赵善国，赵玉杰，王东东

(1. 黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨150080;2. 中国水电基础局有限公司，天津301700;3. 福建省建研勘察设计院，福州350000)

1 工程概况

郑州引黄灌溉龙湖调蓄工程是一项以调节郑州市农业灌溉水量为主，兼顾生态、景观的综合性水利工程。

龙湖调蓄池防渗采用垂直防渗与水平防渗相结合的综合防渗方案。沿主池区湖岸布设一道塑性混凝土防渗墙(垂直防渗)，总长约23.36 km，主池区湖周防渗墙长度为16.89 km，湖心岛内外侧防渗墙长度为6.47 km，防渗墙总面积81.93 km万m2。防渗墙墙顶部高程与湖周护岸体或湖底壤土铺盖紧密连接，底部高程至相对不透水层以下≥1 m。塑性混凝土防渗墙设计厚度为40 cm，墙深≤50 m。

2 工程区基本地质条件

工程区在钻孔揭露的深度内，湖区地层主要为第四系全新统冲积层和上更新统冲积层。据地层成因类型、岩性及工程地质特性的不同，将勘探地层划分为5 层，即厚0.5 ～5.3 m的壤土、砂壤土层，厚2.5～13.2 m的细砂、粉细砂层，厚0.5 ～7.5 m砂壤土、壤土层，厚5.1 ～17.6 m中砂、细砂(中密—密实)层和底部处于硬塑－坚硬状态的壤土层。

3 CT 弹性波检测技术要求

3.1 防渗墙进行质量及完整性检测目的

对龙湖调蓄工程内外湖防渗墙进行全面地质CT 成像检测，在普查发现墙体施工质量差或缺陷较多部位，可进行加密取样试验，以便准确判断缺陷影响范围，制定补强措施。

3.2 CT 检测原理与方法

弹性波CT 是利用位于同一平面上的钻孔，由其中一只钻孔激发弹性波，另一只钻孔接收弹性波，在两边之间作出大量交叉的弹性波射线，读取各弹性波射线的初至时间，把每一条射线的激发点坐标、接收点坐标和地震波初至时间输入计算机，使用弹性波CT 专用处理软件，将断面之间划分为m ×N个混凝土小单元，经计算机多次迭代拟合运算，得到断面上各混凝土单元的弹性波速度，绘出波速等值线图和色谱图。

根据断面上弹性波速度及分布评价混凝土的质量，判断内部缺陷混凝土及位置。

CT 成像技术又称层析成像技术，弹性波在被检测体中的传播速度与介质的成份、密实度等密切相关。

波速高的区域墙体密实，波速低的区域墙体浇筑不密实。塑性混凝土的波速范围在2 200 ～2 900 m/s，一般为2500 m/s。当混凝土存在裂隙、空洞、夹泥或不密实等缺陷时，其波速一般在1 900 m/s以下，波速存在明显的差异。

因此根据检测断面波速分布，结合防渗墙其它资料综合分析，可以评价防渗墙混凝土的质量，判断混凝土缺陷及位置，并通过对防渗墙钻孔取样作进一步的验证。

3.3 检测孔的布置要求

因进场前有部分防渗墙已经施工完成，所以本工程检测孔分为两种。

1)对已完成的防渗墙，在防渗墙左右两侧的墙外按20 m孔距布设检测孔，对防渗墙进行弹性波CT检测。

2)在防渗墙内埋设钢管作为检测孔，孔距一般按20 m考虑。钢管内径应满足检测要求，壁厚应满足稳定和抗变形的能力，并保证封闭不漏入异物，用支架固定。采用一孔激发一孔接收方式，激发点距和接收点距均为1.0 m，布置一点激发多点接收观测系统。

CT 成像检测不按扫描计量，按防渗墙成墙面积计量，布管(孔)时应保证所有防渗墙全面检测到位。埋管应随防渗墙施工进行，CT 成像检测应在防渗墙浇筑完成28 d后进行。

4 完整性CT 成像现场检测

在两只钻孔或预埋管分别放入电火花探头和检波器串，电火花震源应由专人操作，按照仪器操作手册操作与防护，确保安全使用。

电火花探头放到孔深1 m处，用电火花震源激发弹性波，检波器串放到另一孔孔深0 ～22 m段，各接收点的位置分别处于孔深0 m、2 m、4 m、44 m，接收弹性波记录;然后将检波器串向下移动1 m，再次激发弹性波，使检波器串的孔深为1 ～23 m段，各接收点的孔深位于1 m、3 m、5 m，直至孔底，从而实现全孔段1 m 间距的弹性波接收，达到较高的效率。选择保存弹性波波形正常、初至起跳清晰的记录。

将电火花探头逐步下放到2 m、3 m，重复上述过程检测，依次逐点检测，直至孔底，则完成全断面的弹性CT 检测。

5 结果分析

5.1 W516 ～W517 槽段CT 检测报告分析

有1 W516 ～W517 槽段CT 检测报告分析表

墙体绝大部分塑性混凝土波速＞1 900 m/s，在W516 和W517 槽段底部约5 m ×2 m范围内墙体的混凝土波速稍微偏低，约为1 800 m/s(色谱图中红色区域)。W516 ～W517 槽段CT 检测报告分析见表1。

造成W517 槽段底部混凝土质量稍差的可能原因为:在槽段W517 施工过程中，孔底淤积严重超标，且浇注导管与孔底距离过大，造成在开浇W517 过程中孔底混浆严重，并且部分淤积被压于孔底，最终造成底部混凝土质量稍差。

