堤防防渗墙质量无损检测试验研究具体包括哪些内容呢,下面本网为大家带来相关内容介绍以供参考。

混凝土无损检测技术在永久船闸中的应用有哪些呢,下面本网为大家带来相关内容介绍以供参考。

水利工程防渗墙质量检测实例分析

堤防防渗墙质量与长江沿线人民生命财产安全息息相关,因此,对已修建的堤防防渗墙进行全面的质量检测验收工作迫在眉睫。[1]

混凝土材料在土木建筑工程中得到广泛应用,尤以水电工程用量巨大。由于其抗拉强度相对较小,可能产生裂缝,或者施工振捣不足,内部存在蜂窝狗洞、或建筑物使用期长而碳化、或预留试件不足与代表性不强、或施工期混凝土强度增长与建筑物的长期跟踪管理等,都需要对结构物进行检测。无损检测对混凝土结构不造成破坏,利用声、光、电、磁和射线等方法,测定有关混凝土性能方面的物理量,推定混凝土强度、密实性、均匀性、以及存在的缺陷等。无损检测仪器简单、操作方便、费用较低、可进行重复测试,它既适用于工程施工过程中混凝土质量的监测,又适用于工程的竣工验收和建筑物使用期间混凝土质量的检定。上述优点及大量的工程需求,使得混凝土无损检测技术得到较快发展和广泛应用。

摘要:防渗墙是水利工程中较普遍采用的一种地下连续墙,是治理水库大坝的加固工程中的设计与施工问题最为有效的方法之一。随着水利工程的迅速发展,对水库大坝的防渗墙的质量越来越重视。本文结合工程实例,阐述了防渗墙的质量检测的方法,确保了防渗墙工程的质量。

然而,防渗墙质量检测验收工作遇到了难题。目前的防渗墙质量检测工作量大、面广,施工工艺和人为等因素造成的质量问题复杂多样,规律性差。传统方法满足不了需要。由于大范围的在堤身造墙防渗的工作是中国堤防工作近年来所独有的一大特色,因而对我国地球物理工作者来说,堤防防渗墙质量无损检测工作没有现成的国外先进经验可以借鉴,加之其理论证演工作难度较大,计算机模拟计算的工作一时难以完成。因此,堤防防渗墙质量检测工作目前仍处于探索阶段。从目前情况看,较成功的办法是在墙体上打孔作弹性波CT,但此方法对打孔的施工工艺要求较高,因为墙体较薄,通常在15~30cm之间。要在这样的墙体上打孔而不偏离墙体,其技术难度较大,此外,由于该方法需要造孔,因而难以用作大范围的质量检测。

三峡工程永久船闸为双线五级连续船闸,四条长达1640m的闸室混凝土衬砌墙以及输水隧洞衬砌墙均为钢筋混凝土薄壁结构,考虑到结构质量检测工作量极大和钢筋布置等各种现场与设计条件的制约,不宜大量采用对结构混凝土具有一定损伤的钻孔取芯法。应该说,可靠准确的钢筋混凝土内部质量无损检测方法较适用于永久船闸不同结构混凝土内部质量的检测。为选择适用可信的钢筋混凝土无损检测方法,建立相应的检测评判标准,针对永久船闸地面与地下衬砌混凝上进行了检测方法的试验研究和验证。

关键词:水利工程,防渗墙,施工,质量隐患,质量检测

鉴于我国堤防防渗墙质量无损检测技术的现状,我们于1999年3月提出并开始研制新型的相控阵地质雷达系统。目前,该项研究已列为国家自然科学基金重大项目中的专题,最近又在国家863计划中作为一个课题立项,并得到了水利部长江水利委员会的大力支持和资助。但由于该系统在国内外尚无可供借鉴的先例,其研究开发工作从仪器设备、方法原理到软件开发和资料解释方法均需进行深入广泛的研究,研究周期长达4年。因此该方法目前一时还不能满足当前的堤防隐蔽工程质量检测之急需。

