鉆孔三維成像儀參與灌漿施工質量控制的運用與探討

謝天林 黎永斌

【摘要】 如何讓隱蔽的灌漿工程變得可視是困繞工程界多年的難題，近年來隨科學技術進步，僅在重要勘察設計階段才用得起的鉆孔三維成像技術，隨技術的發展和采購價格的下降，讓該技術在灌漿施工質量控制中普遍運用成為可能，將鉆孔三維成像技術成果結合進灌漿施工質量控制的驗收工序中，進而助推施工質量提高。

【關鍵詞】 隱蔽的灌漿工程；鉆孔三維成像技術；可視；質量控制；驗收工序

一、前言

灌漿工程是隱蔽工程，施工質量好壞難以進行直觀和準確的檢驗，當前對灌漿過程質量控制主要依靠灌漿自動記錄儀提高灌漿記錄的質量，進而有利于提高灌漿質量。國際大壩委員會技術通報55號指出：“灌漿系統自動化本身不可能提高灌漿效果”。筆者認可夏可風在《關于使用灌漿記錄儀的幾個問題》中提出的“決定灌漿質量的條件很多，最重要的現場條件是有效的管理和承包商誠實認真地工作”。如果現場管理失控、失效，承包商不能積極地工作，那么再好的記錄儀也不起作用。

如何從技術手段上讓施工方誠實認真工作，經筆者對當前鉆孔三維成像儀采集的孔內數據成果分析、探討，進而得出提高灌漿施工質量控制的方法之一。

二、鉆孔三維成像儀常規用途概述

鉆孔三維成像儀因其昂貴的造價在灌漿工程中僅用于工程水文地質前期勘察或事故處理中，通常用于觀測鉆孔中地質體的各種特征及細微構造，如地層巖性、巖石結構、斷層、裂隙、夾層、巖溶等，編錄地質柱狀圖，可形成數字化鉆孔巖芯，永久保存，特別適合于無法取得實際巖芯的破碎地層。

近年來由于科學技術的進步，鉆孔三維成像儀采購價格大幅下降，由30～40多萬元/臺降至12～13萬元/臺左右，該設備較低的價格為其普遍介入灌漿工程施工創造了條件。

三、鉆孔三維成像儀從灌漿鉆孔中采集以下成果簡述

當前國內市面上常用的鉆孔三維成像儀大多采用DSP圖像處理技術將全景攝像探頭+剖面實時自動提取+深度自動校準等功能集成在一起，現場操作及成果處理簡便。其孔內光學成像系統能對鉆孔進行全方位、全柱面視頻錄制和后期成像。

鉆孔三維成像儀：由主機+探頭+線架+滑輪組合而成。

采用圓錐形導向鏡反射環狀圖像法拍攝，光學探頭中的信號源發射的光信號經井壁反射后，被攝像頭接受，并形成一個像點，攝像頭旋轉一周采集到環狀的井壁圖像。

探頭在鉆孔內連續進行，便可拍攝到一系列的圖像環，系統將這一系列的圖像環按順序拼接后，得到鉆孔孔壁的連續圖像。

其成果如下：

1、孔內電視

經筆者現場操作，從視頻圖上可清楚看到以下情況：斷層、裂隙、夾層、巖溶、地下水位、孔口管長度、灌后漿脈充填情況等。

2、鉆孔三維成像

從鉆孔成像成果上可提取以下數據：鉆孔深度、產狀、裂縫寬度、夾層與巖溶等的空腔面積、灌后漿脈充填情況等。

3、鉆孔三維軌跡圖

從鉆孔三維軌跡圖上可提取以下數據：孔口管長度20.5m、鉆孔深度20.0m處：相應X、Y軸方向偏斜0、Z軸方向偏斜0.03m等。

從鉆孔三維軌跡圖上可提取以下數據：鉆孔掃描最大深度83.5m處，相應X、Y軸方向偏斜0、Z軸方向偏斜0.17m等，鉆孔整數m深度對應偏差均能查到，鉆孔三維軌跡圖清晰揭示出鉆孔在不同高程上的偏斜。

