核子儀在嘉陵江亭子口水利樞紐碾壓混凝土大壩施工中的應(yīng)用

■劉澤龍

（四川中水成勘院工程勘察有限責(zé)任公司 四川成都 610072）

核子儀在嘉陵江亭子口水利樞紐碾壓混凝土大壩施工中的應(yīng)用

■劉澤龍

（四川中水成勘院工程勘察有限責(zé)任公司 四川成都 610072）

核子儀用于土工材料的密度和濕度檢測(cè)已得到行業(yè)普遍認(rèn)可，成為業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法，在碾壓混凝土大壩壓實(shí)度檢測(cè)應(yīng)用中，具有無(wú)損、準(zhǔn)確、高效及實(shí)時(shí)等先進(jìn)優(yōu)勢(shì)。本文介紹了核子儀在嘉陵江亭子口水利樞紐碾壓混凝土大壩施工中的應(yīng)用情況及碾壓實(shí)度檢測(cè)的效果。

核子儀嘉陵江亭子口水利樞紐應(yīng)用質(zhì)量控制

1 概述

嘉陵江亭子口水利樞紐工程大壩為混凝土重力壩，壩軸長(zhǎng)995.4m，最大壩高116m，工程量約260萬(wàn)m3。2011年3月20日，在30#～35#非溢流壩段組織實(shí)現(xiàn)了8800 m2大倉(cāng)施工，共澆筑混凝土27000方，日澆筑最高強(qiáng)度達(dá)到12000 m3，達(dá)到了國(guó)內(nèi)先進(jìn)記錄。本工程大壩碾壓混凝土施工具有快速施工和連續(xù)上升，大倉(cāng)面、工序緊，質(zhì)量控制要求高等特點(diǎn)，為此碾壓混凝土壓實(shí)度質(zhì)量控制中選用了核子儀，對(duì)碾壓混凝土實(shí)施壓度與濕度進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)以實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制。

2 核子儀的工作原理

密度測(cè)試采用密封的銫-137伽瑪源，利用核子儀中的密度檢測(cè)管檢測(cè)穿透被檢材料的伽瑪射線。當(dāng)材料的密度較低，材料吸收的伽瑪射線較少，在一定時(shí)間內(nèi)較多的伽瑪射線就會(huì)穿過(guò)材料，檢測(cè)管的計(jì)數(shù)將較高，反之，材料的密度較高，高密度的材料吸收了更多的伽瑪射線，在同樣時(shí)間內(nèi)就會(huì)有較少的伽瑪射線穿過(guò)材料，檢測(cè)管的計(jì)數(shù)將較低。伽瑪射線在被測(cè)材料中的穿透、反射和被吸收等行為只與被測(cè)材料中的組成成分的所有原子的原子核的質(zhì)量相關(guān)。即：核子儀測(cè)量的總密度實(shí)際是單位體積的土工材料總的原子量，只有當(dāng)被測(cè)材料的總的原子量發(fā)生變化時(shí)，核子儀的檢測(cè)結(jié)果才相應(yīng)地發(fā)生變化。

濕度測(cè)試采用镅241/鈹中子源，利用放射高能中子射線，高能中子與氫原子碰撞后，迅速失去能量而變成低能中子，而其它任何種類的原子都不能象氫原子那樣顯著減少高能中子的能量。被測(cè)材料中的濕度越高，水分含量就越高，氫原子就越多，當(dāng)中子射線穿過(guò)時(shí)，將產(chǎn)生更多的低能中子。同樣的原因，當(dāng)被測(cè)材料較干時(shí)，產(chǎn)生的低能中子數(shù)目就較少。儀器中的濕度檢測(cè)管只檢測(cè)低能中子。低能中子計(jì)數(shù)越高，表示被測(cè)材料的濕度越高；反之，低能中子計(jì)數(shù)越低，表示濕度越低。

核子儀在進(jìn)行密度和水分測(cè)量時(shí)，分別使用不同的放射源，不同的射線接受器，不同的數(shù)據(jù)計(jì)算系統(tǒng)，所以密度和水分兩個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)相互獨(dú)立，其檢測(cè)數(shù)據(jù)也互不影響。

3 核子儀的優(yōu)點(diǎn)

