附加质量法检测技术在观景口大坝检测中的研究与应用

张耀屹，李彩新

（重庆市正源水务工程质量检测技术有限责任公司，401120，重庆）

一、附加质量法检测技术应用背景

1.工程建设进度的迫切性

2017年2月，根据观景口水利枢纽工程建设的要求，在本年度汛期来临之前，大坝须填至265 m，达到度汛高程。此时若使用传统的原位检测方法，则无法确保在汛期来临前顺利完成坝体填筑。经参建各方研究，决定引进附加质量法检测技术这一成熟的快速检测方式，以提高现场检测速度，满足工程抢度汛的进度要求。这是重庆市水利行业在大坝检测中第一次使用附加质量法检测大坝填筑工程的质量。

2.传统检测方法的局限性

水利水电工程中有多种检测填筑工程质量的方法，各种方法的技术手段各有特点，附加质量法与传统土石方填筑工程原位密度检测方法的优缺点比较见表1。

表1 附加质量法与传统方法优缺点比较

二、附加质量法检测技术

1.理论基础

附加质量法是基于单自由度线弹性无阻尼自由振动理论，通过分析△m（测试附加质量体）与m0（被测试堆石体）产生共振时的固有频率的方法，解析出堆石体的质量与体积，从而求出被测试堆石体的密度。

2.现场检测工作流程

在某一施工或检测单元碾压完毕后，由委托单位通知检测单位进入施工现场测试部位。一般情况下，检测人员能在1 h内完成现场堆石体原位密度的检测工作。检测前，由委托单位提供测试部位即当前填筑堆石体单元的桩号、高程、碾压施工参数和填筑料类型等资料，并对检测工程量进行确认。施工现场检测完毕后，检测单位及时向委托单位提交检测成果。若检测部位出现不合格情况，及时通知委托单位进行补碾与复测。委托单位应对检测不合格的部位及时进行补碾，补碾范围按实际面积进行控制，补碾后由检测单位进行复测，复测评判合格并由监理单位进行确认后才允许下一层填筑工程施工。

三、附加质量法检测技术在观景口大坝检测中的应用

1.对比分析试验阶段

在填筑工程施工前期，开展附加质量法试验检测和相关技术研究，并同步开展与灌水法（或灌砂法）试验检测对比分析的研究。在进行附加质量法检测观景口大坝填筑质量的同时，同步进行灌水法（或灌砂法）试验，通过与常规方法检测成果进行对比分析并建立相关关系，确定偏差系数，进行检测参数和检测方式的纠偏。

在进行一定时间试验、收集检测数据的基础上，讨论分析并提出大坝堆石体填筑工程施工期快速质量检测方法和检测保证措施，并将该方法应用于观景口大坝填筑施工过程中，达到全面系统控制大坝施工碾压质量的目的。观景口大坝填筑工程各类填筑料前期对比分析结果见表2。

表2 各类填筑料前期对比分析结果

通过不断的试验和检测参数调整，平均相对误差控制在0.8%以内，检测结果说明附加质量检测法在观景口大坝填筑工程中应用是有效和适用的。

2.正常检测试验阶段

（1）检测频率及现场布点

附加质量法检测单元由现场监理工程师指定或由检测项目部检测人员采用随机抽样方法进行布点。检测数量通过测点数方法逐层、分单元加以控制。每个施工单元工程至少保证布置1个检测抽样测点。

现场检测时，每一碾压施工面完成或具备检测条件时即开始检测。为了便于和传统检测方法资料对比，通常在接到施工单位的通知后可先行进行检测。附加质量法现场测试结束后，应及时用沙或石灰对测点做出标识，以便与传统法进行同位置对比。

（2）现场检测工作

采用附加质量法在施工过程中对填筑工程质量进行实时快速检测，协助施工单位控制施工质量，确保观景口大坝坝体填筑进度。现场检测后及时反馈填筑工程检测信息，委托单位对不合格部位及时补碾控制施工质量。

（3）检测成果

对观景口工程混凝土面板堆石坝的坝体垫层料填筑、坝体过渡料填筑、坝体堆石料填筑的主堆石区、次堆石区进行了附加质量法检测，共检测了326个单元合计342个测点，其中坝体垫层料填筑检测了102个单元合计115个点，坝体过渡料填筑检测了102个单元合计103个点，坝体主堆石料填筑检测了76个单元合计78点，坝体次堆石料填筑检测了46个单元合计46点，检测成果统计分析见表3。

表3 检测成果统计分析

从检测成果来看，观景口工程大坝填筑工程检测的326个单元共342个测点，检测结果全部合格。其中，有326个测试点现场一次性检测合格，现场一次性检测合格率为95.3%，有16个测试点位现场检测不合格。检测成果提交现场监理后按要求进行补碾，直到再次检测合格。

（4）成果分析

通过附加质量法实时检测观景口大坝堆石体工程填筑质量，获取了大量关于堆石体内部质量有关信息，在保证施工碾压进度的同时及时发现、处理了大坝堆石体内部缺陷，检测成果较全面地控制了场地施工碾压质量，为施工提供了合理化建议，及时指导施工工艺改进，达到了控制大坝填筑质量的目的。

从检测成果的出具时间上来看，附加质量法更加省时。观景口大坝现场检测过程中，灌水法现场试验需2 h，湿料烘干测含水至少需要8 h，出具最终结果在碾压后11 h，而附加质量法在检测后15 min就能出具现场结果，待委托方及监理确认即可进行下一层的填筑碾压，大大缩短了施工等待时间，加快了工程施工进度。

四、前景与展望

附加质量法是近年来新兴的土石方填筑质量原位检测方法，该检测方法具有测试快速、结果准确、数据实时等特点，可适用于多种不同粒径组成的土石方填筑工程。因此，附加质量法为土石方填筑工程施工提供了一种十分重要、快捷的检测方法和手段。

以附加质量法为基础，创新工程质量管理体系与实施方法，探讨工程管理系统与规模效益的新变化，将是土石方填筑工程质量检测与技术研究的一个重要课题和发展方向。