前坪水库工程质量控制管理措施与实践

朱顺强，王新民，韦 哲

（河南省前坪水库建设管理局，450000，郑州)

前坪水库位于淮河流域沙颍河支流北汝河上游，是国家172 项重点水利工程之一。 前坪水库主坝为黏土心墙砂卵石坝，坝顶长818.0 m,坝顶高程423.50 m，坝顶设高l.2 m 钢筋混凝土防浪墙，墙顶高程为424.70 m，最大坝高90.0 m，坝顶宽度10.0 m,坝顶采用沥青混凝土路面。

一、质量管理控制措施

根据 《水利工程质量管理规定》要求，项目法人根据工程特点采取如下措施进行工程质量控制管理：

①工程开工前，向水利工程质量监督机构办理工程质量监督手续，明确质量管理机构、编写质量管理制度及体系文件。

②通过招标投标选择勘察设计、施工、监理以及重要设备材料供应等单位并实行合同管理，在合同文件中有工程质量条款，明确图纸、资料、工程、材料、设备等的质量标准及合同双方的质量责任。

③组织设计和施工单位进行设计交底， 施工中对工程质量进行检查，工程完工后，及时组织有关单位进行工程质量验收、签证。

④项目法人建立健全工程质量管理体系；勘察、设计单位建立健全质量服务体系，健全勘察、设计文件的审核、会签、批准制度；施工单位建立健全施工质量保证体系， 加强施工过程质量控制， 对水利工程的施工质量负责；监理单位建立健全质量控制体系。

⑤严格开展施工自检、监理平行检测、跟踪检测,项目法人委托具有资质的第三方机构检测。

⑥落实“四个责任制”，即从业单位质量主体责任制、从业单位领导人责任制、从业人员责任制、质量终身责任制。

⑦加强质量风险管理。 对质量风险做到早发现、早预警、早研判、早处置，有效预防、及时控制和消除水利工程质量事故的危害。

⑧坚持“四不放过”原则，做好事故问题处理工作。

⑨严格项目法人质量考核工作和对各参建单位的考评工作。

二、清单责任制的管理控制

前坪水库工程涉及的主要建筑物为大坝、溢洪道、泄洪洞、输水洞电站等，重要隐蔽和关键部位工程甚多，质量控制管理尤为重要。 在工程施工前项目法人会同监理单位制定责任清单，实行跟踪管理。以溢洪道闸室段堰面抗冲耐磨混凝土浇筑为例说明：

①施工前项目法人会同监理单位制定工程施工的责任清单，清单内容可根据工程实际情况适当增减。

②每道工序施工时，由建管和监理单位分别派相关技术人员进行现场旁站监督，发现并记录施工过程中出现的各种影响质量的问题。

③施工单位负责具体实施问题整改，完成后由建管、监理单位联合进行验收， 合格后方可进入下道工序，否则继续整改至合格。

通过对工序施工的层层把关和监督，各单位切实履行相应的职责并执行彻底，重要隐蔽和关键部位工程施工完成后未发生质量责任事故。

三、发明专利及新技术应用管理

前坪水库工程在实施过程中大量使用国家发明专利、实用新型发明专利和新技术。 在大坝填筑中使用清华大学“无人驾驶筑坝技术”国家发明专利，泄洪洞、溢洪道、输水洞石方开挖中使用 “复合反射聚能与缓冲消能装置”实用新型专利，溢洪道、泄洪洞等大体积混凝土浇筑中采用北京航空航天大学“分布式光纤测温”技术等，对工程的质量控制起着决定性作用。

1.应用“无人驾驶筑坝技术”国家发明专利

①无人驾驶碾压系统由GPS 基站、通信中继站、远程监控中心、无人驾驶碾压机等主要部分构成，确定碾压区域之后， 采集碾压区域4 个角点坐标，输入到控制系统里， 下发给碾压机，碾压机自动分片区、自动规划轨道、按设置的施工参数自动执行碾压任务。

②在计算机中先创建碾压层，形成大坝三维模型； 碾压过程中可自动生成碾压轨迹图、碾压高程图、碾压效果图等；系统具备回放功能（可以查看之前碾压的任意一层资料， 可以细化到第几遍、第几条，轨迹可以调整播放速度）、打印功能（碾压完成后可以自动生成文字资料（层数、面积、桩号、偏距、碾压参数、压路机信息、碾压高程信息、压实质量信息等）和各个图示资料（碾压层创建、碾压作业区、轨迹图、高程图、效果图等）；可同时开展3 个碾压区域作业， 满足大坝不同填筑区域同时作业要求；实时3D 显示大坝整体填筑形象进度、碾压区域施工进度、碾压机运行轨迹、碾压区域施工质量。

