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用

■劉澤龍

（四川中水成勘院工程勘察有限責任公司 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用

■劉澤龍

（四川中水成勘院工程勘察有限責任公司 四川成都 610072）

核子儀用于土工材料的密度和濕度檢測已得到行業普遍認可，成為業界的標準檢測方法，在碾壓混凝土大壩壓實度檢測應用中，具有無損、準確、高效及實時等先進優勢。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用情況及碾壓實度檢測的效果。

核子儀嘉陵江亭子口水利樞紐應用質量控制

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995.4m，最大壩高116m，工程量約260萬m3。2011年3月20日，在30#～35#非溢流壩段組織實現了8800 m2大倉施工，共澆筑混凝土27000方，日澆筑最高強度達到12000 m3，達到了國內先進記錄。本工程大壩碾壓混凝土施工具有快速施工和連續上升，大倉面、工序緊，質量控制要求高等特點，為此碾壓混凝土壓實度質量控制中選用了核子儀，對碾壓混凝土實施壓度與濕度進行質量檢測以實現質量控制。

2 核子儀的工作原理

密度測試采用密封的銫-137伽瑪源，利用核子儀中的密度檢測管檢測穿透被檢材料的伽瑪射線。當材料的密度較低，材料吸收的伽瑪射線較少，在一定時間內較多的伽瑪射線就會穿過材料，檢測管的計數將較高，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，在同樣時間內就會有較少的伽瑪射線穿過材料，檢測管的計數將較低。伽瑪射線在被測材料中的穿透、反射和被吸收等行為只與被測材料中的組成成分的所有原子的原子核的質量相關。即：核子儀測量的總密度實際是單位體積的土工材料總的原子量，只有當被測材料的總的原子量發生變化時，核子儀的檢測結果才相應地發生變化。

濕度測試采用镅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。被測材料中的濕度越高，水分含量就越高，氫原子就越多，當中子射線穿過時，將產生更多的低能中子。同樣的原因，當被測材料較干時，產生的低能中子數目就較少。儀器中的濕度檢測管只檢測低能中子。低能中子計數越高，表示被測材料的濕度越高；反之，低能中子計數越低，表示濕度越低。

核子儀在進行密度和水分測量時，分別使用不同的放射源，不同的射線接受器，不同的數據計算系統，所以密度和水分兩個檢測系統相互獨立，其檢測數據也互不影響。

3 核子儀的優點

核子儀與灌沙法或其它破壞性檢測方法相比較，其優點主要包括：

3.1 無損性

核子儀在碾壓混凝土施工現場檢測過程中只需要鉆一個直徑為20毫米的檢測孔。這樣小的孔不需要修補。對于灌沙法的檢測，需要挖一個直徑為150毫米的洞，這樣大的洞必需回填修補。

3.2 準確性

核子儀對位于放射源與探測器之間的材料總重量進行響應，檢測不受被檢測材料中的化學的、礦物的或質地成分的影響。無論材料是否均勻，或顆粒是粗是細，檢測非常正確。操作員每天用標準計數塊進行標準計數，以檢測儀器的校準狀況和檢測功能。

3.3 檢測速度

核子儀簡單和安全的操作一次儀器檢測的全部過程耗時約3～5分鐘，相對于灌沙法或取芯法大約30分鐘完成一次檢測，核子儀允許進行更多的檢測并對項目的質量進行統計分析。儀器進行檢測只需要最低限度的指令，儀器自動計算和顯示檢測結果。不同于灌沙法檢測，高濕度和施工設備的震動不會影響在附近的核子儀的準確性。

3.4 “實時”性

檢測結果可以立即對是否需要增加碾壓進行指導，可以幫助及時調整施工方法以保證壓實度質量控制。

4 工程應用

嘉陵江亭子口水利樞紐工程碾壓混凝土碾壓層厚為30cm，三級配碾壓混凝土壓實度質量控制標準為不小于97%。

在碾壓混凝土施工過程中，每層碾壓作業結束后，壓實度控制核子密度檢測采用3道程序把關：

（1）施工單位按照每200m2布置一個檢測點以網格狀布置進行自檢。所測數據低于設計指標時，立即復測，找出原因，并立即采取復碾等處理措施。

（2）現場監理根據施工現場實際情況指定位置布置測點進行檢測。

（3）檢測中心（代表業主）按照20%比例抽檢對施工單位自檢成果進行復核。

30#～35#非溢流壩段8800 m2大倉EL363m～EL366m碾壓混凝土施工壓實度施工單位自檢完成10層443點，檢測中心抽檢完成10層85點，施工自檢數據成果表明，現場壓實度主要集中在97.7%～99.9%之間，復核數據與施工單位自檢數據差值在±0.1范圍以內。檢測成果見下表。

30#～35#壩段碾壓倉混凝土密實度檢測成果統計表

5 結束語

核子儀應用于亭子口水利樞紐工程碾壓混凝土壓實度質量檢測，為施工過程中質量控制及時提供數據，取得了良好效果，2011年10月22日，在35#壩段EL404m平臺成功取得18.88m的碾壓混凝土超長芯樣，創造了國內天然骨料碾壓混凝土取芯長度的記錄，創造了國際天然骨料碾壓混凝土取芯長度新記錄。

因此，在碾壓混凝土施工中，利用核子儀作為檢測手段，可快速、準確、有效輔助現場碾壓密實度質量控制，以保證施工質量。

[1]核子水分-密度儀現場測試規程 [S].

[2]核子密度/濕度測試儀操作手冊。CPN國際公司 [Z].

TU375[文獻碼]B

1000-405X（2015）-11-171-1