆破施工時(shí)，因?yàn)橛斜Ｗo(hù)對(duì)象，因此需要控制爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度，通過(guò)在保護(hù)對(duì)象周?chē)惭b爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器，當(dāng)附近有爆破施工作業(yè)時(shí)，可以監(jiān)測(cè)爆破振動(dòng)對(duì)保護(hù)對(duì)象影響是否在允許范圍之內(nèi)。當(dāng)爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度超過(guò)允許范圍，就應(yīng)該動(dòng)態(tài)控制爆破藥量等參數(shù)，優(yōu)化爆破設(shè)計(jì)方案。

（2） 在重要部位進(jìn)行爆破開(kāi)挖施工（如大壩建基面、廠房巖錨梁等部位），需預(yù)留巖體保護(hù)層，因此需要?jiǎng)討B(tài)掌握爆破開(kāi)挖的影響深度[10]。通過(guò)爆破前后單孔、跨孔聲波檢測(cè)，爆破前后鉆孔電視檢測(cè)[11]，查明巖體爆破開(kāi)挖前后各部位波速分布情況、卸荷松弛深度、巖體波速衰減情況，以此來(lái)動(dòng)態(tài)掌握爆破開(kāi)挖對(duì)預(yù)留巖體的影響深度。

1.4 不良地質(zhì)體檢測(cè)技術(shù)

在水利水電工程中，不良地質(zhì)體主要有地下巖溶、斷層破碎帶等。采用的檢測(cè)技術(shù)主要有探地雷達(dá)法、電磁波CT和地震波CT等方法[12]。

（1） 地下巖溶按充填情況可分為充填型、半充填型和非充填型，充填型又可分為充水型、充填松散體型及混合充填型。對(duì)于有較完善的補(bǔ)排系統(tǒng)管道型巖溶來(lái)說(shuō)，充填物一般為砂質(zhì)土或砂卵石夾黏土，對(duì)于較為獨(dú)立的充填型巖溶、洞穴，充填物則一般為不溶殘余組成的土壤或土壤夾碎石。與圍巖相比，充填型和半充填型洞穴具有低阻、低速、高價(jià)電常數(shù)、高吸收和低密度的物理特性。與周邊介質(zhì)相比，非充填型巖溶呈現(xiàn)高阻、低速、低介電常數(shù)和低吸收的特征，但由于非充填型洞穴周?chē)?huì)出現(xiàn)較嚴(yán)重的溶蝕夾泥現(xiàn)象，在地下水位線(xiàn)以下會(huì)被地下水侵蝕，因此有時(shí)會(huì)呈現(xiàn)低阻、高吸收的反射特性。

（2） 破碎帶是指巖體中具有一定寬度和相當(dāng)延伸長(zhǎng)度的非單一裂縫組成的破碎條帶地段[13]，使巖體喪失其連續(xù)性和完整性。斷層兩盤(pán)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，相互擠壓，使附近的巖石破碎，形成與斷層面大致平行的破碎帶。斷層破碎帶的寬度有大有小，小者僅幾厘米，大者達(dá)數(shù)公里，甚至更寬，與斷層的規(guī)模和力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。檢測(cè)內(nèi)容主要有斷層的位置、規(guī)模、走向和傾向，必要時(shí)還需要對(duì)斷層破碎帶的彈性波參數(shù)、電性參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，并大致評(píng)價(jià)其含水性。

針對(duì)不同的不良地質(zhì)體可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，采用不同的檢測(cè)方法，各種檢測(cè)技術(shù)并不直接反映不良地質(zhì)體的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，而是利用其物理特性差異（電阻率特性、波速特性）來(lái)進(jìn)行推測(cè)分析。當(dāng)不良地質(zhì)存在波速特性差異較大時(shí)，可采用地震波CT方法進(jìn)行檢測(cè);當(dāng)不良地質(zhì)存在電阻率特性差異較大時(shí)，可采用探地雷達(dá)法、電磁波CT等方法進(jìn)行檢測(cè)。

1.5 壩體質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)

在水利水電工程中，壩體根據(jù)填筑材料主要分成混凝土壩和土石壩，壩體填筑材料不同、結(jié)構(gòu)也有區(qū)別，壩體質(zhì)量檢測(cè)重點(diǎn)也不相同，混凝土壩主要檢測(cè)混凝土質(zhì)量、土石壩主要檢測(cè)堆石體密度及面板脫空情況。

