無損檢測技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

□張昀保 張紅梅 張心欣 王 蕾

在水利工程中應(yīng)用無損檢測技術(shù)能夠在保證有效檢測工程質(zhì)量的同時保持建筑的完整性不受損害，這對于工程來說是非常重要的，因此進(jìn)一步加強(qiáng)對其的研究非常有必要，從而能夠最大程度發(fā)揮其作用，從而進(jìn)一步加強(qiáng)對工程質(zhì)量監(jiān)督與控制的能力，保證水利工程的施工質(zhì)量。基于此本文分析了無損檢測技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用。

1.無損檢測技術(shù)的發(fā)展

無損檢測是隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展起來的。1906年，南非研制了第一臺鋼絲繩電磁無損檢測裝置，它對于減少當(dāng)時南非的金礦由于鋼絲繩斷裂而引起的事故起到一定的作用。二戰(zhàn)后，無損檢測技術(shù)迅速發(fā)展。到20世紀(jì)80年代后期，隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們開始注重?zé)o損檢測儀器的微計(jì)算機(jī)化和智能化，計(jì)算機(jī)模式識別技術(shù)，人工智能技術(shù)的發(fā)展為這類儀器的產(chǎn)生提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，各類射線在無損檢測中得到應(yīng)用。

中國自20世紀(jì)50年代以后開始了無損檢測技術(shù)的研究，先后開展了各種無損檢測技術(shù)的基本原理和應(yīng)用技術(shù)的研究。在航空航天、冶金、機(jī)械、石油化工等部門，無損檢測技術(shù)的應(yīng)用已日益增加并日趨成熟。

2.無損檢測技術(shù)在水利工程中應(yīng)用特點(diǎn)分析

很多水利工程都在使用無損檢測技術(shù)，工程中的質(zhì)量檢測無損技術(shù)有很多的優(yōu)點(diǎn)，主要包括以下的幾個方面：一是物理特性。無損檢測技術(shù)能夠通過在檢測過程中檢測到的物理量進(jìn)行推斷，推斷工程中使用的材料、質(zhì)量、成分比例等各項(xiàng)因素。二是遠(yuǎn)距離檢測。原有的檢測技術(shù)具有局限性，其不能對遠(yuǎn)距離的模塊進(jìn)行檢測，而無損技術(shù)能在一定遠(yuǎn)距離范圍內(nèi)進(jìn)行檢測，解除了原有的局限，更加方便的進(jìn)行檢測。三是連續(xù)性。無損技術(shù)能夠在一定時間內(nèi)進(jìn)行重復(fù)，并且多次的將數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，提高了檢測的準(zhǔn)確性等。

3.無損檢測技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

3.1 回彈法檢測技術(shù)

回彈法檢測技術(shù)原理:在回彈法檢測技術(shù)當(dāng)中的主要的工具是彈簧和重錘，由彈簧的彈性形變來提供彈性勢能推動重錘做功，重錘帶動傳力桿對建筑的混凝土表面進(jìn)行敲擊，然后測出彈簧在這個測量過程中的位移，最后通過計(jì)算算出具體數(shù)值，并將所得數(shù)值與相關(guān)的指標(biāo)進(jìn)行比較，最后判斷出混凝土的強(qiáng)度的大小。該方法進(jìn)行測量的好處是可以獲得理想的測量結(jié)果，即該測量技術(shù)可以對混凝土的質(zhì)量和均勻程度進(jìn)行準(zhǔn)確的反應(yīng)，同時等夠保證被測墻體的完整性和原有使用性能。

回彈法檢測技術(shù)的應(yīng)用:一是必須保證被測混凝土表面平整、清潔，杜絕疏松、污垢等問題的存在；二是每個被測結(jié)構(gòu)測區(qū)范圍應(yīng)進(jìn)行控制，若被測結(jié)構(gòu)表面尺寸過小，則可適當(dāng)減少測區(qū)數(shù)量，相鄰兩個測區(qū)距離應(yīng)控制在2m；三是檢測時，回彈儀軸線與混凝土檢測表面垂直，通過緩慢勻速施壓，避免因用力過大或突然沖擊造成破壞；四是在測區(qū)內(nèi)均勻布置測試點(diǎn)，測點(diǎn)外露鋼筋距離保持在30mm以上，值得注意的一點(diǎn)是，測點(diǎn)不能設(shè)置在氣孔或外露的巖石上；五是回彈值測量完成后，選擇最佳位置進(jìn)行碳化深度值的測量，并取其平均值；六是計(jì)算回彈值時，應(yīng)從被測區(qū)所有回彈值中，去掉3個最大值和3個最小值，取剩下回彈值的平均值。

3.2 探地雷達(dá)檢測技術(shù)

探地雷達(dá)檢測技術(shù)原理：探地雷達(dá)是一種電磁波類探測方法，雷達(dá)波通常采用電偶極子源激發(fā)。利用高頻電磁脈沖的反射探測目的體及地質(zhì)現(xiàn)象。實(shí)際測量時，一般采用剖面法進(jìn)行連續(xù)或很密的點(diǎn)采樣，應(yīng)用研究領(lǐng)域包括地質(zhì)分層情況的測試、地下空腔形目標(biāo)體的測試、地下水位線與壩體浸潤線的測試、截滲體形狀、完整性的測試和隧洞襯砌質(zhì)量檢測。

