付 磊,高海峰

(浙江省水利河口研究院,浙江 杭州 310020)

1 問(wèn)題的提出

根據(jù)水利部 《水閘安全鑒定管理辦法》 (水建管(2008)214號(hào))文件要求,水閘首次安全鑒定應(yīng)在竣工驗(yàn)收后5年內(nèi)進(jìn)行,以后每10年進(jìn)行一次全面安全鑒定[1]。安全鑒定是水閘結(jié)構(gòu)安全檢查并進(jìn)行安全類(lèi)別評(píng)價(jià),是水閘工程進(jìn)行維修、加固、改建或重建的決策依據(jù)。水閘工程的主體結(jié)構(gòu)常見(jiàn)為混凝土結(jié)構(gòu),在實(shí)際工程中,常見(jiàn)大壩、水閘、橋梁等混凝土結(jié)構(gòu)老化,致使結(jié)構(gòu)承載力下降甚至危及水工建筑物安全[2],因此混凝土結(jié)構(gòu)安全檢測(cè)是進(jìn)行水閘安全鑒定的一項(xiàng)重要工作,現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果是評(píng)價(jià)水閘的重要依據(jù),也是復(fù)核計(jì)算的基礎(chǔ)。

上虞市海涂二號(hào)閘位于上虞市海涂九四丘北堤,曹娥江出口處東側(cè),主要承擔(dān)海涂 91、94、96三丘計(jì)60 km2及梁湖鎮(zhèn)南任片約40 km2排澇任務(wù),對(duì)上虞市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展起到十分重要作用。水閘閘室采用胸墻式閘室結(jié)構(gòu),分為3孔,每孔凈寬6.0 m,混凝土閘門(mén)布置在胸墻內(nèi)側(cè),上部設(shè)置啟閉機(jī)房,閘門(mén)采用卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)啟閉,設(shè)檢修平臺(tái)、檢修門(mén)槽邊設(shè)置工作便橋,公路橋布置在下游側(cè)凈寬7.0 m。上游翼墻結(jié)構(gòu)為灌砌塊石重力墻,墻體外面設(shè)混凝土防滲面板。下游翼墻第1級(jí)墻體采用鋼筋混凝土扶壁式,第2、3、4級(jí)翼墻均為混凝土灌砌塊石重力式擋墻,墻體外面設(shè)混凝土防滲面板。閘底板下游連接混凝土消力池。

上虞市海涂二號(hào)閘建成后經(jīng)過(guò)8 a運(yùn)行,混凝土結(jié)構(gòu)局部開(kāi)裂、變形、破損嚴(yán)重,依據(jù)相關(guān)規(guī)范要求,對(duì)該閘混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全檢測(cè)與分析,為工程復(fù)核計(jì)算與后期維修加固提供技術(shù)依據(jù)。

2 檢測(cè)內(nèi)容及依據(jù)

2.1 檢測(cè)內(nèi)容

(1)外觀質(zhì)量:對(duì)水閘閘室段與上下游連接段混凝土結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量進(jìn)行全面普查,檢查項(xiàng)目包括混凝土表面破損、裂縫、變形等。

(2)混凝土強(qiáng)度與耐久性:對(duì)主要結(jié)構(gòu)部位進(jìn)行抽檢,檢測(cè)內(nèi)容包括混凝土強(qiáng)度、碳化深度、鋼筋保護(hù)層厚度、鋼筋銹蝕狀況等。

2.2 檢測(cè)依據(jù)

檢測(cè)所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范為:①SL 214—98《水閘安全鑒定規(guī)定》;②SL 75—94《水閘技術(shù)管理規(guī)程》;③SL 265—2001《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》;④SL 191—2008《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 ⑤SL 352—2006《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》 ;⑥JGJ/T 23—2011《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》;⑦CECS 03:2007《鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》;⑧上虞市海涂2#閘設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收與運(yùn)行管理等資料。

3 檢測(cè)成果

3.1 外觀質(zhì)量檢測(cè)成果

使用工程檢測(cè)尺、數(shù)顯卡尺、裂縫寬度測(cè)量?jī)x、照相機(jī)等設(shè)備,采用直觀量測(cè)、外觀質(zhì)量描述、拍照及局部打開(kāi)方法檢測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)施工缺陷、破損、裂縫等老化病害情況[3]。

3.1.1 閘 墩

各孔閘墩混凝土結(jié)構(gòu)基本完好,水面線附近混凝土局部砂漿剝落、石子裸露。左邊墩下游側(cè)頂面局部混凝土開(kāi)裂,破損嚴(yán)重。兩側(cè)邊墩與下游翼墻連接處分縫明顯拉開(kāi),拉開(kāi)量達(dá)2.5～3.0 cm。