（1） 在混凝土壩中，由于其受力復(fù)雜，結(jié)構(gòu)尺寸大，工程實(shí)例相似性少，工藝復(fù)雜，檢測(cè)工作必不可少，檢測(cè)主要是為混凝土施工質(zhì)量驗(yàn)收及缺陷處理提供依據(jù)。檢測(cè)內(nèi)容主要包括混凝土強(qiáng)度檢測(cè)和混凝土內(nèi)部缺陷（架空、蜂窩、離析、裂縫延伸深度）檢測(cè)?；炷翉?qiáng)度無(wú)損檢測(cè)主要方法有回彈法、超聲法、超聲回彈綜合法?；炷羶?nèi)部缺陷無(wú)法憑直覺(jué)判斷，其位置只是大致的，因此對(duì)這類(lèi)缺陷進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，測(cè)試范圍要大于懷疑的區(qū)域。檢測(cè)方法主要有：超聲波法、脈沖回波法、探地雷達(dá)法、鉆孔電視、超聲橫波反射成像和微震監(jiān)測(cè)等方法[14]。混凝土裂縫延伸深度檢測(cè)時(shí)，一般根據(jù)被測(cè)裂縫所處部位的具體情況，淺裂縫（<0.5 m）一般采用單面平側(cè)法、穿透斜測(cè)法，深裂縫（>0.5 m）采用跨孔聲波幅值法。

（2） 土石壩泛指由當(dāng)?shù)夭牧蠅危赐亮?、石料或混合料?jīng)過(guò)拋填、輾壓等方法堆筑成的擋水壩。土石壩施工質(zhì)量是否符合設(shè)計(jì)要求直接影響到壩體的質(zhì)量，質(zhì)量問(wèn)題嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成壩體沉降或破壞。檢測(cè)內(nèi)容包括堆石體密度檢測(cè)和面板脫空檢測(cè)等。堆石（土）體密度檢測(cè)的方法主要有坑測(cè)法、附加質(zhì)量法、瑞雷波法和核子密度法等?？訙y(cè)法測(cè)試速度慢、檢測(cè)周期長(zhǎng)，不適合施工過(guò)程中的質(zhì)量控制。因此，在施工過(guò)程中，往往選擇附加質(zhì)量法、核子密度法進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)。當(dāng)堆石（土）體分層碾壓施工、粒徑較大（0.2 m以上）、堆石（土）體成分相對(duì)均一時(shí)，可選用附加質(zhì)量法。當(dāng)堆石（土）體分層碾壓施工、碎石粒徑較小（0.2 m以下）或堆積物為土?xí)r，可采用核子密度法測(cè)試。

（3） 由于面板堆石壩填筑料本身物理性質(zhì)不穩(wěn)定，在其自身重力作用下，會(huì)隨著時(shí)間的推移而發(fā)生較大的位移變形;而大壩面板為剛性體，強(qiáng)度較大，其在重力作用下，卻只會(huì)發(fā)生較小的變形沉降，因此，大壩面板和壩體填筑料之間容易形成脫空。因?yàn)閮烧卟煌阶冃瘟看嬖跐u變的地帶，面板脫空區(qū)一般不會(huì)以小面積出現(xiàn)，脫空高度與其處在脫空區(qū)中心位置有關(guān)，呈現(xiàn)出中部深、四周淺的“鍋底”形態(tài)。面板脫空檢測(cè)采用探地雷達(dá)、聲波垂直反射法（聲波映像）、紅外熱成像、超聲橫波反射成像法等方法進(jìn)行綜合檢測(cè)。在同等面積的面板吸收或輻射同等的能量時(shí)，面板各點(diǎn)的溫度因內(nèi)部熱傳導(dǎo)率差異而存在差異，因此面板脫空區(qū)與非脫空區(qū)存在溫度差異，可采用紅外熱成像進(jìn)行普查。面板脫空區(qū)與非脫空區(qū)存在明顯介電常數(shù)差異，導(dǎo)致雷達(dá)電磁波反射的信號(hào)明顯不同，可采用探地雷達(dá)進(jìn)行詳查。

面板脫空區(qū)與非脫空區(qū)存在明顯彈性波速差異，導(dǎo)致彈性波反射的信號(hào)明顯不同，可采用聲波垂直反射法和超聲橫波反射成像法進(jìn)行驗(yàn)證檢測(cè)。

1.6 灌漿滲控質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)

