謝明勇
(新疆巴州水利水電勘測設計院,新疆庫爾勒 841000)
目前許多已建水閘的建設年代久遠,限于當時的技術經(jīng)濟水平,從其設計標準、建設所用的材料,到結構型式等方面都不能滿足現(xiàn)行規(guī)范規(guī)程及水利規(guī)劃標準的要求。多年的運行使用使本身存在的問題日益暴露?!端l安全鑒定規(guī)定》(SL214-98)要求水閘投入運用后每隔15~20年,應進行一次全面安全鑒定。本文以庫塔干渠東干渠水閘混凝土工程現(xiàn)場安全檢測為例,闡述水閘安全檢測的內(nèi)容和結果。
庫塔干渠東干渠(上段)工程地處新疆巴音郭楞蒙古自治州尉犁縣境內(nèi),首端接希尼爾水庫分水閘,尾端接孔雀河阿恰樞紐(孔雀河阿恰龍口)。渠線沿塔里木盆地東北部的庫魯克山山前沖積平原由北向南延伸,最后投入孔雀河阿恰樞紐(孔雀河阿恰龍口)處,全長43.459km。
庫塔干渠東干渠(上段)水閘包括生態(tài)閘(7+000)、生態(tài)閘(15+200)及阿克蘇甫閘(37+260),工程按3級水工建筑物設計,閘孔凈寬4m,水閘設計流量為 25m3/s,加大流量 30m3/s。其中生態(tài)閘(7+000)底板頂面高程 891.23m,生態(tài)閘(15+200)底板頂面高程 883.41m,阿克蘇甫閘(37+260)底板頂面高程 878.01m,三處水閘均設有左、右兩孔,閘門采用螺桿式平面鋼閘門,閘門啟閉機均采用2×5t雙吊點手電兩用螺桿式啟閉機。水閘具有調(diào)節(jié)灌溉用水的重要作用。
工程區(qū)位于庫魯克山山前沖積扇和孔雀河沖洪積平原區(qū)內(nèi),地形平坦,出露地層主要為第三系河湖相沉積的泥巖、砂巖、粉砂巖以及第四系沖擊洪、風積而成的砂礫石,細砂、亞砂土、亞粘土、粘土等。渠道揭露地層為第三系、第四系地層;沿渠線自上游向下游地層變化趨勢為,第三系地層減薄,第四系地層增厚,在 20+000以后基本上沒有揭露第三系地層。第三系砂巖、粉砂巖,第四系沙土屬中等透水性地層;第三系泥巖,第四系亞砂土、亞粘土、粘土等屬弱透水性地層。地下水位埋深在0.6~4.0m左右。
為了配合工程安全鑒定工作,混凝土工程檢測包括外觀調(diào)查檢測(如混凝土裂縫、鋼筋銹脹),混凝土強度、碳化深度,保護層厚度等。
檢測依據(jù)的規(guī)范有:《水閘安全鑒定規(guī)定》(SL214-98)、《水閘施工規(guī)范》(SL27-91)、《水工混凝土結構設計規(guī)范》(SL191-2008)、《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規(guī)程》(JGJ/T23-2011)。
鋼筋混凝土結構外觀缺陷調(diào)查主要有閘墩、扭面和排架等。
(1)閘墩。各水閘閘墩水面變動區(qū)均受凍融破壞,表面露石。
(2)扭面。各閘混凝土扭面上部均存在大量裂縫,部分裂縫寬度達到或超過了0.3mm,裂縫統(tǒng)計詳見表1。各閘扭面混凝土水位變動區(qū)受凍融破壞較嚴重,部分扭面結構分縫存在錯位、填充物缺失現(xiàn)象。
(3)排架(工作橋)。排架基本完好。
表1 裂縫統(tǒng)計
采用回彈法測定混凝土抗壓強度,檢測部位包括閘墩、混凝土扭面與交通橋等。強度檢測結果見表 2~4。結果表明:生態(tài)閘(7+000)除交通橋混凝土強度推定值外其余構件均不滿足設計要求;生態(tài)閘(15+200)中閘墩混凝土強度推定值不滿足設計要求;阿克蘇甫閘上游右岸扭面、下游左岸扭面和交通橋的混凝土強度推定值不滿足設計要求。
表2 生態(tài)閘(7+000)混凝土回彈抗壓強度(單位:MPa)
表3 生態(tài)閘(15+200)混凝土回彈抗壓強度(單位:MPa)
表4 阿克蘇甫閘混凝土回彈抗壓強度(單位:MPa)
在回彈法測定強度的區(qū)域,用沖擊鉆在被測試構件表面打孔,清除鉆孔中粉末,在孔內(nèi)噴涂試劑,用游標卡尺量測得的表層不變色混凝土的厚度即為混凝土碳化深度?;炷撂蓟瘷z測部位包括閘墩、交通橋等。檢測結果見表5~7。碳化深度較深,對回彈值影響較大。
表5 生態(tài)閘(7+000)碳化深度檢測(單位:mm)
表6 生態(tài)閘(15+200)碳化深度檢測(單位:mm)
表7 阿克蘇甫閘碳化深度檢測(單位:mm)
在水閘主要構件的鋼筋部位選若干測點,用保護層厚度測定儀測定保護層厚度和鋼筋深度分布的情況;部分測點用沖擊鉆除去表面混凝土,量測鋼筋保護層厚度作為校核。各閘鋼筋保護層厚度檢測結果見表8~10。
表8 生態(tài)閘(7+000)鋼筋保護層厚度檢測(單位:mm)
表9 生態(tài)閘(15+200)鋼筋保護層厚度檢測(單位:mm)
表10 阿克蘇甫閘鋼筋保護層厚度檢測(單位:mm)
通過現(xiàn)場安全檢測和相關資料分析可知。
(1)水閘整體外觀良好,3處水閘閘墩水位變動區(qū)凍融破壞明顯,表面露石;水閘個別部位混凝土抗壓強度推定值不滿足設計要求,閘墩鋼筋保護層厚度均滿足設計值要求;上下游混凝土扭面表面存在較多裂縫。
(2)水閘防滲設施良好,各閘扭面混凝土水位變動區(qū)受凍融破壞較嚴重,表面露石,部分扭面分縫分塊存在錯位、填充物缺失現(xiàn)象。
(3)水閘鋼筋混凝土結構的混凝土強度、碳化深度和保護層厚度等參數(shù)部分抽樣檢測結果的離散性較大,表明水閘建造時的部分混凝土質量不均勻。