2 几种主要混凝土无损检测技术的比较

近几年,随着防渗墙施工工艺技术的成熟和施工工具的不断改进完善,将防渗墙用于水库大坝的加固设计,已经成为水库加固工程的重要方法,而且以往的经验数据告诉我们,防渗墙在土石坝加固中的应用成果是可喜可贺的。但防渗墙种类繁多,属于地下隐蔽工程,施工技术较复杂,施工过程中受外界环境条件影响较大,质量控制难度较大,而防渗墙施工工程关系到社会的安稳、人民群众的生命安全。因此,如何通过检测防渗墙质量,确保防渗加固工程的质量具有重要意义。

因此,工程设计、施工监理和地球物理工作者开始重新审视传统的地球物理方法:现有的各种地球物理方法中,还有哪些方法没有用到堤防防渗墙质量检测工作?已用的各种方法中,那些被认为无效或效果不好的方法是不是已被彻底否定?现有各种方法之间有没有一个最佳配合的问题?各种方法的野外工作布置有没有新的潜力可挖?能不能开展一个广泛的试验研究工作,将现有的在原理上可用于堤防探测的各种地球物理方法(包括那些已用过的方法)尽可能地运用于某一典型的待检堤段,进行全面的、详细的试验研究,然后用钻探和开挖办法检测其综合结果,以确定各种方法的有效性,从而淘汰一些无效的方法,深化完善那些效果较好或稍有效果的方法,以缓解当前堤防防渗墙质量检测工作之急需?本文所开展的工作正是在这一思路指导下进行的。

无损检测方法包括回弹法、超声波法、射线法和垂直反射法等,其中以回弹仪和超声仪为主要仪器的无损检测方法操作最为方便,使用最为普及,是国内外学术界公认的基本无损检测技术。另外,在地球物理勘测中经常采用地震波法和这些年发展起来并得到应用的地质雷达法。

1 防渗墙质量检测的必要性

二、试验区概况

2.1 回弹法

一般来说,不同施工工艺,不同类型的防渗墙会产生不同的质量问题。高喷灌浆防渗墙由于坝体下部土压力较上部大,易产生上粗下细,厚度不均匀的水泥灌浆固结体,同时也会出现墙体搭接不良、成墙不连续、离析、夹泥、空洞、蜂窝等质量隐患。混凝土防渗墙主要质量问题有:不同施工槽段接合不好,墙体连续性差,墙体底部沉渣过厚,墙体嵌入基岩深度不够,墙体夹泥,离析、蜂窝,浇注不连续而产生裂缝。同时,防渗墙施工过程中,混凝土是泥浆下浇注,容易出现塌槽、墙体含泥量大等质量隐患。深层搅拌水泥土防渗墙可能出现的主要问题是墙体搭接不良,出现开叉,墙体连续性差,墙体搭接处厚度偏小。因此,防渗墙质量检测中需要关注的重点问题有:①墙体厚度,特别是墙体下部的厚度;②墙体搭接,墙体开叉、夹泥、蜂窝、空洞;③施工槽段间墙体接缝处夹泥,浇注不连续引起的水平横缝;④墙体渗透系数,沉渣厚度。

本项研究的试验场地选在长江某干堤,检测长度1.2km,该段具有深层搅拌法、切槽法和抓斗法等三种不同工法的防渗墙,具有很好的代表性,具体见表1.

回弹法是在混凝土侧面或顶面均匀布置一定数量的测点,利用回弹仪测得混凝土的回弹值,并根据已知的测强曲线,以及混凝土抗压强度与混凝土表面回弹值之间存在的统计相关关系,通过换算求得混凝土当前状态的强度。以检验混凝土的质量和抗压强度。其优点在于:仪器构造简单,方法易于掌握;测试工作有较好的灵活性,可以在结构物的任何部位迅速进行;适用于施工现场对混凝土的强度进行随机的、大量的检测。但是,回弹法反映的仅是混凝土表面10~15mm厚范围内的质量,即只能用于检测混凝土表面的质量。

堤坝防渗墙的质量对于坝体的防渗及稳定具有重要的影响,由于防渗墙施工过程中可能存在上述质量隐患。因此,如何对修建好的防渗墙进行有效的质量检测,及时探测墙体中的潜在质量隐患,对于水库的竣工验收和安全运行具有重要的意义。