3.1.2 閘底板

各孔閘底板混凝土結(jié)構(gòu)基本完好,混凝土局部砂漿剝落、石子裸露。

3.1.3 胸墻

各孔胸墻混凝土結(jié)構(gòu)局部砂漿剝落、石子裸露。右孔胸墻下游面有2條斜向裂縫,裂縫長(zhǎng)1.10～1.20 m,寬0.30～0.35mm,有1條垂直裂縫,裂縫長(zhǎng)0.70 m,寬0.25 mm。中孔胸墻下游面有1條垂直裂縫,裂縫長(zhǎng)3.30 m,寬0.35mm。左孔胸墻上游面有3條斜向裂縫,裂縫長(zhǎng)1.35～3.50m,寬0.20～0.25mm。各孔胸墻下游面裂縫分布見(jiàn)圖1。

圖1 胸墻下游面裂縫分布圖

3.1.4 閘 門(mén)

各孔閘門(mén)門(mén)體頂止水部位存在局部混凝土破損,石子裸露。各孔閘門(mén)止水橡皮老化,右孔閘門(mén)左、右兩側(cè)漏水嚴(yán)重,中孔閘門(mén)右側(cè)漏水嚴(yán)重。

3.1.5 啟閉機(jī)房

啟閉機(jī)房明亮、整潔,立柱、樓板混凝土結(jié)構(gòu)基本完好,左側(cè)墻體局部滲水,粉刷層剝落。左側(cè)樓梯臺(tái)階處有1條斜向裂縫,裂縫長(zhǎng)0.30 m,寬1.00 mm。各孔啟閉機(jī)大梁混凝土結(jié)構(gòu)基本完好,局部砂漿剝落、石子裸露。

3.1.6 公路橋

公路橋橋面平整,無(wú)坑洼現(xiàn)象,護(hù)欄結(jié)構(gòu)完好;各孔橋板與排架柱混凝土結(jié)構(gòu)基本完好,局部砂漿剝落、石子裸露;左、右岸橋臺(tái)漿砌塊石擋墻結(jié)構(gòu)基本完好,局部勾縫砂漿剝落,右岸橋臺(tái)底部擋墻滲水明顯;由于基礎(chǔ)沉降,右岸橋臺(tái)底部相連的地面混凝土結(jié)構(gòu)明顯脫開(kāi),脫開(kāi)寬度達(dá)5 cm。

3.1.7 閘室兩岸連接段

閘室與左岸堤身連接處拉開(kāi)約4.0 cm,左岸連接段堤頂塌陷約8.0 cm,堤頂混凝土護(hù)面有1條縱向裂縫,裂縫長(zhǎng)2.15 m,寬10.0 mm,臺(tái)階頂部開(kāi)裂、破損嚴(yán)重,有1條縱向裂縫,裂縫長(zhǎng)2.20 m,寬20.0 mm,臺(tái)階中部墻體有1條斜向裂縫,裂縫長(zhǎng)1.80 m,寬10.0 mm。閘室與右岸堤身連接處拉開(kāi)約3.0 cm,右岸連接段堤身上游擋墻下部混凝土砂漿剝落、石子裸露,鋼筋裸露并嚴(yán)重銹蝕,裸露長(zhǎng)度2.10m,鋼筋銹蝕率約為10%。

3.1.8 翼 墻

翼墻水面線附近局部混凝土砂漿剝落、石子裸露嚴(yán)重。上游左翼墻靠近閘墩處有1條水平向裂縫,裂縫長(zhǎng)1.25 m,寬0.30 mm。上游右翼墻有1條橫向貫穿垂直裂縫,裂縫長(zhǎng)1.20m,寬0.25 mm。上游兩側(cè)翼墻與閘墩連接部位附近地面混凝土塌陷、開(kāi)裂、破損嚴(yán)重,各有1條斜向裂縫,其中右側(cè)地面裂縫長(zhǎng)2.15 m,寬10.0 mm,左側(cè)地面裂縫長(zhǎng)2.00 m,寬8.0 mm。下游左翼墻靠近閘墩處有1條斜向裂縫,裂縫長(zhǎng)1.50 m,寬0.40 mm,翼墻頂面有2條縱向裂縫,裂縫長(zhǎng)1.10～1.60 m,寬 10.0～30.0 mm。下游右翼墻與閘墩連接部位頂面開(kāi)裂、破損、錯(cuò)位嚴(yán)重,錯(cuò)位量達(dá)11.0 cm,與護(hù)坡連接處分縫拉開(kāi)、破損、錯(cuò)位嚴(yán)重,拉開(kāi)約8.0 cm,錯(cuò)位約3.0 cm。

