水工混凝土現(xiàn)場(chǎng)安全檢測(cè)方法與技術(shù)探討

馮良隊(duì)

水工混凝土現(xiàn)場(chǎng)安全檢測(cè)方法與技術(shù)探討

馮良隊(duì)

一、外觀質(zhì)量與缺陷檢測(cè)

1.缺陷類型

混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的外觀質(zhì)量缺陷可劃分為九種：露筋、蜂窩、空洞、夾渣、疏松、裂縫、連接部缺陷、外形缺陷、外表缺陷。

2.檢查方法

（1）裂縫。裂縫檢測(cè)主要是檢查記錄裂縫的寬度、數(shù)量、深度、走向、位置、形態(tài)、分布情況。利用讀數(shù)顯微鏡、裂縫寬度測(cè)試儀、鋼尺等檢測(cè)裂縫的長(zhǎng)度、寬度和間距等，對(duì)尚未穩(wěn)定的裂縫可用千分表、粘貼石膏板等方法監(jiān)測(cè)裂縫發(fā)展情況。對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)的大范圍連續(xù)監(jiān)測(cè)，分布式光纖傳感技術(shù)為隨機(jī)裂縫的檢測(cè)開(kāi)辟了實(shí)現(xiàn)途徑。采用超聲測(cè)缺法量測(cè)裂縫的深度，國(guó)際上對(duì)混凝土裂縫深度（＜50cm） 的超聲波檢測(cè)主要有TC-T0法和英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS4408所述方法。我國(guó)也有相關(guān)研究和應(yīng)用，中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)頒布的標(biāo)準(zhǔn)《超聲法檢測(cè)混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》（CECS21：2000）中有單面平測(cè)法、雙面平測(cè)法、鉆孔對(duì)測(cè)法等；另外還有超聲波首波相位反轉(zhuǎn)法、聲波跨孔法等方法。裂縫檢測(cè)結(jié)果應(yīng)如實(shí)反映裂縫的形態(tài)、分布情況和裂縫周邊混凝土表面狀況，盡可能采用圖形和照片進(jìn)行描述并附文字說(shuō)明。

（2）外部缺陷。層離、剝落或露筋、掉棱、缺角、蜂窩麻面、表面侵蝕、凍融破壞等外部缺陷，一般情況下都產(chǎn)生在混凝土構(gòu)件表面，僅憑肉眼即能觀測(cè)辨別，因此檢查的方法較為簡(jiǎn)單，對(duì)于缺陷的種類也較易識(shí)別。常規(guī)檢測(cè)方法主要有目測(cè)法，輔以鋼尺測(cè)量和錘擊檢查。對(duì)于缺陷的部位和面積以及損傷的程度，要詳細(xì)記錄和描述，可以通過(guò)拍照和攝影的方法進(jìn)行記錄保存，并應(yīng)附有詳盡的文字說(shuō)明。另外也可以采用紅外熱成像儀對(duì)水閘結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂、剝離、滲漏等外部缺陷進(jìn)行快速掃描，進(jìn)行大面積記錄和分析，紅外熱成像法具有對(duì)被測(cè)物體無(wú)影響、檢測(cè)表面溫度反應(yīng)速度快、測(cè)溫范圍寬、精度高等優(yōu)點(diǎn)。

（3）內(nèi)部缺陷。孔洞、夾渣、疏松、連接部缺陷等內(nèi)部問(wèn)題，《水閘安全鑒定規(guī)定》（SL214-98）條文說(shuō)明第1.0.6條推薦水閘混凝土內(nèi)部缺陷檢測(cè)采用超聲法測(cè)試內(nèi)部缺陷，一般需要被測(cè)構(gòu)件具有對(duì)測(cè)面，但水閘工程中邊墩、閘底板、頂板、胸墻等構(gòu)件不具備超聲法的檢測(cè)條件，需采用其他方法檢測(cè)，如沖擊—回波法、混凝土雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)等。

二、混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)

混凝土強(qiáng)度檢測(cè)是混凝土老化病害檢測(cè)的主要指標(biāo)，強(qiáng)度的檢測(cè)結(jié)果可直接通過(guò)計(jì)算判斷結(jié)構(gòu)的安全性。在安全檢測(cè)中，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果正確評(píng)定混凝土的強(qiáng)度是一項(xiàng)很重要的工作。目前，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的方法主要有鉆芯法、回彈法、回彈—超聲綜合法、拔出法、超聲脈沖法及振動(dòng)法等。

1.鉆芯法

鉆芯法是一種半破損的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法，它是采用取芯機(jī)從被檢測(cè)的混凝土結(jié)構(gòu)上直接鉆取圓柱型的混凝土芯樣，根據(jù)芯樣的抗壓試驗(yàn)強(qiáng)度，推定混凝土的抗壓結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。鉆芯法是一種較為直觀、可靠的直接檢測(cè)方法，但它是一種半破損的方法，試驗(yàn)費(fèi)用比較高。水閘作為過(guò)水建筑物，不宜多鉆取芯樣。

