水庫工程質量控制管理措施與實踐

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關鍵詞：前坪水庫；清單責任制；無人駕駛筑壩技術；分布式光纖測溫

前坪水庫位于淮河流域沙潁河支流北汝河上游，是國家172項重點水利工程之一。前坪水庫主壩為黏土心墻砂卵石壩，壩頂長818.0m,壩頂高程423.50m，壩頂設高l.2m鋼筋混凝土防浪墻，墻頂高程為424.70m，最大壩高90.0m，壩頂寬度10.0m,壩頂采用瀝青混凝土路面。

一、質量管理控制措施

根據《水利工程質量管理規定》要求，項目法人根據工程特點采取如下措施進行工程質量控制管理：①工程開工前，向水利工程質量監督機構辦理工程質量監督手續，明確質量管理機構、編寫質量管理制度及體系文件。②通過招標投標選擇勘察設計、施工、監理以及重要設備材料供應等單位并實行合同管理，在合同文件中有工程質量條款，明確圖紙、資料、工程、材料、設備等的質量標準及合同雙方的質量責任。③組織設計和施工單位進行設計交底，施工中對工程質量進行檢查，工程完工后，及時組織有關單位進行工程質量驗收、簽證。④項目法人建立健全工程質量管理體系；勘察、設計單位建立健全質量服務體系，健全勘察、設計文件的審核、會簽、批準制度；施工單位建立健全施工質量保證體系，加強施工過程質量控制，對水利工程的施工質量負責；監理單位建立健全質量控制體系。⑤嚴格開展施工自檢、監理平行檢測、跟蹤檢測,項目法人委托具有資質的第三方機構檢測。⑥落實“四個責任制”，即從業單位質量主體責任制、從業單位領導人責任制、從業人員責任制、質量終身責任制。⑦加強質量風險管理。對質量風險做到早發現、早預警、早研判、早處置，有效預防、及時控制和消除水利工程質量事故的危害。⑧堅持“四不放過”原則，做好事故問題處理工作。⑨嚴格項目法人質量考核工作和對各參建單位的考評工作。

二、清單責任制的管理控制

前坪水庫工程涉及的主要建筑物為大壩、溢洪道、泄洪洞、輸水洞電站等，重要隱蔽和關鍵部位工程甚多，質量控制管理尤為重要。在工程施工前項目法人會同監理單位制定責任清單，實行跟蹤管理。以溢洪道閘室段堰面抗沖耐磨混凝土澆筑為例說明：①施工前項目法人會同監理單位制定工程施工的責任清單，清單內容可根據工程實際情況適當增減。②每道工序施工時，由建管和監理單位分別派相關技術人員進行現場旁站監督，發現并記錄施工過程中出現的各種影響質量的問題。③施工單位負責具體實施問題整改，完成后由建管、監理單位聯合進行驗收，合格后方可進入下道工序，否則繼續整改至合格。通過對工序施工的層層把關和監督，各單位切實履行相應的職責并執行徹底，重要隱蔽和關鍵部位工程施工完成后未發生質量責任事故。

三、發明專利及新技術應用管理

前坪水庫工程在實施過程中大量使用國家發明專利、實用新型發明專利和新技術。在大壩填筑中使用清華大學“無人駕駛筑壩技術”國家發明專利，泄洪洞、溢洪道、輸水洞石方開挖中使用“復合反射聚能與緩沖消能裝置”實用新型專利，溢洪道、泄洪洞等大體積混凝土澆筑中采用北京航空航天大學“分布式光纖測溫”技術等，對工程的質量控制起著決定性作用。

1.應用“無人駕駛筑壩技術”國家發明專利

①無人駕駛碾壓系統由GPS基站、通信中繼站、遠程監控中心、無人駕駛碾壓機等主要部分構成，確定碾壓區域之后，采集碾壓區域4個角點坐標，輸入到控制系統里，下發給碾壓機，碾壓機自動分片區、自動規劃軌道、按設置的施工參數自動執行碾壓任務。②在計算機中先創建碾壓層，形成大壩三維模型；碾壓過程中可自動生成碾壓軌跡圖、碾壓高程圖、碾壓效果圖等；系統具備回放功能（可以查看之前碾壓的任意一層資料，可以細化到第幾遍、第幾條，軌跡可以調整播放速度）、打印功能（碾壓完成后可以自動生成文字資料（層數、面積、樁號、偏距、碾壓參數、壓路機信息、碾壓高程信息、壓實質量信息等）和各個圖示資料（碾壓層創建、碾壓作業區、軌跡圖、高程圖、效果圖等）；可同時開展3個碾壓區域作業，滿足大壩不同填筑區域同時作業要求；實時3D顯示大壩整體填筑形象進度、碾壓區域施工進度、碾壓機運行軌跡、碾壓區域施工質量。③系統電子資料永久保存，和紙質資料相互映照，在后期管理中便于查找和調閱，使用方便快捷，省去紙質資料查找的煩瑣程序和工作量。

