水庫(kù)泄洪設(shè)施中大體積混凝土檢測(cè)分析

周 旭

（肇慶市水利水電工程質(zhì)量檢測(cè)站,廣東 肇慶 526040）

1 工程檢測(cè)目標(biāo)

1.1 工程概況

孔江水庫(kù)溢洪道位于主壩左側(cè),由引水段、閘室段、陡槽段和消力池段組成。溢洪道控制堰為寬頂堰,堰頂有閘門(mén)控制,堰頂高程為24.5 m,堰頂寬8.0 m,堰頂后接1∶12.5混凝土陡坡段,陡坡段長(zhǎng)151.02 m,采用0.4 m厚C25混凝土護(hù)底,兩岸邊墻為M7.5漿砌石擋墻；消力池采用底流消能方式,消力池長(zhǎng)11.5 m,池深1.2 m,采用0.4 m厚C25混凝土護(hù)底；海漫段長(zhǎng)21.0 m,采用0.5 m厚干砌石護(hù)底；寬頂堰上設(shè)一扇平面鋼閘門(mén),閘門(mén)寬8.0 m,高2.0 m,雙吊點(diǎn)起吊,啟閉機(jī)采用QPQ2×10 t型號(hào),電動(dòng)機(jī)為Y160 L-6型號(hào),共一套；閘門(mén)頂部設(shè)有啟閉室,閘門(mén)下游設(shè)有交通橋,交通橋?yàn)殇摻罨炷亮喊褰Y(jié)構(gòu)。

1.2 溢洪道檢測(cè)項(xiàng)目

①結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度（回彈法）：溢洪道左側(cè)岸墻1組、溢洪道右側(cè)翼墻1組、溢洪道底板1組、閘門(mén)底板1組；②結(jié)構(gòu)混凝土碳化深度：溢洪道左側(cè)岸墻3點(diǎn)、溢洪道右側(cè)翼墻3點(diǎn)、溢洪道底板3點(diǎn)、閘門(mén)底板3點(diǎn)；③探地雷達(dá)檢測(cè)。

2 檢測(cè)方法分析

2.1 結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度檢測(cè)

2.1.1 采用鉆芯法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度

（1）將混凝土芯樣,截取為長(zhǎng)徑比（長(zhǎng)度與直徑的比值）為1.0的試件,測(cè)定抗壓強(qiáng)度,每組三個(gè)試件。從混凝土建筑物中鉆取芯樣時(shí),芯樣的直徑不應(yīng)小于骨料最大粒徑的三倍。如難以滿(mǎn)足要求,芯樣的直徑至少應(yīng)大于骨料最大粒徑的兩倍。芯樣不應(yīng)含有鋼筋。

（2）將試樣兩端在磨石機(jī)上磨平,亦可用水泥凈漿、水泥砂漿、聚合物水泥砂漿、環(huán)氧膠泥、硫磺膠泥等找平,漿體找平層厚度不應(yīng)大于1.5 mm,砂漿找平層厚度不應(yīng)大于5 mm,找平層厚度計(jì)入試件高度。端面平整度偏差不應(yīng)大于直徑的0.1%,兩端面與中軸線(xiàn)的垂直度偏差不應(yīng)大于1°。試件四周不應(yīng)有縮頸、鼓肚或其他缺陷（如裂縫等)。

（3）在試件側(cè)面不同位置量測(cè)長(zhǎng)度兩次（準(zhǔn)確至1mm,下同）,取二個(gè)測(cè)值的平均值作為試件的長(zhǎng)度。在試件中部量測(cè)直徑兩次（兩次測(cè)量方向相垂直）,取二個(gè)測(cè)值的平均值作為試件的直徑。

（4）抗壓強(qiáng)度按照公式計(jì)算,以三個(gè)試件測(cè)值的平均值作為試驗(yàn)結(jié)果（修約間隔0.1 MPa）。

式中：fc為抗壓強(qiáng)度,MPa；P為破壞荷載,N；D為試件直徑,mm。

（5）將長(zhǎng)徑比為1.0的芯樣試件抗壓強(qiáng)度換算成150 mm×150 mm×150 mm立方體的抗壓強(qiáng)度,應(yīng)按照公式計(jì)算（修約間隔0.01 MPa）。