造成W517 槽段顶部混凝土质量稍差的可能原因为:在混凝土浇至其顶部时，由于混凝土顶部淤积过厚出现堵管、下料缓慢等现象，将导管拔脱或顶部明浇，从而造成W517 槽段顶部混凝土质量稍差。

综上所述，根本原因在于施工W517 过程中清孔环节质量控制不到位，造成该槽段墙体均匀性稍差。

5.2 W229 ～W230 槽段CT 检测报告分析

表2 W229 ～W230 槽段CT 检测报告分析表

墙体绝大部分塑性混凝土波速＞1 900 m/s，在W230 槽段底部约3 m ×3 m范围内与W229 槽段中上部约1 m ×3 m范围内墙体的混凝土波速稍为偏低，约为1 900 m/s(色谱图中红色区域)。该槽段CT检测报告分析见表2。

造成W230 槽段底部混凝土质量稍差的可能原因为:

1)W230 在浇筑过程中浇至34 米处时出现严重堵管、等料时间过长等现象，造成靠近W230 侧导管无法再继续下料，将导管全部拔出后重新下设，导管并未下设原长度(31 ～34 m处无导管)浇筑，造成底部严重混浆，混凝土质量差。

2)浇筑过程中起拔导管时，记录员工作失误，多拔出两节导管，导致该部位混凝土质量稍差。

综上所述，根本原因在于浇筑过程中由于主观或客观原因，起拔导管不当，造成该槽段小部分墙体混凝土稍差。

5.3 W144 ～W146 槽段CT 检测报告分析

W144 ～W146 剖面防渗墙弹性波速度范围为1 900 ～3 200 m/s，墙体绝大部分塑性混凝土波速＞1 900 m/s，W146 槽段底部约2 m ×2 m范围内与槽段上部约2 m×3 m范围内墙体的混凝土波速稍为偏低，约为1 900 m/s(色谱图中红色区域)。该槽段CT检测报告分析见表3。

造成W146 槽段底部混凝土质量稍差的可能原因为:

1)由于质量控制不当，孔底淤积过大，在W146开浇过程中，三套导管中靠近W145 侧导管正常下料，中间导管出现堵管、导管下设深度不够等现象不能正常下料，部分孔底淤积淤至中间导管下没能正常反起，且靠近W145 侧导管在37 m处出现拔脱现象，最终部分淤积被裹在37m至孔底的位置，导致孔底混凝土质量稍差。

2)在W146 成槽过程中，二号单孔未能抓至设计要求的终孔深度，与一、三号单孔中间留下“小墙”，从而在W146 开浇过程中孔底淤积挤至“小墙”两侧，造成该槽段墙体混凝土不均匀。

造成W146 槽段顶部混凝土质量稍差的可能原因为:混凝土在浇筑至5 m左右的时候，出现不好下料、堵管、等料时间过长等现象，将导管拔托或直接进行明浇，淤积全部被压至在2 ～4.5 m的位置处，从而该槽段顶部混凝土质量较差。

综上所述根本原因在于清孔质量控制不当或在成槽过程中抓斗作业未能达到既定要求。

表3 W144 ～W146 槽段CT 检测报告分析

6 结论及建议

结构及建议主要有6 点:

1)施工中存在混凝土拌和不均匀的现象，膨润土、水泥胶凝材料没有充分和粗细骨料搅拌均匀，波速会受一定的影响。

本防渗墙墙体材料为二级配塑性混凝土，膨润土所占比例较大，塌落度和扩散度有时会偏大，而造成粗骨料下沉较快，砂子浮于上面，最后检测的数据偏低。

2)塑性混凝土的密度较常规混凝土要小得多，密度在2 200 kg/m3左右;塑性混凝土较常规混凝土具有和易性、流动性较大的特点，使得浇筑上升过程中，上部泥浆与混凝土容易绞裹，而形成絮凝，最后包裹于墙体中。

3)防渗墙工程为地下隐蔽工程，具有高风险和不可见性。施工过程受许多不可控因素影响，小的问题和瑕疵再所难免，且在施工过程中不能及时发现，如浇筑过程中孔内局部少量的坍塌或掉块。

4)泥浆下直升导管法，是靠混凝土自重压力及下落时的冲击力将混凝土顶起，必然会对孔壁及地层带来一定的冲击力和震动波，加上本工程地层的特点，会造成孔内局部坍塌和掉块，导致裹夹于混凝土中，进而出现局部质量较差的情况。效率高、操作简单、准确有效，克服了常规工程钻探之不足。

5)由于地质体隐蔽复杂，具有多解性，任何相关因子都会对工程质量造成一定的影响，需进行综合分析，可以对缺陷部位进行钻探、原位测试等传统手段进行测试，进一步进行验证。

6)CT 弹性波检测法是无损检测中的一个重要方法，该方法能够全面的检测防渗墙的质量并分析在施工阶段出现的问题，效率高、操作简单、准确有效，在大体积混凝土质量检测中具有广阔的应用前景。

［1］许文峰，崔文光，邓百印，等.弹性波CT 成墙检测技术在龙湖工程防渗墙检测中的应用［J］.河南水利，2012(20):86 －88.

［2］王家毕.多道瞬态面波法在麻栗坝水库混凝土防渗墙质量检 测 中 的 应 用［J］. 水 利 水 电 技 术，2009，40(05):75 －77.