4、鉆孔成像成果圖

從鉆孔成像成果圖上可提取以下數據：孔口管固管深度、鉆孔深度、裂縫產狀、寬度、面積及對應的高程。

四、鉆孔三維成像儀采集數據與灌漿質量控制的相關性分析

從灌漿質量控制的角度分析，鉆孔三維成像儀能精確采集以灌漿質量相關數據：鉆孔實鉆孔深、每m深度的三維偏斜值、孔口管實際埋設深度、己灌段灌后漿脈充填情況、未灌漿段裂隙（孔隙）發育情況等。具體分析比較見表1：

表1分析比較結果來說，鉆孔三維成像儀在10個方面的檢測成果優于常規檢測手段，值得在灌漿質量控制方面推廣運用。

五、鉆孔三維成像儀在灌漿質量過程中的運用

因鉆孔成像儀昂貴的價格，在使用過程中要防止成像儀卡在孔內至使設備損壞，筆者推薦的使用經驗是：在每一個灌漿孔終段鉆孔冼孔結束后，即可進行鉆孔三維成像儀全孔掃描，此為最佳時機，原因是終孔段以上各段經灌漿處理后，孔內掉塊卡住成像儀的概率要少很多，可最大限度減少事故發生，同時獲取終孔段灌前影像數據資料，減少對終孔底界的誤判。運用優點如下：

1、替代終孔測斜驗收工序：灌漿孔終段鉆孔冼孔結束，即可進行全孔掃描，獲取全孔終孔段以上己灌漿段數據資料，從三維軌跡圖上導出每m的三維數據用于計算鉆孔偏斜。

2、減少對終孔底界的誤判：因對終孔段的掃描是在灌漿前進行的，孔內地質情況未受灌漿影響，其清晰的影像資料有助于技術人員對終孔防滲底界深度的解讀與研判。

3、替代鉆孔取芯、巖芯裝箱、保存等工作：常規的鉆孔取芯需投入大量的人工、耗用很多巖芯箱且無法實現永久保存。在鉆取芯樣的過程中，為確保取芯率達設計要求，甚至需要降低鉆孔功效來保證取芯率。通過鉆孔成像儀獲取的全孔掃描數據成果，在永久保存巖芯方面幾乎不需要成本。

4、杜絕施工方張冠李戴假驗孔，以確保工程質量：因灌漿工程的隱蔽性，監理及工程技術人員難免疏漏，鉆工在利益的驅使下，存在弄虛作假的故意，張冠李戴用甲孔戴替乙孔欺騙監理通過驗收，形成質量隱患。若用成像儀對每個鉆孔均進行鉆孔掃描，其成果是絕不會雷同的，非常便于比對，開鉆前即強調每孔均進行成像掃描的驗收程序，將杜絕施工方的弄虛作假行為。

5、為灌漿工程的計量支付提供原始可靠的數據資料，從其成果圖上能直接觀察到孔口管埋設深度、鉆孔深度、鉆孔直徑等數據，便于監理、業主核驗工程量。

6、孔內灌漿效果后評價：對灌漿后的孔段進行掃描成像，將獲取受灌段漿脈充填/結石的影像數據資料，便于技術人員對灌漿參數、灌漿材料、施灌效果評價修正。

六、結束語

科學技術的進步，鉆孔三維成像儀售賣價格的下降，在灌漿施工中普遍運用孔內三維成像技術成為可能，筆者建議在灌漿質量工序驗收規程中增加孔內掃描工序，技術上沒有障礙，同時讓隱蔽的灌漿工程透明可視，從驗收程序上助推灌漿施工質量的提高。

參考資料：

[1]夏可風等《灌漿技術集》2015年7月

[2]武漢長盛工程檢測技術開發有限公司《鉆孔三維電視成像儀使用說明》 2016年7月

[3]成果展示涉及的鉆孔資料、數據均來源于文山州德厚水庫庫區帷幕灌漿工程