式中：fcc為立方體的坑壓強(qiáng)度,MPa；fc為長(zhǎng)徑比為1.0的芯樣試件抗壓強(qiáng)度,MPa；A為換算系數(shù),見(jiàn)表1。

2.1.2 采用回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度

（1）確定測(cè)區(qū)及檢測(cè)面要具有代表性,測(cè)區(qū)的面積不宜大于0.04 m2,確保檢測(cè)面清潔、平整。

（2）每一測(cè)區(qū)讀取16個(gè)回彈值,按照規(guī)程要求剔除3個(gè)最大值和3個(gè)最小值,取余下的10個(gè)回彈值按下式取平均值：

式中：Rm為測(cè)區(qū)平均回彈值,精確至0.1；Ri為第i 個(gè)測(cè)點(diǎn)的回彈值。

（3）根據(jù)求得的測(cè)區(qū)平均回彈值,結(jié)合有代表性位置的混凝土碳化深度值,求得該測(cè)區(qū)的混凝土強(qiáng)度換算值,相當(dāng)于被測(cè)構(gòu)件的測(cè)區(qū)在該齡期下的混凝土抗壓強(qiáng)度值。

2.1.3 混凝土碳化深度檢測(cè)

混凝土碳化深度值測(cè)量位置選擇要有代表性的,測(cè)點(diǎn)代表數(shù)不小于構(gòu)件測(cè)區(qū)數(shù)的30%,其平均值為該區(qū)碳化深度值。碳化深度值極差大于2.0 mm時(shí),在每一測(cè)區(qū)測(cè)量。

測(cè)量采用沖擊電鉆,在測(cè)區(qū)表面鉆孔,孔徑16 mm,深60 mm～70 mm。除凈孔洞中粉末和碎屑后,用濃度為1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞內(nèi)壁邊緣,當(dāng)已碳化與未碳化界線(xiàn)清楚時(shí),再測(cè)量交界面到表面垂直距離,≥3次取平均值,精確度0.5 mm。碳化深度為0.4 mm時(shí),按無(wú)碳化處理。

2.2 鋼筋銹蝕程度檢測(cè)

采用KON-XSY型鋼筋銹蝕儀。測(cè)區(qū)布置,在構(gòu)件布置若干測(cè)區(qū),面積不大于5 m×5 m,在測(cè)區(qū)內(nèi)布置網(wǎng)格,網(wǎng)格間距在100 mm～500 mm之間,網(wǎng)格上交叉點(diǎn)應(yīng)為電位測(cè)點(diǎn)。在測(cè)區(qū)表面噴灑水或適量加液態(tài)洗滌劑的導(dǎo)電溶液,使混凝土充分浸潤(rùn)。測(cè)試類(lèi)型：梯度測(cè)試,測(cè)點(diǎn)間距：X=20 cm,Y=20 cm,電位值范圍：0～86 mV,平均電位值：39 mV。當(dāng)電位水平大于-200 mV時(shí),不發(fā)生銹蝕的概率＞90%；當(dāng)電位水平介于-200 mV～-350 mV時(shí),鋼筋發(fā)生銹蝕狀況不確定；當(dāng)電位水平小于-350 mV時(shí),鋼筋發(fā)生銹蝕的概率＞90%,見(jiàn)表2。

表2 半電池電位值評(píng)價(jià)鋼筋銹蝕性狀的判據(jù)

2.3 地質(zhì)雷達(dá)勘探檢測(cè)

2.3.1 地質(zhì)雷達(dá)天線(xiàn)和測(cè)量方式選擇

地質(zhì)雷達(dá)的探測(cè)深度和分辨率也是一對(duì)矛盾體,高頻天線(xiàn)可以獲得較高的分辨率,但探測(cè)深度較淺,低頻天線(xiàn)可以探測(cè)較深的深度,但分辨率低。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,本次檢測(cè)選用中心頻率為250 MHz的雷達(dá)天線(xiàn)疊加次數(shù)16次,時(shí)窗100 ns。