3.1.9 護(hù) 坡

上游兩岸護(hù)坡混凝土結(jié)構(gòu)基本完好,局部砂漿剝落、石子裸露。下游左岸護(hù)坡有12塊混凝土面板塌陷、開(kāi)裂、破損嚴(yán)重,混凝土面板分縫拉開(kāi)約8.0 cm,下游右岸護(hù)坡有8塊混凝土面板塌陷、開(kāi)裂、破損嚴(yán)重。

3.2 混凝土強(qiáng)度與耐久性檢測(cè)成果

3.2.1 混凝土強(qiáng)度

對(duì)上虞市海涂二號(hào)閘閘墩與翼墻采用鉆孔取芯法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度,抽檢閘墩與翼墻混凝土芯樣各1組[4],檢測(cè)成果見(jiàn)表1。對(duì)胸墻、啟閉機(jī)大梁、閘門(mén)、公路橋排架柱與橋板等部位采用回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度,檢測(cè)成果見(jiàn)表2。

表1 鉆芯法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)成果表

表2 回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)成果表

從表1～2可見(jiàn),抽檢的現(xiàn)狀閘墩、翼墻、胸墻等部位混凝土抗壓強(qiáng)度均大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)值且離散性較小,混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。

3.2.2 鋼筋保護(hù)層厚度

對(duì)上虞市海涂二號(hào)閘閘墩、胸墻、啟閉機(jī)大梁等主要部位,采用鋼筋保護(hù)層厚度測(cè)定儀測(cè)定保護(hù)層厚度,部分測(cè)點(diǎn)用沖擊鉆除去表面混凝土量測(cè)鋼筋保護(hù)層厚度作為校核[5]。鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)成果見(jiàn)表3。

表3 鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)成果表 mm

從表3可見(jiàn),抽檢的現(xiàn)狀閘墩、胸墻、公路橋排架柱、公路橋橋板、啟閉機(jī)大梁等部位鋼筋保護(hù)層厚度測(cè)量值滿足現(xiàn)行規(guī)范SL 191—2008規(guī)定的耐久性要求。

3.2.3 混凝土碳化深度

對(duì)上虞市海涂二號(hào)閘閘墩、翼墻、胸墻、啟閉機(jī)大梁等主要部位混凝土碳化深度進(jìn)行檢測(cè),用電錘在抽檢部位打孔,清除孔內(nèi)碎屑與粉末,將濃度為1%的酚酞酒精溶液酒滴孔壁內(nèi),然后用卡尺測(cè)量表面至深度變色的距離即為碳化深度。混凝土碳化深度檢測(cè)成果見(jiàn)表4。

表4 混凝土碳化深度檢測(cè)成果表 mm

從表4成果可見(jiàn),抽檢的現(xiàn)狀各部位混凝土均產(chǎn)生碳化現(xiàn)象,其中閘墩、胸墻與公路橋排架柱混凝土碳化深度相對(duì)略大,其余結(jié)構(gòu)部位混凝土輕微碳化,結(jié)合表3可見(jiàn),各部位混凝土碳化深度均小于實(shí)際鋼筋保護(hù)層厚度,被檢部位混凝土耐久性良好。

3.2.4 鋼筋銹蝕

對(duì)上虞市海涂二號(hào)閘閘墩、胸墻、啟閉機(jī)大梁、公路橋排架等主要部位,采用半電池電位法測(cè)檢測(cè)混凝土中鋼筋銹蝕狀態(tài)。根據(jù)混凝土中鋼筋因銹蝕產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)引起全電池的變化,即電位值的變化評(píng)估鋼筋銹蝕狀態(tài)。鋼筋銹蝕電位測(cè)量與分析使用KON-XSY鋼筋銹蝕測(cè)定儀,鋼筋銹蝕檢測(cè)成果見(jiàn)表5。

表5 混凝土中鋼筋銹蝕檢測(cè)成果表

由表5可見(jiàn),抽檢的閘墩、胸墻、公路橋排架柱與橋板等部位鋼筋狀態(tài)基本完好,局部處于微蝕狀態(tài),結(jié)合表3～4可見(jiàn),被檢部位混凝土耐久性良好。