核子儀與灌沙法或其它破壞性檢測(cè)方法相比較，其優(yōu)點(diǎn)主要包括：

3.1 無(wú)損性

核子儀在碾壓混凝土施工現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過(guò)程中只需要鉆一個(gè)直徑為20毫米的檢測(cè)孔。這樣小的孔不需要修補(bǔ)。對(duì)于灌沙法的檢測(cè)，需要挖一個(gè)直徑為150毫米的洞，這樣大的洞必需回填修補(bǔ)。

3.2 準(zhǔn)確性

核子儀對(duì)位于放射源與探測(cè)器之間的材料總重量進(jìn)行響應(yīng)，檢測(cè)不受被檢測(cè)材料中的化學(xué)的、礦物的或質(zhì)地成分的影響。無(wú)論材料是否均勻，或顆粒是粗是細(xì)，檢測(cè)非常正確。操作員每天用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)塊進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)，以檢測(cè)儀器的校準(zhǔn)狀況和檢測(cè)功能。

3.3 檢測(cè)速度

核子儀簡(jiǎn)單和安全的操作一次儀器檢測(cè)的全部過(guò)程耗時(shí)約3～5分鐘，相對(duì)于灌沙法或取芯法大約30分鐘完成一次檢測(cè)，核子儀允許進(jìn)行更多的檢測(cè)并對(duì)項(xiàng)目的質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。儀器進(jìn)行檢測(cè)只需要最低限度的指令，儀器自動(dòng)計(jì)算和顯示檢測(cè)結(jié)果。不同于灌沙法檢測(cè)，高濕度和施工設(shè)備的震動(dòng)不會(huì)影響在附近的核子儀的準(zhǔn)確性。

3.4 “實(shí)時(shí)”性

檢測(cè)結(jié)果可以立即對(duì)是否需要增加碾壓進(jìn)行指導(dǎo)，可以幫助及時(shí)調(diào)整施工方法以保證壓實(shí)度質(zhì)量控制。

4 工程應(yīng)用

嘉陵江亭子口水利樞紐工程碾壓混凝土碾壓層厚為30cm，三級(jí)配碾壓混凝土壓實(shí)度質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)為不小于97%。

在碾壓混凝土施工過(guò)程中，每層碾壓作業(yè)結(jié)束后，壓實(shí)度控制核子密度檢測(cè)采用3道程序把關(guān)：

（1）施工單位按照每200m2布置一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)以網(wǎng)格狀布置進(jìn)行自檢。所測(cè)數(shù)據(jù)低于設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，立即復(fù)測(cè)，找出原因，并立即采取復(fù)碾等處理措施。

（2）現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況指定位置布置測(cè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。

（3）檢測(cè)中心（代表業(yè)主）按照20%比例抽檢對(duì)施工單位自檢成果進(jìn)行復(fù)核。

30#～35#非溢流壩段8800 m2大倉(cāng)EL363m～EL366m碾壓混凝土施工壓實(shí)度施工單位自檢完成10層443點(diǎn)，檢測(cè)中心抽檢完成10層85點(diǎn)，施工自檢數(shù)據(jù)成果表明，現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度主要集中在97.7%～99.9%之間，復(fù)核數(shù)據(jù)與施工單位自檢數(shù)據(jù)差值在±0.1范圍以內(nèi)。檢測(cè)成果見(jiàn)下表。

30#～35#壩段碾壓倉(cāng)混凝土密實(shí)度檢測(cè)成果統(tǒng)計(jì)表

5 結(jié)束語(yǔ)

核子儀應(yīng)用于亭子口水利樞紐工程碾壓混凝土壓實(shí)度質(zhì)量檢測(cè)，為施工過(guò)程中質(zhì)量控制及時(shí)提供數(shù)據(jù)，取得了良好效果，2011年10月22日，在35#壩段EL404m平臺(tái)成功取得18.88m的碾壓混凝土超長(zhǎng)芯樣，創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)天然骨料碾壓混凝土取芯長(zhǎng)度的記錄，創(chuàng)造了國(guó)際天然骨料碾壓混凝土取芯長(zhǎng)度新記錄。

因此，在碾壓混凝土施工中，利用核子儀作為檢測(cè)手段，可快速、準(zhǔn)確、有效輔助現(xiàn)場(chǎng)碾壓密實(shí)度質(zhì)量控制，以保證施工質(zhì)量。

[1]核子水分-密度儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程 [S].

[2]核子密度/濕度測(cè)試儀操作手冊(cè)。CPN國(guó)際公司 [Z].

TU375[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-11-171-1