在水利水電工程中，灌漿滲控是一項(xiàng)主要施工內(nèi)容。灌漿是將具有膠凝性的材料或化學(xué)溶液按照一定配比制成漿液，通過(guò)壓送設(shè)備（或漿液自重）使其灌入地層或圍巖之間的裂隙并最終形成結(jié)石，從而起到固結(jié)、粘合、防滲，提高基礎(chǔ)承載強(qiáng)度和抗變能力以及傳遞應(yīng)力等作用。根據(jù)灌漿作用可分為固結(jié)灌漿、帷幕灌漿、回填灌漿、接觸灌漿以及接縫灌漿等。灌漿作為一項(xiàng)隱蔽工程，早期多以鉆孔芯樣和壓水試驗(yàn)成果對(duì)工程處理質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)[15]，而目前國(guó)內(nèi)外主要采用新型物探檢測(cè)技術(shù)方法，針對(duì)不同類(lèi)型巖體灌漿效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，主要有單孔聲波、對(duì)穿聲波、鉆孔電視、鉆孔變模、探地雷達(dá)及彈性波CT等。通過(guò)對(duì)灌漿施工全程跟蹤、快速檢測(cè)，獲取客觀、準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)巖體灌漿效果，促進(jìn)灌漿施工工藝的提高，為巖體灌漿質(zhì)量檢查驗(yàn)收和設(shè)計(jì)調(diào)整灌漿參數(shù)提供定量依據(jù)，并為工程安全運(yùn)行提供科學(xué)保障。

（1） 固結(jié)灌漿質(zhì)量檢測(cè)方法主要采用單孔聲波、對(duì)穿聲波、變形模量、鉆孔電視等，通過(guò)灌前灌后檢測(cè)，分析各類(lèi)巖體波速及變模提高情況，結(jié)合固結(jié)灌漿試驗(yàn)資料，建立并完善鉆孔變形模量與鉆孔聲波相關(guān)關(guān)系，配合設(shè)計(jì)、地質(zhì)人員建立各巖級(jí)固結(jié)灌漿驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，綜合評(píng)價(jià)巖體固結(jié)灌漿效果。

（2） 帷幕灌漿質(zhì)量檢測(cè)主要采用壓水試驗(yàn)、單孔聲波為主，以鉆孔電視、彈性波CT等方法為輔。帷幕灌漿前采用單孔聲波、鉆孔電視、彈性波CT進(jìn)行測(cè)試，可查明軟弱帶分布范圍，結(jié)合水文地質(zhì)資料，分析防滲帷幕線(xiàn)滲漏隱患，核對(duì)或補(bǔ)充灌漿地區(qū)地質(zhì)資料，為帷幕灌漿施工提供一定指導(dǎo)。灌漿后質(zhì)量檢測(cè)可通過(guò)壓水試驗(yàn)檢測(cè)灌漿后巖體透水性;以單孔聲波測(cè)試結(jié)果定量分析巖體波速分布;以鉆孔電視直觀觀測(cè)巖石裂隙等地質(zhì)構(gòu)造中水泥結(jié)石充填狀態(tài);以彈性波CT對(duì)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的異常部位進(jìn)行圈定和復(fù)核。

（3） 回填灌漿主要包括混凝土襯砌與圍巖之間以及壓力鋼管背后澆筑混凝土與圍巖之間的灌漿，針對(duì)兩種隧洞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合自身的適應(yīng)性，可針對(duì)性地選取檢測(cè)方法。混凝土襯砌與圍巖之間的回填灌漿質(zhì)量檢測(cè)，可采用探地雷達(dá)或超聲橫波成像法檢測(cè)混凝土襯砌與圍巖之間是否存在不密實(shí)區(qū)、脫空或孔洞，并確定其位置、規(guī)模等。壓力鋼管背后澆筑混凝土與圍巖之間的回填灌漿質(zhì)量檢測(cè)，因探地雷達(dá)受鋼襯對(duì)電磁波的屏蔽作用影響，不適用于此類(lèi)隧洞的檢測(cè)，而超聲橫波反射三維成像不受鋼襯影響，可用于檢測(cè)鋼襯背后澆筑混凝土與圍巖之間是否存在不密實(shí)區(qū)、脫空或孔洞，并確定其位置和規(guī)模等。