③系统电子资料永久保存，和纸质资料相互映照，在后期管理中便于查找和调阅，使用方便快捷，省去纸质资料查找的烦琐程序和工作量。

2.应用“分布式光纤测温”技术

（1）系统介绍

前坪水库溢洪道大体积混凝土工程应用四通道DTS 光纤测温主机与分布式光纤测温数据采集与分析软件。 该系统能够探测出光纤上任意点的温度变化，根据数据智能分析，实现真正分布式测量， 将光纤埋入混凝土内部， 可实时监控混凝土内部的温升或温降，提供混凝土内部的温度状态，与仿真结果对比分析， 方便根据施工现场的多变性调整模型参数。 该技术利用光时域反射及光纤散射的温度效应来进行自动化温度监测， 测温数据存储在硬盘中， 显示器用来显示不同时刻光纤上每一点的温度值。 利用熔接机将测温光缆与DTS 主机上的尾纤相连，整个系统就构成了一个整体。将光缆埋入预定位置， 就可在监控室对混凝土温度变化进行实时监控。

（2）工作原理

DTS 光纤测温仪根据光在光纤中传输可以后向散射光波的原理，通过发射器发射一定波宽和能量的激光脉冲到光纤中，传播时产生的向后散射的受到散射点的温度影响而改变状态的光波被分解和解调后， 输入DTS 信号处理系统，经过处理分析，测温主机界面显示出温度信号，信号位置可以根据光纤中背向回波时间及传输速度确定。

（3）技术优势

①采用分布式光纤测温技术代替传统人工测温技术，具有技术创新性。实时自动测温代替了人工手动测温；无限、 高密度测温点代替了传统稀疏测温点； 远程在线监测及数据代替人工现场监测。 ②分布式光纤测温技术在严寒地区冬季测温具备可行性，即使在我国东北冬季气温达到-25℃时仍能正常精确测温。 ③分布式测温光纤埋设方法为普通光纤开槽埋设及铠装光纤U 形扣固定直接埋设。 ④对大体积混凝土越冬保温进行了实时远程在线监测，监测范围覆盖广，时间及空间监测密度大。 在时间上，每隔几秒钟即可进行一次测温；在空间上，测温光纤覆盖整个大体积混凝土越冬面，进行全方位保温效果监测。

四、常规和先进的检测方法相结合确保工程质量可靠

1.高喷防渗墙质量检测

①常规检测：高喷灌浆试验性生产结束28 天后， 采取开挖尺量的方式检测高喷防渗墙的厚度、 形状、连接形式、喷射长度、强度等都符合设计要求，注水试验检测发现局部有渗水现象。

②为了保证检测效果的真实性、可靠性，委托黄河勘测规划设计有限公司工程物探研究院对防渗墙的质量进行检测，针对不同的地质情况采用瞬变电磁法和高密度电法对试验性生产防渗墙的防渗效果进行检测，结果同钻孔注水试验基本一致。 瞬变电磁法检测在高程 336～342 m 范围间存在渗漏点，在高程334～342 m 范围间存在渗漏风险。高密度电法探测，在桩号 0+520～0+700 m 区段 342 m 高程以下、 桩号 0+350～0+405 m 和 0+430～0+475 m 区域高程 342～345 m 之间位置有渗漏点。

2.防渗墙的质量检测

①常规检测：防渗墙厚度、深度检测、防渗效果（光学成像检测）、防渗墙强度、 防渗墙渗透系数的检测根据《水利工程质量检测技术规程》等相关规范要求进行。防渗墙体完整性（连续性）检测（普查法）使用地质雷达进行全断面扫描检测， 对断层破碎带超深部位辅助以跨孔声波检测。

②CT 弹性波全面检测防渗墙完整性检测抽检方法设计为 “一孔激发、另一孔接收，炮点距、检波器点距均为0.5 m”为1 个检测剖面的弹性波CT 检测系统。

③完整性CT 成像检测仪器设备：由于弹性波CT 检测孔间距达20 m，塑性混凝土对声波衰减较快，因此使用电火花震源和地震仪。 弹性波激发使用大功率HX-DHH 电火花震源，弹性接收使用24 通道的工程地震仪，配置24 道压电式检波器串，检波器道间距为1 m， 检波串长度应大于60 m。 在弹性波CT 检测前应使用测斜仪测量钻孔的垂直度。 电火花震源通过瞬间将水汽化形成气泡冲击波，故不会对防渗墙造成损伤。

④完整性CT 成像检测原理。 弹性波CT 是利用位于同一平面上的钻孔， 由其中一只钻孔激发弹性波，另一只钻孔接收弹性波，在两边之间作出大量交叉的弹性波射线，读取各弹性波射线的初至时间，把每一条射线的激发点坐标、接收点坐标和地震波初至时间输入计算机，使用弹性波CT专用处理软件， 将断面之间划分为M×N 个混凝土小单元，经计算机多次迭代拟合运算，得到断面上各混凝土单元的弹性波速度，作出声速等值线图和色谱图。 根据断面上弹性波速度及分布评价混凝土的质量，判断内部缺陷混凝土及位置。

经常规和先进的检测手段检测，坝基防渗墙的各项参数均满足设计及规范要求，为该工程的验收提供了科学、可靠、完整的依据。