脉冲回波法在渡口坝水电站工程质量检测中的应用

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脉冲回波法在渡口坝水电站工程质量检测中的

应用

1 、概述

引水系统在水利水电工程中具有极其重要的作用，引水系统能否安全运行关系到整个水电站运

行的成败。引水系统安全运行取决于隧洞衬砌及灌浆质量的好坏，特别是在有压、高水头、长

隧洞中，衬砌混凝土承受围岩压力、内水压力及其他荷载等作用。混凝土衬砌及灌浆质量的好

坏对隧道长期稳定、使用功能的正常发挥以及外观,均有很大影响。为了确保隧洞的衬砌与质

量，对隧洞进行无损检测是非常重要的环节。目前，对衬砌厚度、缺陷以及空洞的检测方法很

多,比如冲击回波法、地质雷达法、声波法等。但是，引水隧洞有自身的特点，根据地质及水压

等条件，有的隧洞设计衬砌混凝土较厚、钢筋间距小，同时采用双层钢筋等特点，限制了许多

无损检测的方法。本研究提出采用脉冲回波法能很好的解决这一问题，其测试参数有衬砌混凝

土的强度、混凝土的厚度、内部缺陷及脱空深度，并在渡口坝水电站工程得到了应用。

2 、工作原理及仪器特点

2.1 工作原理

脉冲回波法检测采用 SCE-MATS-S 混凝土多功能无损测试仪，利用冲击弹性波技术进行无损

探测。本测试仪主要是由激振子系统、采集子系统和数据分析子系统构成。在检测过程中，先

由激振子系统在混凝土衬砌表面施加一瞬时的冲击，产生应力脉冲波（主要考虑纵波）传入混

凝土衬砌内部，被衬砌内部缺陷表面或底部边界反射到混凝土衬砌内，反过来，又被衬砌表面

反射到衬砌内部，从而再一次被介质内部缺陷表面或底部边界反射。由采集子系统获得的时域

信号通过快速傅立叶变换法（FFT）转变为频域信号，即把位移-时间曲线转换为振幅-频率关

系曲线，由其多次反射产生瞬态共振条件，数据分析子系统从振幅谱中辨别出共振频率，可用

于确定混凝土衬砌的厚度及其内部缺陷的深度。

2.2 仪器特点

SCE-MATS-S 混凝土多功能无损测试仪可对混凝土材料、结构物及岩体的裂缝深度、结构内部

强度、内部空洞、表层剥离、表层刚性及结构厚度进行检测。其测试精度高，功能强大且操作

简便灵活。与市面上的冲击回波测试混凝土厚度和缺陷的仪器相比，该测试仪采用多种频谱分

析方法和智能机制，自动搜寻最优结果，具有更高的测试精度。它不仅可以测试混凝土面板，

还可以测试深达数米的基础埋深和挡土墙厚度等，具有更广的测试范围。

3 、工程实例

3.1 工程概况

渡口坝水电站为混合式电站，工程由大坝枢纽、引水建筑物及地面厂房枢纽组成，引水隧洞全

长20026.44m ，开挖洞径5.2m ，采用双层钢筋混凝土衬砌，衬砌后洞径4.2m ，衬砌厚度

50cm，钢筋间距 12.5cm～20cm。引水隧洞沿线为深～中切中～低山区，山势陡峻，沟谷深

切，山体总体走向 NWW ，地形标高一般600～1200m，相对高差400～600m 。隧洞埋深一般

150～300m ，冲沟处埋深10～150m ，最小埋深10m ，最大埋深约840m。洞线穿越地层为三叠

系上统须家河组、侏罗系下统珍珠冲组、中下统自流井组、中统新田沟组、下沙溪庙组、上沙

溪庙组及上统遂宁组，岩性为岩屑长石石英砂岩、长石砂岩、粉砂岩、页岩、泥岩夹薄煤层及

煤线。

3.2 测线布置

本工程脉冲回波法无损检测共布置 3 条测线。其中拱顶测线布置在隧洞正顶部，左右拱肩测线

偏离拱顶测线左右各 60°，线距为 1～5m ，点距为 0.1～0.2m。

3.3 检测成果分析

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摘要：

脉冲回波法在渡口坝水电站工程质量检测中的应用1、概述引水系统在水利水电工程中具有极其重要的作用，引水系统能否安全运行关系到整个水电站运行的成败。引水系统安全运行取决于隧洞衬砌及灌浆质量的好坏，特别是在有压、高水头、长隧洞中，衬砌混凝土承受围岩压力、内水压力及其他荷载等作用。混凝土衬砌及灌浆质量的好坏对隧道长期稳定、使用功能的正常发挥以及外观,均有很大影响。为了确保隧洞的衬砌与质量，对隧洞进行无损检测是非常重要的环节。目前，对衬砌厚度、缺陷以及空洞的检测方法很多,比如冲击回波法、地质雷达法、声波法等。但是，引水隧洞有自身的特点，根据地质及水压等条件，有的隧洞设计衬砌混凝土较厚、钢筋间距小，同时采...

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