（4） 接觸灌漿主要是指以漿液灌入混凝土與基巖或混凝土與鋼板之間的縫隙，以增加接觸面結(jié)合能力。這種縫隙是混凝土的凝固收縮而造成的[16]。主要檢測(cè)方法為沖擊回波法、超聲橫波成像法和鉆孔電視法。接觸灌漿檢測(cè)可評(píng)價(jià)灌漿后基巖或混凝土與鋼板之間是否存在脫空及其位置、規(guī)模等，為后續(xù)施工處理提供指導(dǎo)。

2 應(yīng)用案例

2.1 建基巖體質(zhì)量檢測(cè)

烏東德水電站混凝土雙曲拱壩壩高270 m，共15個(gè)壩段，建基巖體主要為厚層、中厚層灰?guī)r、大理巖，壩基巖體質(zhì)量主要為Ⅱ級(jí)，少部分為Ⅲ級(jí)。通過(guò)在壩基巖體質(zhì)量布置檢測(cè)孔，開(kāi)展單孔聲波、鉆孔變模檢測(cè)。其中大壩建基面3 m深度波速平面分布見(jiàn)圖1，從圖1可見(jiàn)位于中間壩段局部存在相對(duì)低波速區(qū)域。

對(duì)部分壩段變模E0和聲波速度Vp通過(guò)多種函數(shù)（指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)、冪函數(shù)）對(duì)E0～Vp進(jìn)行回歸分析，以同一深度的聲波速度Vp為橫坐標(biāo)，變模E0為縱坐標(biāo)作散點(diǎn)圖，建立鉆孔變模與聲波速度的相關(guān)關(guān)系，繪制出了建基巖體E0～Vp關(guān)系曲線(xiàn)。建基巖體E0～Vp相關(guān)性曲線(xiàn)見(jiàn)圖2，從圖中可見(jiàn)變模E0和聲波速度Vp相關(guān)性較好，其中運(yùn)用指數(shù)函數(shù)、冪函數(shù)分析相關(guān)性更好于對(duì)數(shù)函數(shù)。

2.2 錨桿支護(hù)質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)

通過(guò)錨桿錨固質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)儀器對(duì)烏東德水電站工程某部位支護(hù)錨桿進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析及濾波處理，其中Ⅰ級(jí)錨桿無(wú)損檢測(cè)波形圖見(jiàn)圖3，Ⅳ級(jí)錨桿無(wú)損檢測(cè)波形圖見(jiàn)圖4。圖中可見(jiàn)Ⅰ級(jí)錨桿為全面密實(shí)錨桿，Ⅳ級(jí)錨桿為全脫空錨桿。

2.3 爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度監(jiān)測(cè)

烏東德水電站工程壩肩槽EL975～965 m梯段爆破過(guò)程中，通過(guò)埋設(shè)在建基面爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀采集到振動(dòng)波形，并進(jìn)行了爆破前后聲波檢測(cè)。監(jiān)測(cè)的爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度為28.03 cm/s，超該部位允許的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度范圍（10 cm/s）。爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度波形圖見(jiàn)圖5。后經(jīng)過(guò)分析：① 主要原因?yàn)楸圃O(shè)計(jì)不合理，存在2個(gè)主爆孔和4個(gè)緩沖孔同時(shí)起爆的問(wèn)題，最大單響藥量達(dá)112 kg;② 次要原因是現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有嚴(yán)格按照爆破設(shè)計(jì)聯(lián)網(wǎng)，9 ms雷管少用了一發(fā)，最終導(dǎo)致爆破振動(dòng)超標(biāo)。

2.4 不良地質(zhì)體電磁波CT檢測(cè)

在烏東德水電站工程兩條鉆孔之間采用電磁波CT技術(shù)檢測(cè)巖溶，檢測(cè)時(shí)采用一洞發(fā)射、另一洞接收的觀測(cè)方式，孔間電磁波CT觀測(cè)示意見(jiàn)圖6。其不良地質(zhì)體（巖溶）電磁波CT檢測(cè)成果剖面圖見(jiàn)圖7，圖中高程834～836 m處見(jiàn)一個(gè)2 m×3 m范圍高吸收區(qū)域，后經(jīng)驗(yàn)證為一巖溶。

2.5 大壩混凝土澆筑質(zhì)量檢測(cè)