2.回彈法

回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度是20世紀(jì)20年代由瑞士工程師Schmiadt發(fā)明的，被我國(guó)大量采用并進(jìn)一步完善。目前回彈法常是非破損檢測(cè)的基本方法之一，通過(guò)回彈儀以一定的動(dòng)能彈擊混凝土表面，根據(jù)回彈值與混凝土抗壓強(qiáng)度的相互關(guān)系，以回彈值作為與強(qiáng)度相關(guān)的指標(biāo)，來(lái)推定混凝土強(qiáng)度。回彈法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、方法簡(jiǎn)便、操作方便、測(cè)試迅速、檢測(cè)效率高、費(fèi)用低廉、只需一個(gè)檢測(cè)面等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于水閘安全檢測(cè)。

3.回彈—超聲綜合法

回彈—超聲綜合法是把回彈法和超聲波法結(jié)合起來(lái)，獲取多種物理參數(shù)，從不同的角度綜合評(píng)價(jià)混凝土強(qiáng)度的方法。超聲與回彈值的綜合，既能反映混凝土的彈性、塑性，又能反映其表層的狀態(tài)及內(nèi)部的構(gòu)造。但在實(shí)際檢測(cè)中，需要建筑物有可進(jìn)行測(cè)試的對(duì)測(cè)面，而水閘的邊墩、底板、頂板等沒(méi)有對(duì)測(cè)面。

回彈法和超聲回彈綜合法屬于無(wú)損檢測(cè)方法，鉆芯法屬于半破損檢測(cè)方法，這三種方法在水閘的應(yīng)用范圍較廣。

三、變形檢測(cè)

變形檢測(cè)的內(nèi)容主要包括構(gòu)件的撓度、結(jié)構(gòu)的傾斜和基礎(chǔ)不均勻沉降等。

混凝土構(gòu)件的撓度可用水準(zhǔn)儀或百分表測(cè)量；結(jié)構(gòu)的傾斜可用經(jīng)緯儀、全站儀或吊錘測(cè)量。

基礎(chǔ)的不均勻沉降檢測(cè)是水閘工程重要的觀測(cè)項(xiàng)目之一。以前一般用光學(xué)水準(zhǔn)儀來(lái)觀測(cè)、讀數(shù)，再經(jīng)過(guò)人工計(jì)算和整理校核，得出各觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)的沉降量，工作量大，計(jì)算容易出錯(cuò)，誤差不易控制。目前，電子水準(zhǔn)儀得到了較快的推廣和應(yīng)用，由儀器完成讀數(shù)、測(cè)量計(jì)算（前后視距、高差、誤差），再通過(guò)后期的軟件資料處理，便可以得到詳細(xì)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

四、鋼筋的配置與銹蝕檢測(cè)

檢測(cè)內(nèi)容主要包括鋼筋間距、保護(hù)厚度、直徑及銹蝕性狀。

鋼筋間距和保護(hù)層厚度一般利用地質(zhì)雷達(dá)或鋼筋探測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)，必要時(shí)要鑿開(kāi)混凝土進(jìn)行驗(yàn)證。所用儀器需符合《混凝土中鋼筋檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T152-2008）中的有關(guān)規(guī)定。

如果因施工質(zhì)量差、工作環(huán)境惡劣或其他原因使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，就會(huì)造成鋼筋的銹蝕，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土保護(hù)層脹裂（產(chǎn)生鐵銹的體積是鋼筋體積的2~4倍）、剝落、鋼筋有效面積削弱等，直接影響結(jié)構(gòu)的承載能力和使用壽命。鋼筋銹蝕是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（或構(gòu)件）最具破壞性的因素之一。鋼筋銹蝕情況，傳統(tǒng)采用混凝土破型、鋼筋銹蝕電位、電阻評(píng)定方法、半電池電位法、交流阻抗法、線性極化法、暫態(tài)技術(shù)等進(jìn)行檢測(cè)。

五、水下檢測(cè)

水下混凝土檢測(cè)一直是一項(xiàng)難度較大的工作，因?yàn)榛炷裂蜎](méi)在水下，肉眼無(wú)法直接觀測(cè)，一些常規(guī)的檢測(cè)項(xiàng)目都難以進(jìn)行。如果采用打圍堰等方法抽干積水檢查，既影響工程正常運(yùn)行，又耗資巨大。目前水下檢測(cè)方法一般為潛水員人工觸摸，這種方法只能是大概的抽樣性的檢測(cè)，所以并不可靠、嚴(yán)謹(jǐn)。如果發(fā)現(xiàn)有破損較大的部位，可以進(jìn)一步進(jìn)行檢測(cè)。檢查部位在閘室內(nèi)，一般采取上游放下檢修門(mén)，下游用檢修鋼圍堰，排凈閘室內(nèi)積水來(lái)檢查；如條件不允許或檢查位置不在閘室內(nèi)，則采取自浮式氣壓沉柜進(jìn)行檢查。

水下成像技術(shù)采用了距離選通技術(shù)，通過(guò)脈沖激光器和選通型光電接收器，調(diào)節(jié)激光束的聚焦?fàn)顟B(tài)（發(fā)散角）來(lái)照射目標(biāo)場(chǎng)景。與我們平常所見(jiàn)空氣中成像技術(shù)不同，水介質(zhì)的特性是強(qiáng)散射效應(yīng)和快速吸收功率衰減，激光器的運(yùn)用從某種程度解決了成像的距離問(wèn)題。在過(guò)去的幾年中，成像距離和圖像質(zhì)量得到了很大程度的提高，這些進(jìn)步都是因?yàn)椴捎昧诵碌某上窦夹g(shù)和激光技術(shù)■

（作者單位：江蘇省淮沭新河管理處223005）