2.3.2 地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)處理

（1）數(shù)據(jù)傳輸：利用傳輸軟件將地質(zhì)雷達(dá)主機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)。

（2）原始數(shù)據(jù)預(yù)處理：包括水平比例、距離和表面歸一化、靜校正、零位校準(zhǔn)、增益恢復(fù)等。

（3）數(shù)據(jù)處理：垂直和空間濾波、預(yù)測(cè)反褶積、二維常數(shù)和速度變量偏移等。

（4）結(jié)果反演解釋?zhuān)航Y(jié)合地質(zhì)資料對(duì)雷達(dá)剖面數(shù)據(jù)進(jìn)行交互式物探地質(zhì)解釋。

3 溢洪道檢測(cè)

3.1 結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度、碳化深度（回彈法）

采用回彈法進(jìn)行當(dāng)前齡期下混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè),本次檢測(cè)溢洪道4個(gè)部位,結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 溢洪道混凝土強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

本次檢測(cè)結(jié)果：溢洪道右側(cè)翼墻混凝土強(qiáng)度推定值為26.4 MPa,碳化深度為17.0 mm；溢洪道左側(cè)岸墻混凝土強(qiáng)度推定值為19.5 MPa,碳化深度為18.0 mm；溢洪道底板混凝土強(qiáng)度推定值為26.6 MPa,碳化深度為15.5 mm；閘室底板混凝土強(qiáng)度推定值為25.2 MPa,碳化深度為12.0 mm。溢洪道為露天環(huán)境,環(huán)境類(lèi)別為二類(lèi),滿(mǎn)足環(huán)境類(lèi)別為二類(lèi)的配筋混凝土最低強(qiáng)度等級(jí)為C25的要求,溢洪道左側(cè)岸墻不滿(mǎn)足環(huán)境類(lèi)別為二類(lèi)的配筋混凝土最低強(qiáng)度等級(jí)為C25的要求。

3.2 混凝土鋼筋銹蝕程度

采用KON-XSY型鋼筋銹蝕儀檢測(cè)。測(cè)試類(lèi)型：電位測(cè)試,測(cè)點(diǎn)間距：X=20 cm,Y=20 cm。本次檢測(cè)抽取溢洪道4個(gè)部位,進(jìn)行鋼筋銹蝕檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4～表7。

表4 溢洪道右側(cè)翼墻鋼筋銹蝕程度檢測(cè)結(jié)果 單位：mV

表5 溢洪道左側(cè)岸墻鋼筋銹蝕程度檢測(cè)結(jié)果 單位：mV

表6 溢洪道底板鋼筋銹蝕程度檢測(cè)結(jié)果 單位：mV

本次檢測(cè)結(jié)果：溢洪道右側(cè)翼墻構(gòu)件共檢測(cè)30個(gè)測(cè)點(diǎn),其中電位水平（mV）＞-200為12點(diǎn),占總數(shù)40%；電位水平（mV）-200～-350為18點(diǎn),占總數(shù)60%；電位水平（mV）＜-350為0點(diǎn),占總數(shù)0%。由上述檢測(cè)結(jié)果可得電位水平（mV）-200～-350為18點(diǎn),占總數(shù)60%,依據(jù)JGJ/T152-2019《混凝土中鋼筋檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》表7.4.2半電池電位值評(píng)價(jià)鋼筋銹蝕性狀的判據(jù),判定溢洪道右側(cè)翼墻鋼筋銹蝕性狀不確定。