1.地质概况

2.2 超声波法

2 防渗墙质量检测的方法

测区为冲积平原,多由漫滩组成,地势北东高,南西低。地面高程18~22m,距堤外脚70~100m内多有沟塘分布。堤身一般高6m,局部高达7m,堤顶宽6~8m不等。堤身内外坡比为1∶3.地下水位高程一般为17m左右。

超声波法是在被测体的表面或钻孔内布置一定的测点,利用低频超声波测混凝土的波速,根据已知的标准状态的声速来检测混凝土的质量(均匀性及内部缺陷)和强度。测量时,可在被测体的表面、相向的两对侧面进行对测,也可以钻孔进行单孔或跨孔测量。其优点有:测试时超声脉冲穿透混凝土的全部厚度或较深的内部混凝土,试验结果能够较好地反映被测结构物的质量;测试工作有较好的灵活性;可以在同一部位进行多次重复测试;无需钻孔检测混凝土结构内部缺陷。但是,超声波法测试数据受耦合条件和钢筋影响较明显。

2.1 地质雷达探测原理及方法

堤身填土主要为粉质壤土,次为粉质黏土,局部夹厚0.5~0.8m粉细砂。堤身段总体土质不均一,密实程度差。

2.3 垂直反射法

地质雷达利用高频电磁波(106-109Hz或更高)以宽频带短脉冲形式,通过发射天线送入检测介质,通过电磁脉冲在地下介质交界面上的反应特征来反映地下地质情况。由于不同介质的介电常数和导电性能的差异,雷达天线发射的电磁波一部分能量被界面反射折向地表,被接收天线接收;另一部分能量透过界面继续向下传播,在更深的交界面上被反射回地面,直到能量被完全吸收为止。这样,就可在某个测点上得到随时间变化的一组反射电磁波。当发射天线和接收天线以固定间距,同时沿测线移动时,可以得到沿某一测线上反映地下介质分布的地质雷达图像。通过分析反射波的到达时间、幅度和相位变化研究介质内部结构的分布规律。

堤基为多层结构,据先导孔资料,一般为:

垂直反射法是
种极小偏移距离(收发距离很小)的反射方法,其工作原理是由发射探头向混凝土块发射一声脉冲波,在波传播过程中遇到波阻抗有明显差异(如架空、蜂窝等)时将产生反射波而返回到混凝土表面被接收传感器接收。通过对记录下的弹性波信号的振幅、相位、频率等进行分析,即可判断出混凝土中的缺陷。该方法可在混凝土单
表面进行,当向被探测对象激发一纵波时,传感器所接收到的反射信号中只有纵波,不含横波等其它类型的转换波,记录波型的成份单一,资料分析十分简单。但它要求反射震源和接收检波器必须具有短余振特性,并要解决好高频与大功率之间的矛盾。

一般来说,目前常用的双天线地质雷达主要采用3种观测方式:反射观测方式、共中点法、透射观测方式。实际探测时,应根据目标体的特点,选择合适的探测方法。

①砂壤土:厚约0.5~3m、2~5m两层。

2.4 地质雷达法

2.2 超声波透射法探测原理及方法

②粉质黏土:厚1~3m。

雷达法是利用高频电磁波以宽频带短脉冲形式,由地面通过发射天线定向送人地下,经过存在电性差异的混凝土反射后返回地面,被接收天线接收,电磁波在混凝土传播时,其路径、电磁场强度与波形将随所通过混凝土的电性与状态而变化。当发射与接收天线以固定的间距沿测线同步移动时,就可以得到反映测线以下混凝土缺陷分布情况的雷达图像。混凝土均一性差时(如存在蜂窝、架空等),这部分区域与周围混凝土电性差异增大,反射波增强;当其完整致密时,混凝土性质相对均一,反射波很弱。该方法可根据波形记录直接分析混凝土内部缺陷的分布和形态,具有可视性;可根据探测深度、分辨率的要求选用不同频率的天线;可在结构物表面进行,灵活性较好,在同一部位可进行多次重复测试。但混凝结构中布置的钢筋增加了混凝土内部缺陷雷达回波信号的识别难度。