探地雷達(dá)檢測技術(shù)的應(yīng)用：采用探地雷達(dá)技術(shù)，從工程實(shí)際應(yīng)用效果來看，探地雷達(dá)在探測襯砌質(zhì)量方面，對于不同的探測目標(biāo)，確定襯砌內(nèi)的鋼筋數(shù)量和位置是很精確的，其在雷達(dá)圖像上具有不同的反射波特征，對于襯砌和圍巖接觸面是否有脫空也可以明確地判斷，可以比較清楚地探測到地下不同介質(zhì)間的界面。

3.3 超聲波法檢測技術(shù)

超聲波法檢測技術(shù)原理：超聲波是指在超聲以波動形式存在并在介質(zhì)中傳播的機(jī)械振動，頻率范圍控制在20～200000Hz，若頻率超過20kHz時即為超聲波。利用超聲波對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，主要是依據(jù)超聲波的瞬間應(yīng)力波原理，在混凝土等非金屬材料中，超聲波通常為20～500kHz，檢測頻率較低；與之相比，在高靈敏度的金屬材料中，超聲波檢測頻率通常為0.15～20MHz。正是因?yàn)槌暡ň哂休^強(qiáng)的傳播能力，在進(jìn)行水利工程無損檢測中，超聲波具有良好的指向性能，加之超聲波對人體無害、成本低、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，超聲波法檢測技術(shù)可應(yīng)用于各類工程各種材料的無損檢測工作之中。

超聲波法檢測技術(shù)的應(yīng)用：單面檢測法主要應(yīng)用于截面較大的構(gòu)件，且該混凝土結(jié)構(gòu)中僅有一個表面可安放探頭的情況；雙面檢測法則應(yīng)用于截面不大的構(gòu)件，混凝土結(jié)構(gòu)兩側(cè)均能安放探頭的情況，檢測時，發(fā)射探頭和接收探頭需同時沿構(gòu)件兩側(cè)均勻移動位置，以便測出不同位置的聲波參數(shù)。除了以上的幾種做法還有多種技術(shù)可以應(yīng)用到超聲波的檢測當(dāng)中，在鋼筋混凝土建筑中 “超聲波表面坡傳播”“首波相位變化”以及“沖擊回波法”等其他技術(shù)也可以對其裂縫進(jìn)行檢測，并且也可以測得較為精確的具體的混凝土的裂縫深度。

4.無損檢測技術(shù)在水利工程質(zhì)量檢查中應(yīng)用案例

某水庫壩基防滲墻質(zhì)量控制及缺陷處理。

4.1 水泥土與塑性混凝土防滲墻質(zhì)量控制

為了檢查壩基水泥土與塑性混凝土防滲墻質(zhì)量，防滲墻施工是否連續(xù)，墻體內(nèi)有無裂縫、空洞、裂隙等不均勻現(xiàn)象，某年其檢測中心進(jìn)行現(xiàn)場鉆孔取芯室內(nèi)試驗(yàn)、鉆孔壓水試驗(yàn)，進(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)無損檢測，得出詳實(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。防滲墻主要檢測內(nèi)容為抗壓強(qiáng)度、滲透系數(shù)以及允許滲透比降.通過鉆孔取芯檢查，發(fā)現(xiàn)芯墻材料基本均勻、完整，有的致密無蜂窩、無孔洞，有的稍有小孔但無較大孔，無斷墻、無大的泥團(tuán)。壩基防滲墻芯墻檢測成果，壩基防滲墻鉆孔抗?jié)B性能原位檢測成果。

4.2 水泥土與塑性混凝土防滲墻缺陷處理

經(jīng)過地質(zhì)雷達(dá)反復(fù)對這11處異常部位探測和分析研究，除 5+425，4+750，4+430剔除外其他異常部位，進(jìn)行深入開挖檢查由業(yè)主、監(jiān)理等聯(lián)合對8個異常部位檢查，除5+580有夾泥縫和5+466墻體不連續(xù)分別做處理符合要求外，其余6個部位開挖后墻體平整、連續(xù)、光滑，符合質(zhì)量要求。在5+440.55+462防滲墻槽開挖中，抓斗埋入槽內(nèi)，經(jīng)設(shè)計(jì)、監(jiān)理同意，在該段采用深層攪拌樁法形成向庫區(qū)凸出的弧形墻，與左右兩測防滲墻連接成整體。

5.無損檢測技術(shù)的發(fā)展前景

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，無損檢測技術(shù)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，超聲成像技術(shù)，工業(yè)計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)等就是它們相互接合的結(jié)晶，無損檢測技術(shù)已明顯的表現(xiàn)出下列發(fā)展趨勢：由定性檢測向定量檢測和直接顯示缺陷圖像的方向發(fā)展；在線自動化檢測和儀器智能化；與斷裂力學(xué)相結(jié)合，對重要工程構(gòu)件的壽命進(jìn)行評價(jià)；和材料的物性評價(jià)相結(jié)合，在新材料的設(shè)計(jì)、加工和工程應(yīng)用中得到迅速發(fā)展。

總之，無損技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，大大提高了水利工程的作業(yè)效率，給社會及人民帶來了安全、便捷、高效的檢測技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，推動著水利事業(yè)的發(fā)展。為了更好的建設(shè)水利工程，使其更加科學(xué)的發(fā)展，就必須要進(jìn)一步加強(qiáng)對無損技術(shù)的研究，從而能夠更好的解決存在問題，確保工程質(zhì)量。本文分析了無損檢測技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用，以期提供一些借鑒?！?/p>