里石門水庫桃源渡槽工程安全檢測與分析

周官松，奚永武

（天臺(tái)縣里石門水庫灌區(qū)管理處，浙江 天臺(tái) 317200）

1 工程概況

天臺(tái)縣里石門水庫桃源渡槽建于1980年，位于里石門水庫灌區(qū)北干渠白鶴段，渡槽類別為上部鋼筋混凝土U型渠道、下部鋼筋混凝土排架，渡槽長度為209.5m，斷面形式為U型，過流斷面尺寸為寬2.6m，深2.2m。分21跨，每跨10.0m，排架20只，最高21.82m。槽身高2.8m，寬3.2m。槽身排架構(gòu)件均為200＃鋼筋混凝土預(yù)制，排架構(gòu)件鋼筋混凝土保護(hù)層厚度設(shè)計(jì)值為25mm，基礎(chǔ)墩采用50＃漿砌塊石。校核流量6.92m3／s。渡槽經(jīng)過30多年的運(yùn)行，混凝土結(jié)構(gòu)老化、碳化、鋼筋銹蝕、破損嚴(yán)重，故委托有關(guān)單位對渡槽工程進(jìn)行安全檢測，并對該渡槽混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析評價(jià)，以便為工程的安全運(yùn)行和技術(shù)改造提供可靠的技術(shù)依據(jù)。

2 檢測內(nèi)容及檢測依據(jù)

2.1 檢測內(nèi)容

根據(jù)桃源渡槽工程情況、管理運(yùn)行中存在的問題和具體條件等因素綜合確定此次檢測內(nèi)容如下：

（1）對渡槽混凝土結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量進(jìn)行全面檢查。檢查項(xiàng)目包括混凝土表面缺陷、異常變形和破損等。

（2）選擇典型的槽跨進(jìn)行重點(diǎn)檢測。檢測內(nèi)容包括主要構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度、混凝土碳化深度、鋼筋保護(hù)層厚度、鋼筋銹蝕狀況。

2.2 檢測依據(jù)

檢測所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范為：SL 352—2006《水工混凝土試驗(yàn)堆積》［1］、JBJ／T 23—2011 《回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》［2］、GB／T 50344—2004 《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》［3］、GB 50204—2002《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收 規(guī) 范》［4］、SL 191—2008 《水工 混 凝 土 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 規(guī)范》［5］、DL／T 5113.1—2005 《水電水利基本建設(shè)工程單元工程質(zhì)量等級評定標(biāo)準(zhǔn)第一部分：土建工程》［6］、《桃源渡槽工程有關(guān)設(shè)計(jì)、施工、管理等資料》。

3 渡槽工程安全檢測

3.1 外觀質(zhì)量檢測

采用直觀及儀器量測、外觀質(zhì)量描述、拍照及局部打開方法檢測混凝土、漿砌塊石結(jié)構(gòu)物施工缺陷、裂縫、混凝土剝落、鋼筋銹蝕率等破損程度及其分布。檢測成果見表1。

表1 桃源渡槽外觀質(zhì)量檢測成果表

續(xù)表1

3.2 混凝土抗壓強(qiáng)度檢測

對桃源渡槽排架柱采用回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度，檢測成果見表2。

表2 桃源渡槽混凝土強(qiáng)度檢測成果表

由表2可知，被檢測的5個(gè)構(gòu)件中：1＃排架抗壓強(qiáng)度推定值小于200＃，不滿足設(shè)計(jì)要求也不滿足現(xiàn)行規(guī)范SL 191—2008《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》C25強(qiáng)度等級要求；5＃排架、15＃排架抗壓強(qiáng)度推定值大于25MPa滿足設(shè)計(jì)要求也滿足現(xiàn)行規(guī)范SL 191—2008《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》C25強(qiáng)度等級要求；11＃排架、19＃排架抗壓強(qiáng)度推定值大于200＃小于25MPa滿足設(shè)計(jì)要求但不滿足現(xiàn)行規(guī)范SL 191—2008《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》C25強(qiáng)度等級要求。

