无损检测技术在水利工程中的应用研究

【摘要】水利工程作为民生工程,直接关系着国家和人民的切身利益。对水利工程的建设质量和运行情况进行必要的检测是水利工程安全运行的保障。本文分析了无损检测技术在水利工程中的重要性，探讨了水里工程中常用的无损检测技术。

【关键词】无损 检测 技术 水利 工程

中图分类号：TV 文献标识码：A

前言

在水利工程质量检查与控制过程中，随着监督手段的不断完善，检测仪器的不断发展，监理工程师质量检查工作的科技含量也在不断加大。近年来先后在水利工程中引进和使用的无损检测技术，便是很好的一例。所谓无损检测技术就是在不影响工程结构使用性能的前提下，通过原位检测某些物理量(如回弹值、超声波速、振动频率、红外线幅射等)推算出材料与结构的工程质量指标，如强度值、厚度值、内部缺陷点、成分含量等。它有着比常规检测方法更为突出的特点：非破坏性、随机性、远距离探测、现场检测等等；且检测数据可连续性采集，并通过数理分析和逻辑判断，能够比较准确地推定出工程质量的状况，使监督检测的结果更具真实性、科学性和权威性。

一、无损检测技术在水利工程中的重要性

无损检测技术其现场性、实用性、快速性等特点，为监理工程师工程质量检查工作提供了先进的科学手段，在整个水利工程建设质量监控中，作用愈加重要。

1、无损检测技术是工程质量事故检测和处理的法定方法之一

在《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB 50204— 2001)中明确规定：“当对混凝土试件强度代表性有怀疑时，可采用非破损检验方法或从结构、构件中钻取芯样的方法，按有关标准规定，对结构构件中的混凝土强度进行推定，作为是否应进行处理的依据。”

2、无损检测技术是工程质量预控的有效手段

随着无损检测可靠性的提高，其检测结果非但是普遍使用的一种质量处理的依据，而且越来越多的水利工程已将其做为施工过程中的质量控制手段，使无损检测技术介入施工管理中。如：新拌混凝土快速测定仪，可在几分钟内测试出出罐的新拌混凝土中水泥含量、水灰比，推定出28 d的强度值，起到了预先监控的作用。

3、无损检测技术是水利工程质量检查评估的重要依据

在以标准试块测定值为代表来评判工程质量的基础上，运用无损检测结果比较既可验证试块的真实性，也可反映出水工建筑物的真实质量和差异。

二、回弹法检测技术分析

1、回弹法检测技术原理

回弹法是采用弹簧驱动的重锤，通过传力杆来弹击混凝土表面，然后测量出重锤被反弹回来后的距离，并以回弹值作为被测对象的相关指标，进而来判定被测混凝土的强度。回弹法是根据混凝土强度和混凝土表面硬度之间的关系来进行混凝土质量检测的一种方法。采用回弹法对坝体或其它部位的混凝土进行强度检测，既快速又经济可靠。回弹法检测混凝土不会影响混凝土的正常使用，也不会对混凝土结构和构件产生不利影响。回弹法需要抽取的构件数量较多，能够很好的反映混凝土的实际质量问题和均匀性。虽然近年来各种无损检测手段层出不穷，但是回弹法始终被认为是一种非常有代表性的混凝土检测方法。回弹法的仪器构造较为简单，且方法容易掌握，检测的结果也比较精准。

2、应用

采用回弹法进行检测之前，需要对被测工程的施工图、混凝土的强度设计以及混凝土的配合比等进行详细了解。并对混凝土的浇筑和养护方法进行了解; 检测时要保证被测混凝土的测试表面清洁、平整，不能存在疏松、污垢等问题。每个被测结构的测区都应该在10cm以上，如果被测结构的表面尺寸过小，可适当减少测区的数量。相邻两个测区的距离必须控制在2 m或2m以上。检测时，回弹仪的轴线必须垂直于混凝土的检测表面，然后进行缓慢均匀的施压，检测过程中不能用力过大或者突然的冲击。测试点应该均匀分布于测区内，测点与外露钢筋的距离应该保证在30 mm以上。且不能将测点设置在气孔或者外露的石子上。在回弹值测量完成以后，可选择具有代表性的位置来测量碳化深度值，并取其平均值来作为碳化深度值; 对回弹值进行计算时，应该将被测区的所有回弹值中，3 个最大值和3 个最小值去掉，然后取剩下的回弹平均值。

