路伟亭 姚 亮

一、前言

质量是水利工程的生命，施工阶段质量控制是水利工程项目全过程质量控制的关键环节。目前绝大部分质量检测方法都出现在施工阶段的标准或规程中，如《水电水利基本建设工程单元工程质量等级评定标准》规定用2m靠尺测量模板平整度，通过对模板质量的控制对成型后混凝土的表面平整度进行控制；《水工混凝土试验规程》对成型后的混凝土强度、密实性和内部缺陷、裂缝深度、混凝土内部钢筋锈蚀情况等都规定了相应的检测方法。

随着一些新工艺和新材料应用于水利工程，现有的检测技术出现一定局限性，有些质量情况甚至无法检测。例如，利用外包混凝土对老闸墩进行加固时，需要了解新老混凝土结合强度，但目前缺乏检测方法标准，甚至没有专用的检测设备。超声法测试混凝土内部缺陷一般要求构件具有两个可以操作的对称侧面（如水闸中墩、工作桥排架柱等），当需要了解水闸边墩、闸室底板或穿堤箱涵侧墙混凝土内部缺陷情况时，超声对测法就无法布置测区，而超声平测法只能测试深度不大于50cm的裂缝深度和表面损伤层厚度，不能用于测试混凝土内部缺陷。在对水闸和大坝进行技术管理的各类检查（定期检查、专项检查和安全鉴定）时，都需要检查混凝土有没有出现裂缝、腐蚀、剥蚀、露筋等老化病害情况，主要是借助登脚手架或吊篮设施，利用目测、望远镜观测、拍照、尺量、描述的方法记录缺陷性态，存在工作效率低、配合辅助工作复杂、准确度和观测连续性差、不同检测人员检查结果差异大等问题。

二、质量检测新方法的研究内容

1.钻拉法检测结构混凝土强度技术研究

结构混凝土轴心抗拉强度检测技术，包括测点的布置、样品的现场制备、现场的数据采集、测强曲线的建立、强度推定等核心内容，测试结果为水工混凝土裂缝分析提供必要的数据；新老混凝土结合强度以及其他修补材料与老混凝土间的结合强度检测技术，包括测点的布置、样品的现场制备、现场的数据采集、测强曲线的建立、结果分析评价等核心内容，为验收和评价老的水利工程修复、加固质量提供基础数据。

2.冲击回波法检测混凝土内部缺陷技术研究

通过对大量预设缺陷的冲击回波测试，研究不同类型、不同深度和大小的缺陷所对应的曲线（首波频率、波幅和波速）形式，并研究冲击回波曲线的分析方法，为该方法真正用于工程实例提供基础数据库支持。

3.远程摄像法检测混凝土表面病害缺陷技术研究

通过在具体工程上的应用，研究SCANSITES远方缺陷检查系统如何集合光学、电子、控制，图形技术和计算机软硬件技术，以非接触的方式，在距离几百米的地方对建筑结构进行表面“扫描”；对发现的非正常现象进行定位、定性、测量和记录；建立起一个建筑结构表面状态数据库和Autocad图形；研究如何结合水利工程的特点，建立起适用于水利工程建设与管理的测试程序、缺陷数据库和缺陷图形。

4.弱电磁法探测水工设备钢丝绳内部质量技术研究

采用弱电磁法对水工设备钢丝绳内部质量进行探伤的检测原理；研究使用以电磁原理为基础的钢丝绳探伤仪进行各类承力钢丝绳探伤的检测方法以及对结果的判定方法，找到一种能有效用于水工设备钢丝绳探伤的科学方法，实现可操作的水工设备钢丝绳内在质量探伤；在上述基础上，进一步编制用于指导水工设备钢丝绳内部质量探伤的技术规范。

5.静力触探法（CPT）检测土方填筑质量技术研究

通过调查搜集淮河流域有代表性的堤坝及建筑物两侧土方填筑工程质量检测方法的资料，全面掌握和分析各种类型土方填筑工程质量检测方法开展情况，尤其是对已有的检测方法、仪器设备、检测指标、评判标准等方面进行类比分析；对国内外各行业已有的工程检测类规范标准深入分析研究，建立静力触探检测方法为主体、少量钻孔取样检测为辅助的深层土方填筑工程质量检测方法及其检测规程编制。

三、质量检测新方法的技术关键点和难点

1.钻拉法检测结构混凝土强度技术研究

抽样频率、测区布置、样品的现场制备即芯样的长度和直径对轴心抗拉强度的影响程度、施加荷载与芯样轴线同轴度控制、结果评价方法等关键技术和难点。创新点在于提供了一种直接在结构实体上测试混凝土抗拉强度的仪器和方法，以解决传统制作标准试件的不方便、测试值不能直观反映工程实体状况、与结构实体有一定差异等技术问题。