混凝土和其它各向同性的均匀介质不同,是由多种材料组成的多相非匀质体。当混凝土无缺陷时,混凝土是连续体,声波在其中传播的速度是有一定范围的;当传播路径遇到混凝土有缺陷时,如断裂、裂缝、空洞、夹泥和离析等,混凝土连续性中断,缺陷区与混凝土成为界面,声波在这界面上发生反射、散射与绕射,声波将发生衰减,造成传播时间延长,使声速增大。声波透射法就是利用超声波在混凝土中传播的这些声学参数的变化,来分析判定墙身缺陷的程度并确定其位置。

③粉质壤土:厚1~8m、3.5~4m两层。

3 混凝土无损检测现场试验与成果浅析

防渗墙声波测试一般采用钻孔声波测井和跨孔声波测试进行检测,测试方法如图1所示。钻孔声波测井时使用一发双收换能器。在发射换能器发射脉冲声波,利用井液耦合,取得沿防渗墙钻孔壁传播到达两个接收换能器的走时T1、T2。然后根据声波走时T1、T2和两个接收换能器的距离长度L计算其纵波速度。跨孔声波测试利用井液耦合分别在2个钻孔中,利用换能器一发一收测得声波在防渗墙中的走时读数T,再根据钻孔的水平距离计算防渗墙体的纵波速度Vp。根据测定的声学参数(声速、波幅、斜率法的PSD值)综合判断墙体中存在的质量缺陷。

④粉 细 砂:厚22~26m。

近二年内永久船闸结构混凝无损检测试验情况见表1.

3 防渗墙质量检测工程实例

⑤粉细砂岩:厚度不详,基岩顶板高程-22.45m.

长江工程地球物理勘测研究院应用地质雷达法对永久船闸三闸室中北16块直立墙进行了检测。本次试验共布置四条剖面:三条纵剖面(长20m),一条横剖面(长8m)使用仪器为加拿大产EKK01000型雷达,探测方法为剖面法(CDP),即:固定天线距和点距,系统沿测线同步移动,记录点为发射天线与接收天线的中点,为兼顾深测深度与分辨率,工作频率选用了450MHZ,天线距为0.25m,点距为0.1m.对四条测线作剖面测量,所得资料进行处理获得四张雷达剖面图。检测结果表明,只要积累较丰富的雷达深测经验,掌握正确的现场检测和资料处理方法,在永久船闸直立衬砌墙的钢筋分布条件下,雷达法是可以进行有效检测的。武汉创新工程地球物理高科技发展有限公司采用弹性波垂自反射法,在永久船闸选取了两个部位进行混凝土施工质量无损检测试验。其一是永久船闸北一闸室墙06#块,观测方式为测量点距0.1m,测线距为0.8m,发射和接收偏移距离为零并同步移动。试验仪器为由该公司自行研制生产的LXⅡ一A岩土工程质量检测分析仪。根据检测资料分析,每条剖面都在3.8m、7.8m左右有异常反映,埋深均为1m左右,因每条检测测线都垂直通过预埋混凝土排水管。因此,推断这些异常是由预埋混凝土排水管产生,除此外均无明显质量缺陷,浇筑质量较好。其二是输水洞北五N129#块,测线距为1.0m,测点距为0.2m,发射和接收偏移距为零并同步移动,用凡士林作耦合剂,进行了三条剖面的观测,并利用该公司开发的信号处理软件对数据进行分析、处理。认为:①本块混凝土未看到架空、蜂窝等缺陷;②从混凝土的施工质量检测效果看来,检测资料一致性较好,此垂直弹性波反射法对板状体质量检测具有较好的效果。

3.1 工程概况

2.堤防防渗墙缺陷类型

永久船闸衬砌墙等薄壁结构混凝土不同于大体积混凝土,其钢筋密集,且有表面过流及防渗要求,不能完全套用大体积混凝土钻孔取芯检查的方法。无损检测方法现场试验定量分析精确度虽嫌不够,但可以定性反映大的质量异常。

某水库的大坝采用塑性混凝土防渗墙,墙体设计强度2.0-5.0MPa,墙体设计渗透系数≤1×10-6cm/s,弹性模量≤1500MPa,设计厚度为60cm,墙体深度嵌入弱风化基岩0.5-1.0m。

相关文章

网站地图xml地图