三、探地雷达技术应用

探地雷达是一种电磁波类探测方法，雷达波通常采用电偶极子源激发。利用高频电磁脉冲的反射探测目的体及地质现象。实际测量时，一般采用剖面法进行连续或很密的点采样，应用研究领域包括地质分层情况的测试、地下空腔形目标体的测试、地下水位线与坝体浸润线的测试、截渗体形状、完整性的测试和隧洞衬砌质量检测。采用探地雷达技术，工程实际应用效果来看，探地雷达在探测衬砌质量方面，对于不同的探测目标，确定衬砌内的钢筋数量和位置是很精确的，其在雷达图像上具有不同的反射波特征，对于衬砌和围岩接触面是否有脱空也可以明确地判断，可以比较清楚地探测到地下不同介质间的界面。

四、高密度电阻率法应用

高密度电阻率法是电流直接流向大地，定量而且快速掌握堤防内部结构，通过逆分析求堤防断面面上的电阻率分布，实施堤防的险段和进行安全性评价，其基本原理与直流电阻率法相同，野外测量时，只需将全部电极置于测点上，通常以多电位测量为主，高密度电阻方式的扫描测量，野外数据采集实现了自动化或半自动化，可以对资料进行预处理并显示剖面曲线形态，成本低、效率高，信息丰富，解释方便，减少了因电极设置而引起的故障和干扰，可以获得较丰富的关于地电断面结构特征的地质信息，避免了由于手工操作所出现的错误，勘探能力显著提高。实施时根据高密度电法的原理，应用高密度电法来探测土坝中的土层结构，以验证其应用效果测定方法为测线布置、测线长度、电极间距、电极设置、电极布置。分析方法：有限单元法、电阻率图像法、Pa-Pu 法。按各种分析方法，从高密度电探法的实际应用出发，对偶极子法较其他方法更能体现土层结构的真实性，法在查找渗漏通道方面有其优越性，但仅利用钻孔调查很难掌握局部混入砾石，而利用高密度电探则可检验出来。为探讨高密度电探法在实际堤坝方面掌握土层结构的适用性，进行纵断面方向、横断面方向和高密度电探法比较，更充分掌握土层结构，此在实际堤防方面也要求高密度电探法从面上掌握钻孔之间的土层变化，通过渗流分析对洪水时的安全性进行诊断。

五、无损检测技术在水利工程质量检测

应用中的问题探讨与思考作为水利工程尤其是大中型水利工程质量控制、结构验收的重要手段，无损检测技术的重要性不言而喻，但其发展和应用水平仍有一定的差距。这里既有技术上的不足也有应用中的问题。

1、在技术上，其测试和推定的准确度有待进一步提高

波速受外界湿度、温度、介质的影响较大，在几个工地的比较性试验时，往往对试块(因其在养护池中，相对含水率较大)的测定值离异较大；随机提供的标准参数曲线，在各地区不尽相同，故而也相对产生误差。

2、检测性能比较单一，综合质量鉴定有待完善

随着新科技、新材料在水利工程中的应用，在质量鉴定时，不但要推定出混凝土的质量状况，而且也涉及到如钢筋质量、钢结构质量、混凝土与钢筋共同作用状况等，只有这样才能全面、综合地对整个工程进行核定。

结论

无损检测技术是水利工程进行质量预防和控制的有效途径，随着无损检测技术水平的不断提高，无损检测的可靠性也越来越高。目前在我国多数的水利工程中，无损检测已经成为了水工建筑物的质量处理依据。但是无损检测技术也有其自身的缺陷，在实际应用过程中，我们应该采取措施规避，选择正确的检测方法，尽量保证检测结果的准确性。

【参考文献】

[1］时方稳，杜应吉，郝枫楠，探地雷达在水利工程安全检测中的应用［J］. 人民长江， 2012， 43( 7) : 44 － 46.

[2] 索丽生.关于水利工程质量检测的思考，《中国水利》，2003，12。