2.冲击回波法检测混凝土内部缺陷技术研究

识别冲击回波频谱图中的峰值并用来确定结构混凝土的厚度和缺陷位置。由于混凝土结构的复杂性、多样性，因此难点在于实际操作中如何确定峰值与缺陷位置或厚度的相关关系。

3.远程摄像法检测混凝土表面病害缺陷技术研究

对水利工程表面出现的各种缺陷（裂纹、泄漏、风化等）进行拍照、定位、测量，将所有数据存储到数据库中，并将准确定位的缺陷绘制成Autocad图。技术难点在于缺陷的传输和计算机后台处理。创新点为缺陷数据库的建立和缺陷自动识别系统。

4.弱电磁法探测水工设备钢丝绳内部质量技术研究

探明采用弱电磁法进行钢丝绳内部质量探伤的可靠性以及对各类水工设备的适应性，制定针对水工设备钢丝绳的弱电磁法探伤结果的具体评定方法。采用基于电磁学原理的弱电磁法探测仪器，对在用或新制造水工设备用钢丝绳的内外部断丝、磨损、锈蚀、疲劳等各种损伤导致的实际承载金属有效截面积损失率进行定量检测，正确评估被测钢丝绳的剩余承载能力和使用寿命。目前有关水工设备安全检测的技术规范和标准中尚未规定如何对承力钢丝绳内部质量进行检测和评定，开展此项研究应属国内水利行业之填补空白的技术创新。

5.静力触探法（CPT）检测土方填筑质量技术研究

如何建立静力触探与土的干密度关系模型是这项研究的关键点和难点；利用静力触探仪检测土方填筑干密度和相应关系模型的建立为技术创新点。

四、质量检测新方法的现有技术基础

在工业与民用建筑行业，拨出法用于混凝土抗压强度、外墙面砖粘结强度和碳纤维粘结强度的测试技术已经成熟，并有相应的技术规程，如《后装拨出法检测混凝土强度技术规程》、《建筑工程饰面砖粘结强度检验规程》。但国内外尚没有对混凝土抗拉强度的现场检测技术做过系统研究，也没有相关技术标准。安徽省·淮委水利科学研究院近些年在结构混凝土抗拉强度和新老混凝土结合强度检测方面做过一些研究和应用，并于2009年申报了两项有关“混凝土拉剥仪”的发明专利和实用新型专利，其中实用新型专利已获批准，这些都为研究钻拉法检测结构混凝土强度技术研究奠定了基础。

对于水利工程混凝土缺陷的检测，比较成熟的方法为超声脉冲法，相应的技术规程为《超声法检测混凝土缺陷技术规程》。但是超声法不能解决所有结构的测缺问题。其他的一些测缺技术，如雷达法、红外热成像法、冲击回波法，国内有关科研单位在2003年以后都有一定研究。利用冲击回波法可测试路面厚度、混凝土护坡厚度等，但对于冲击回波参数（波速、频率、波幅）和曲线与各种混凝土内部缺陷性态之间的关系尚待进一步研究。

钢丝绳内部质量探伤目前已有的较为可靠实用的方法是霍尔效应漏磁检测方法，根据这一检测方法设计的断丝探伤检测装置即第一代钢丝绳探伤仪。近年我国科学家成功发现空间磁场矢量态势的变化和运动规律，创立“空间磁场矢量合成”新理论，属于国际领先技术。若将该理论应用于钢丝绳无损检测就是弱电磁钢丝绳探伤检测新技术方法，可以实现对钢丝绳各种损伤的定量检测，并能准确评估钢丝绳剩余承载能力和使用寿命。《重要用途钢丝绳》（GB8918-2006）对钢丝绳的承载力校核有严格的规定，而钢丝绳内部质量是保证钢丝绳承载力的关键所在。目前国内只有冶金和矿业系统牵头制定了《铁磁性钢丝绳电磁检测方法》(GB/T 21837-2008)（试行）和《钢丝绳（缆）在线无损定量检测方法和判定规则》（MT/T 970-2006）。上述规范若用于水工设备用钢丝绳探伤，还有许多方面的内容没有具体规定或者不适合，需要针对水工设备现场特点制定与强磁检测方法不同的更先进的弱电磁法检测钢丝绳内部质量的行业技术规范。

静力触探法广泛应用于土体承载力的测试，目前很少有单位对静力触探法检测土方填筑质量作系统研究。安徽省·淮委水利科学研究院于2000年尝试采用静力触探法对土方填筑质量进行监测，做了大量的试验研究，并将干密度值与静力触探贯入阻力平均值采用二次曲线进行拟合，该项成果于临淮岗洪水控制工程和安徽省蚌埠圈堤加固工程检测中得到了验证。

五、结语

开展水利工程质量检测新方法的研究，可以对现有检测技术进行有效补充，也可为制定行业相关的技术规程提供技术支持。通过研究，搞清检测新方法的检测原理，研制出或引进相应的检测设备，研究出可操作的检测技术方法，尽早形成行业内的检测方法标准，在一定程度上填补现有检测技术方法的空白。将新检测技术真正用于工程质量检测实践，从而为控制水利工程建设质量和有效管理提供更有力的技术保障■