檢測(cè)結(jié)果：溢洪道右側(cè)翼墻構(gòu)件共檢測(cè)30個(gè)測(cè)點(diǎn),其中電位水平（mV）＞-200為20點(diǎn),占總數(shù)70%；電位水平（mV）-200～-350為9點(diǎn),占總數(shù)30%；電位水平（mV）＜-350為0點(diǎn),占總數(shù)0%。由上述檢測(cè)結(jié)果可得電位水平（mV）＞-200為20點(diǎn),占總數(shù)70%,依據(jù)《混凝土中鋼筋檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 152-2019）表7.4.2半電池電位值評(píng)價(jià)鋼筋銹蝕性狀的判據(jù),判定溢洪道左側(cè)岸墻鋼筋不發(fā)生銹蝕的概率＞90%。

本次檢測(cè)結(jié)果：溢洪道底板構(gòu)件共檢測(cè)30個(gè)測(cè)點(diǎn),其中電位水平（mV）＞-200為18點(diǎn),占總數(shù)60%；電位水平（mV）-200～-350為12點(diǎn),占總數(shù)40%；電位水平（mV）＜-350為0點(diǎn),占總數(shù)0%。由上述檢測(cè)結(jié)果可得電位水平（mV）＞-200為18點(diǎn),占總數(shù)60%,依據(jù)《混凝土中鋼筋檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 152-2019）表7.4.2半電池電位值評(píng)價(jià)鋼筋銹蝕性狀的判據(jù),判定溢洪道底板鋼筋不發(fā)生銹蝕的概率＞90%。

檢測(cè)結(jié)果：溢洪道底板構(gòu)件共檢測(cè)30個(gè)測(cè)點(diǎn),其中電位水平（mV） ＞-200為12點(diǎn),占總數(shù)40%；電位水平（mV）-200～-350為18點(diǎn),占總數(shù)60%；電位水平（mV）＜-350為0點(diǎn),占總數(shù)0%。由上述檢測(cè)結(jié)果可得電位水平（mV）-200～-350為18點(diǎn),占總數(shù)60%,依據(jù)《混凝土中鋼筋檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 152-2019）表7.4.2半電池電位值評(píng)價(jià)鋼筋銹蝕性狀的判據(jù),判定溢洪道底板鋼筋銹蝕性狀不確定。

3.3 地質(zhì)雷達(dá)現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)情況及成果分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況,本次檢測(cè)在多彩科技園路面停車(chē)場(chǎng)道路進(jìn)行,由北往南方向布置2條測(cè)線(xiàn),地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)成果見(jiàn)表8。

4 結(jié)論

結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度、碳化深度（回彈法）：溢洪道右側(cè)翼墻混凝土強(qiáng)度推定值為26.4 MPa,碳化深度為17.0 mm；溢洪道左側(cè)岸墻混凝土強(qiáng)度推定值為19.5 MPa,碳化深度為18.0 mm；溢洪道底板混凝土強(qiáng)度推定值為26.6 MPa,碳化深度為15.5 mm；閘室底板混凝土強(qiáng)度推定值為25.2 MPa,碳化深度為12.0 mm。溢洪道為露天環(huán)境,環(huán)境類(lèi)別為二類(lèi),依據(jù)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 191-2008）第3.3.4條,滿(mǎn)足環(huán)境類(lèi)別為二類(lèi)的配筋混凝土最低強(qiáng)度等級(jí)為C25的要求,溢洪道左側(cè)岸墻不滿(mǎn)足環(huán)境類(lèi)別為二類(lèi)的配筋混凝土最低強(qiáng)度等級(jí)為C25的要求。

混凝土鋼筋銹蝕程度：采用KON-XSY型鋼筋銹蝕儀檢測(cè)。測(cè)試類(lèi)型：電位測(cè)試,測(cè)點(diǎn)間距：X=20 cm,Y=20 cm。本次檢測(cè)抽取溢洪道4個(gè)部位,進(jìn)行鋼筋銹蝕檢測(cè)。依據(jù)《混凝土中鋼筋檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 152-2019）表7.4.2半電池電位值評(píng)價(jià)鋼筋銹蝕性狀的判據(jù),判定溢洪道右側(cè)翼墻、溢洪道底板鋼筋銹蝕性狀不確定,溢洪道左側(cè)岸墻、溢洪道底板鋼筋不發(fā)生銹蝕的概率＞90%。