在構(gòu)皮灘水電站工程大壩混凝土澆筑結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)壩后距離頂表面有多處滲水，為檢查非溢流壩段混凝土的澆筑質(zhì)量，重點(diǎn)探明壩頂施工縫結(jié)合面缺陷的影響程度及范圍，開(kāi)展了探地雷達(dá)檢測(cè)方法。當(dāng)混凝土內(nèi)部均勻性差（有裂縫、架空、蜂窩）時(shí)，混凝土性質(zhì)差異增大，反射波同相軸和反射能量就會(huì)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象;當(dāng)混凝土完整致密時(shí)，性質(zhì)相對(duì)均一，反射波同相軸連續(xù)且能量穩(wěn)定。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，每個(gè)壩段布設(shè)3條測(cè)線(xiàn)，依次距上游面1.5，3.5，5.5 m，分別為1，2，3線(xiàn);每條測(cè)線(xiàn)測(cè)試方向均為從右岸到左岸，見(jiàn)圖8。

經(jīng)過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)多處混凝土缺陷，如探地雷達(dá)檢測(cè)成果見(jiàn)圖9，在樁號(hào)0+10.90～0+11.30、深度2.2 m和樁號(hào)0+13.1～0+13.5、深度2.4 m處，均發(fā)現(xiàn)明顯的異常信號(hào)，經(jīng)驗(yàn)證確定該異常部位為混凝土內(nèi)部欠密實(shí)。

2.6 灌漿質(zhì)量檢測(cè)

在灌漿質(zhì)量檢測(cè)中，不同的檢測(cè)方法各有特點(diǎn)。以單孔聲波方法作為灌漿效果評(píng)價(jià)的主要檢測(cè)手段，以鉆孔電視、鉆孔變模及地震波層析成像等方法作為灌漿效果輔助評(píng)價(jià)手段;針對(duì)軟弱巖體或地質(zhì)缺陷地段，同步增加對(duì)穿聲波測(cè)試，對(duì)穿聲波資料作為特定指標(biāo)參與灌漿效果評(píng)價(jià);對(duì)于局部接觸灌漿質(zhì)量、回填灌漿質(zhì)量等檢測(cè)可輔以沖擊回波、地質(zhì)雷達(dá)或超聲橫波成像等方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。在灌漿效果檢測(cè)中，各檢測(cè)技術(shù)資料的整合可使檢測(cè)成果整體與局部有機(jī)結(jié)合、檢測(cè)成果更客觀全面，使灌漿效果的評(píng)價(jià)更科學(xué)、準(zhǔn)確。構(gòu)皮灘水電站工程回填灌漿超聲橫波成像檢測(cè)成果見(jiàn)圖10，圖中可見(jiàn)局部有脫空現(xiàn)象。

3 結(jié) 語(yǔ)

從目前水利水電工程的要求和特點(diǎn)來(lái)看，工程物探檢測(cè)在水電工程施工過(guò)程中的作用已愈發(fā)明顯，更多業(yè)主和設(shè)計(jì)單位使用物探檢測(cè)來(lái)控制工程施工質(zhì)量。作為施工質(zhì)量的主要檢測(cè)手段，物探檢測(cè)技術(shù)成功運(yùn)用于水利水電建設(shè)工程爆破開(kāi)挖—支護(hù)—襯砌—填筑—灌漿整個(gè)施工過(guò)程，且具有高效、快速、無(wú)損、成果客觀定量的特點(diǎn)，尤其對(duì)隱蔽工程可起到類(lèi)似于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)上B超、CT的檢驗(yàn)作用。在質(zhì)量控制過(guò)程中，按照“檢測(cè)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、整改消除問(wèn)題、復(fù)查驗(yàn)證結(jié)果”的閉環(huán)管理思路，對(duì)水利水電工程施工環(huán)節(jié)全鏈條各環(huán)節(jié)進(jìn)行有效的質(zhì)量檢測(cè)，為水利水電工程質(zhì)量的驗(yàn)收和和評(píng)價(jià)提供了科學(xué)、客觀的依據(jù)。

中國(guó)水利水電工程為地球物理檢測(cè)技術(shù)發(fā)展提供了巨大的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，也催生了更多探測(cè)技術(shù)的研究。一方面，抽水蓄能工程、病險(xiǎn)水庫(kù)治理工程及引調(diào)水工程的開(kāi)發(fā)建設(shè)，為地球物理檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用提供了廣闊的市場(chǎng);另一方面，隨著技術(shù)的發(fā)展，新方法、新技術(shù)、新儀器會(huì)更多的應(yīng)用于地球物理檢測(cè)技術(shù)中。需求和技術(shù)的發(fā)展必將推動(dòng)中國(guó)以地球物理技術(shù)為代表的工程質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)達(dá)到更高水平。

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（編輯：唐湘茜）