4 檢測(cè)成果分析

從上虞市海涂二號(hào)閘混凝土結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量檢測(cè)成果可見(jiàn):閘墩、閘底板、閘門(mén)、啟閉機(jī)房、公路橋排架柱與橋板等主體結(jié)構(gòu)混凝土外觀基本完好、水面線附近局部受水流沖刷砂漿剝落、石子裸露。閘室段未見(jiàn)明顯沉降、位移與變形;閘門(mén)存在嚴(yán)重漏水現(xiàn)象;公路橋右岸橋臺(tái)基礎(chǔ)存在明顯沉降、底部擋墻滲水明顯,右岸橋臺(tái)底部與相連混凝土地面明顯脫開(kāi);各孔胸墻下游面均存在裂縫;閘室兩岸連接段堤身存在沉降塌陷現(xiàn)象、與閘室脫開(kāi)明顯、連接段堤頂局部開(kāi)裂、堤身臺(tái)階開(kāi)裂破損嚴(yán)重;翼墻水面線附近混凝土砂漿剝落、石子裸露,墻體存在開(kāi)裂現(xiàn)象,上游兩側(cè)翼墻與閘墩連接部位附近地面混凝土塌陷、開(kāi)裂、破損嚴(yán)重,下游兩岸翼墻與邊墩、護(hù)坡連接部位明顯脫。上游兩岸護(hù)坡混凝土結(jié)構(gòu)基本完好,下游兩岸護(hù)坡混凝土面板大面積塌陷、開(kāi)裂、破損嚴(yán)重。

以上破損部位主要為水閘兩岸連接段與下游側(cè),分析原因,由于水閘地基以及兩側(cè)堤防土質(zhì)以粉土為主,上部結(jié)構(gòu)不可避免會(huì)產(chǎn)生沉降,同時(shí)在水流作用下極易被淘刷、流失,水閘運(yùn)行以來(lái),閘室與上下游、左右岸堤防連接段均產(chǎn)生了不均勻沉降,下游側(cè)破壞現(xiàn)象逐年嚴(yán)重,尤其是2012年8月8日,受臺(tái)風(fēng)“?？庇绊?水閘下游潮位增水明顯,伴隨大風(fēng)大浪,導(dǎo)致閘門(mén)止水損壞,工作橋上的混凝土蓋板被風(fēng)浪卷走,胸墻產(chǎn)生裂縫,下游護(hù)坡大面積坍塌,護(hù)坡后的土體流失掏空。

從上虞市海涂二號(hào)閘主體結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度與耐久性檢測(cè)成果可見(jiàn),主體結(jié)構(gòu)混凝土開(kāi)始產(chǎn)生老化現(xiàn)象,總體上看,現(xiàn)狀混凝土強(qiáng)度大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度值符合設(shè)計(jì)要求,混凝土強(qiáng)度離散性較小,表明混凝土施工質(zhì)量控制較好;現(xiàn)狀混凝土鋼筋保護(hù)層厚度符合規(guī)范要求,混凝土碳化深度小于實(shí)際鋼筋保護(hù)層厚度,鋼筋狀態(tài)基本完好,局部處于微蝕狀態(tài),水閘混凝土結(jié)構(gòu)除受客觀原因破損外,總體上耐久性良好。

5 結(jié) 語(yǔ)

(1)現(xiàn)狀水閘主體結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求,鋼筋保護(hù)層厚度符合規(guī)范要求,碳化深度小于實(shí)際鋼筋保護(hù)層厚度,混凝土結(jié)構(gòu)耐久性良好。

(2)水閘胸墻存在裂縫,建議修補(bǔ)加固;閘門(mén)存在漏水現(xiàn)象,建議對(duì)止水進(jìn)行更換;啟閉機(jī)房墻體局部滲水,粉刷層剝落,公路橋右岸橋臺(tái)底部擋墻滲水明顯,建議維修。

(3)閘室段與左右岸連接段堤防產(chǎn)生了不均勻沉降,連接處脫開(kāi)明顯,堤頂存在開(kāi)裂現(xiàn)象,建議維修加固。

(4)水閘下游翼墻與閘墩、護(hù)坡連接處脫開(kāi)明顯,存在裂縫,下游護(hù)坡混凝土結(jié)構(gòu)損壞嚴(yán)重,建議維修加固,必要時(shí)拆除重建,并做好土體的保護(hù)以防土體流失。

[1]水利部建設(shè)管理司,江蘇省水利廳.SL 214—1998水閘安全鑒定規(guī)定[S].北京:中國(guó)水利水電出版社,1998.

[2]張譽(yù),蔣利學(xué),張偉平,等.混凝土結(jié)構(gòu)耐久性概論 [M].上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社,2003:156-163.

[3]劉超英,付磊.上虞市海涂二號(hào)閘現(xiàn)場(chǎng)安全檢測(cè)與評(píng)價(jià)報(bào)告[R].杭州:浙江省水利河口研究院,2012.

[4]中國(guó)水利水電科學(xué)研究院,南京水利科學(xué)研究院.SL 352—2006水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程[S].北京:中國(guó)水利水電出版社,2006.

[5]姜英波,姜珂.混凝土保護(hù)層厚度檢測(cè)的試驗(yàn)分析 [J].工業(yè)建筑,2006,32(4):68-70.