3.3 混凝土碳化濃度檢測

根據(jù)酚酞試劑在強(qiáng)堿中呈紫紅色，弱堿中為無色的特征，用電錘在抽測部位打一小孔，清除孔內(nèi)碎屑與粉末，并立即將濃度為1%的酚酞酒精溶液滴孔壁內(nèi)，然后用卡尺測量表面至深度變色的距離，即為碳化深度。采用酚酞試劑法對桃源渡槽排架柱進(jìn)行了混凝土碳化深度檢測，檢測成果見表3。

表3 桃源渡槽混凝土碳化深度檢測成果表mm

由表3可知，桃源渡槽經(jīng)過長期運(yùn)行，被檢測渡槽排架柱混凝土均出現(xiàn)不同程度的碳化現(xiàn)象，混凝土不同程度老化。排架柱碳化深度1～11mm，部分碳化深度較深。

3.4 鋼筋保護(hù)層厚度檢測

在渡槽排架柱的鋼筋部位選若干測點(diǎn)，用KON－RBL（D）型鋼筋保護(hù)層厚度測定儀測定保護(hù)層厚度，檢測結(jié)果見表4。

表4 桃源渡槽鋼筋保護(hù)層厚度檢測成果表

根據(jù)DL／T 51131—2005《水利水電水電建設(shè)工程單元工程質(zhì)量等級評定標(biāo)準(zhǔn)第一部分：土建工程》要求，鋼筋保護(hù)層厚度局部偏差允許值為±25%凈保護(hù)層厚，不少于70%的檢查點(diǎn)符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為合格。由表4可知，1＃排架右排架柱、5＃排架左排架柱、11＃排架右排架柱、15＃排架右左排架柱、19＃排架右排架柱鋼筋保護(hù)層厚度均符合DLT 5113.1—2005《水電水利基本建設(shè)工程單元工程質(zhì)量等級評定標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)要求；按現(xiàn)行規(guī)范要求：5＃排架左排架柱、19＃排架右排架柱鋼筋保護(hù)層厚度符合DLT 5113.1—2005《水電水利基本建設(shè)工程單元工程質(zhì)量等級評定標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)要求，1＃排架右排架柱、11＃排架右排架柱、15＃排架左排架柱鋼筋保護(hù)層厚度不符合DLT 5113.1—2005《水電水利基本建設(shè)工程單元工程質(zhì)量等級評定標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)要求。鋼筋保護(hù)層厚度不足，將對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性產(chǎn)生較大影響。

4 渡槽工程結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)分析

通過對里石門灌區(qū)桃源渡槽工程結(jié)構(gòu)安全檢測，對桃源渡槽工程結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)分析如下。

（1）進(jìn)、出水口段由于存在裂縫，砂漿剝落，嚴(yán)重漏水，造成槽臺(tái)、擋墻漿砌塊石局部勾縫砂漿剝落、裂縫、破損嚴(yán)重。槽臺(tái)與預(yù)制混凝土渡槽槽身連接部位存在脫離現(xiàn)象，拉開明顯，造成漏水嚴(yán)重，在滲透水壓力與滲漏水流的共同作用下，山體邊坡水土流失，存在危及渡槽基礎(chǔ)的安全。

（2）渡槽槽身、排架、槽身上欄桿、槽身上方橋板等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)外觀缺陷明顯，如露筋、露石露砂、鋼筋銹蝕、砂漿開裂、混凝土剝落、止水橡皮老化開裂、錯(cuò)位、缺失等問題是該渡槽混凝土結(jié)構(gòu)的主要破壞形式。槽身之間伸縮縫拉開，部分排架基礎(chǔ)存在不均勻沉降現(xiàn)象，造成部分槽身有位移現(xiàn)象。