2.應用“分布式光纖測溫”技術

（1）系統介紹前坪水庫溢洪道大體積混凝土工程應用四通道DTS光纖測溫主機與分布式光纖測溫數據采集與分析軟件。該系統能夠探測出光纖上任意點的溫度變化，根據數據智能分析，實現真正分布式測量，將光纖埋入混凝土內部，可實時監控混凝土內部的溫升或溫降，提供混凝土內部的溫度狀態，與仿真結果對比分析，方便根據施工現場的多變性調整模型參數。該技術利用光時域反射及光纖散射的溫度效應來進行自動化溫度監測，測溫數據存儲在硬盤中，顯示器用來顯示不同時刻光纖上每一點的溫度值。利用熔接機將測溫光纜與DTS主機上的尾纖相連，整個系統就構成了一個整體。將光纜埋入預定位置，就可在監控室對混凝土溫度變化進行實時監控。（2）工作原理DTS光纖測溫儀根據光在光纖中傳輸可以后向散射光波的原理，通過發射器發射一定波寬和能量的激光脈沖到光纖中，傳播時產生的向后散射的受到散射點的溫度影響而改變狀態的光波被分解和解調后，輸入DTS信號處理系統，經過處理分析，測溫主機界面顯示出溫度信號，信號位置可以根據光纖中背向回波時間及傳輸速度確定。（3）技術優勢①采用分布式光纖測溫技術代替傳統人工測溫技術，具有技術創新性。實時自動測溫代替了人工手動測溫；無限、高密度測溫點代替了傳統稀疏測溫點；遠程在線監測及數據代替人工現場監測。②分布式光纖測溫技術在嚴寒地區冬季測溫具備可行性，即使在我國東北冬季氣溫達到-25℃時仍能正常精確測溫。③分布式測溫光纖埋設方法為普通光纖開槽埋設及鎧裝光纖U形扣固定直接埋設。④對大體積混凝土越冬保溫進行了實時遠程在線監測，監測范圍覆蓋廣，時間及空間監測密度大。在時間上，每隔幾秒鐘即可進行一次測溫；在空間上，測溫光纖覆蓋整個大體積混凝土越冬面，進行全方位保溫效果監測。

四、常規和先進的檢測方法相結合確保工程質量可靠

1.高噴防滲墻質量檢測

①常規檢測：高噴灌漿試驗性生產結束28天后，采取開挖尺量的方式檢測高噴防滲墻的厚度、形狀、連接形式、噴射長度、強度等都符合設計要求，注水試驗檢測發現局部有滲水現象。②為了保證檢測效果的真實性、可靠性，委托黃河勘測規劃設計有限公司工程物探研究院對防滲墻的質量進行檢測，針對不同的地質情況采用瞬變電磁法和高密度電法對試驗性生產防滲墻的防滲效果進行檢測，結果同鉆孔注水試驗基本一致。瞬變電磁法檢測在高程336～342m范圍間存在滲漏點，在高程334～342m范圍間存在滲漏風險。高密度電法探測，在樁號0+520～0+700m區段342m高程以下、樁號0+350～0+405m和0+430～0+475m區域高程342～345m之間位置有滲漏點。

2.防滲墻的質量檢測

①常規檢測：防滲墻厚度、深度檢測、防滲效果（光學成像檢測）、防滲墻強度、防滲墻滲透系數的檢測根據《水利工程質量檢測技術規程》等相關規范要求進行。防滲墻體完整性（連續性）檢測（普查法）使用地質雷達進行全斷面掃描檢測，對斷層破碎帶超深部位輔助以跨孔聲波檢測。②CT彈性波全面檢測防滲墻完整性檢測抽檢方法設計為“一孔激發、另一孔接收，炮點距、檢波器點距均為0.5m”為1個檢測剖面的彈性波CT檢測系統。③完整性CT成像檢測儀器設備：由于彈性波CT檢測孔間距達20m，塑性混凝土對聲波衰減較快，因此使用電火花震源和地震儀。彈性波激發使用大功率HX-DHH電火花震源，彈性接收使用24通道的工程地震儀，配置24道壓電式檢波器串，檢波器道間距為1m，檢波串長度應大于60m。在彈性波CT檢測前應使用測斜儀測量鉆孔的垂直度。電火花震源通過瞬間將水汽化形成氣泡沖擊波，故不會對防滲墻造成損傷。④完整性CT成像檢測原理。彈性波CT是利用位于同一平面上的鉆孔，由其中一只鉆孔激發彈性波，另一只鉆孔接收彈性波，在兩邊之間作出大量交叉的彈性波射線，讀取各彈性波射線的初至時間，把每一條射線的激發點坐標、接收點坐標和地震波初至時間輸入計算機，使用彈性波CT專用處理軟件，將斷面之間劃分為M×N個混凝土小單元，經計算機多次迭代擬合運算，得到斷面上各混凝土單元的彈性波速度，作出聲速等值線圖和色譜圖。根據斷面上彈性波速度及分布評價混凝土的質量，判斷內部缺陷混凝土及位置。經常規和先進的檢測手段檢測，壩基防滲墻的各項參數均滿足設計及規范要求，為該工程的驗收提供了科學、可靠、完整的依據。

參考文獻：

[1]趙善國,趙玉杰,王東東.CT彈性波檢測在塑性混凝土防滲墻中的應用[J].黑龍江水利科技，2014(2).

作者：朱順強 王新民 韋哲 單位：河南省前坪水庫建設管理局