（3）渡槽排架柱抗壓強(qiáng)度有部分不滿足設(shè)計(jì)要求也不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，有部分雖然滿足設(shè)計(jì)要求但不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，只有部分既滿足設(shè)計(jì)要求也滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，說明當(dāng)時(shí)施工沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，或者施工質(zhì)量控制不嚴(yán)。渡槽排架柱鋼筋保護(hù)層厚度測量值離散較大，有部分不滿足現(xiàn)行規(guī)范SL 191—2008《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的耐久性要求。因此，施工質(zhì)量控制不嚴(yán)，偏筋嚴(yán)重，局部鋼筋的保護(hù)層厚度不足，混凝土質(zhì)量不均勻，局部混凝土碳化較嚴(yán)重，是導(dǎo)致該渡槽混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕的主要原因。

（4）鋼筋與混凝土之間的錨固力主要來自兩者的黏結(jié)及變形鋼筋的橫肋對混凝土的咬合作用，若銹蝕嚴(yán)重使鋼筋截面積減小，勢必會(huì)降低其力學(xué)性能。鋼筋截面積損失大于10%、小于60%時(shí)，各項(xiàng)力學(xué)性能嚴(yán)重下降。檢測結(jié)果表明，該渡槽各類鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋均已出現(xiàn)不同程度的銹蝕，U型槽身、排架柱、排架聯(lián)系梁、欄桿、橋板等鋼筋銹蝕嚴(yán)重，有的甚至成片狀剝落，U型槽身、排架柱、欄桿、橋鋼筋最大銹蝕率約10%～15%，將對結(jié)構(gòu)的承載力產(chǎn)生極大的影響。因此，必須對U型槽身、排架柱、排架聯(lián)系梁、欄桿、橋板等鋼筋銹蝕嚴(yán)重的構(gòu)件進(jìn)行維修加固。

5 結(jié) 語

（1）就桃源渡槽混凝土結(jié)構(gòu)來說，混凝土質(zhì)量控制不嚴(yán)，施工缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，局部鋼筋的保護(hù)層厚度不足，混凝土碳化導(dǎo)致鋼筋銹蝕脹裂，是造成水工鋼筋混凝土破壞、耐久性不足的主要原因。因此，為了有效提高水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，在施工中應(yīng)采取有效措施防止鋼筋跑位、偏筋，在對預(yù)制件進(jìn)行安裝前應(yīng)進(jìn)行保護(hù)層厚度檢測，確保保護(hù)層厚度達(dá)到設(shè)計(jì)值，施工中應(yīng)使用抗?jié)B透性能好的混凝土，以提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗碳化能力。

（2）桃源渡槽工程結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)分析表明：桃源渡槽工程經(jīng)過長期運(yùn)行，老化、腐蝕、損傷、滲漏等病害日益嚴(yán)重，工程部分運(yùn)用指標(biāo)已達(dá)不到現(xiàn)行規(guī)范要求，工程部分存在嚴(yán)重?fù)p壞并處于帶病運(yùn)行狀態(tài)，必須采取有效的除險(xiǎn)加固措施以保證渡槽工程的安全運(yùn)行。

［1］中華人民共和國水利部.SL 352—2006水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程［S］.北京：中國水利水電出版社，2006.

［2］中華人民共和國建設(shè)部.JBJ／T 23—2011回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程 ［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［3］中華人民共和國建設(shè)部.GB／T 50344—2004建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) ［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.

［4］中華人民共和國建設(shè)部.GB 50204—2002混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范 ［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

［5］中華人民共和國水利部.SL 191—2008水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 ［S］.北京：中國水利水電出版社，2008.

［6］中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會(huì).DL／T 5113.1—2005水電水利基本建設(shè)工程單元工程質(zhì)量等級評定標(biāo)準(zhǔn)第一部分：土建工程 ［S］.北京：中國電力出版社，2005.