水利工程圬工結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)便檢測(cè)方法及其在日常質(zhì)量監(jiān)管中的應(yīng)用

楊忠富，施俊輝，吳洪峰，王雪營(yíng)，劉 凱

（長(zhǎng)興縣水利局，浙江 長(zhǎng)興 313100）

1 問(wèn)題的提出

圬工結(jié)構(gòu)是指采用塊石、混凝土等材料砌筑或澆筑而成的建筑結(jié)構(gòu)體。在水利行業(yè)普遍推行第三方質(zhì)量檢測(cè)制度以前，為了檢查圬工結(jié)構(gòu)質(zhì)量，水利工程質(zhì)量檢查員、質(zhì)量監(jiān)督員多采用隨身攜帶卷尺、榔頭等小型工具，通過(guò)簡(jiǎn)單的量測(cè)、小范圍的敲打與撬挖，再結(jié)合目測(cè)與經(jīng)驗(yàn)，對(duì)在建工程的質(zhì)量進(jìn)行初步判斷。

目前，專業(yè)的水利工程質(zhì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)技術(shù)已逐漸由人工檢測(cè)向智能化、便攜化檢測(cè)技術(shù)發(fā)展，由破損檢測(cè)向微創(chuàng)化、無(wú)破損化檢測(cè)技術(shù)發(fā)展，如便攜式回彈儀技術(shù)用于混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)[1]，微創(chuàng)可視鉆芯儀用于圬工結(jié)構(gòu)缺陷質(zhì)量檢測(cè)[2]等。

對(duì)于水行政主管部門日常質(zhì)量監(jiān)管檢查用到的輔助檢測(cè)工具，往往對(duì)精度要求不是很高，而更關(guān)心其“簡(jiǎn)便”“微創(chuàng)”“直觀”等性能。目前，對(duì)于水利工程質(zhì)量監(jiān)督人員開展日常質(zhì)量監(jiān)督檢查工作，現(xiàn)有法律法規(guī)與行業(yè)規(guī)范尚未提出輔助檢測(cè)工具的具體配備要求。本文結(jié)合現(xiàn)有圬工結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)，以長(zhǎng)興縣為例，分析探討可應(yīng)用于水利工程圬工結(jié)構(gòu)日常質(zhì)量監(jiān)督檢查的技術(shù)手段，為類似工程質(zhì)量監(jiān)管工作提供參考。

2 技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 傳統(tǒng)工具方法

工業(yè)與民用建筑工程日常質(zhì)量檢查中，工程人員經(jīng)常會(huì)攜帶“隨身質(zhì)檢工具包”，工具包內(nèi)由11 件多功能檢測(cè)工具組成：內(nèi)外直角檢測(cè)尺、楔形塞尺、磁力線錐、百格網(wǎng)、檢測(cè)鏡、卷線器、伸縮桿、焊縫檢測(cè)尺、水電檢測(cè)錘、響鼓錘、鋼針小錘。針對(duì)傳統(tǒng)圬工結(jié)構(gòu)工具的主要功能見(jiàn)表1。但隨著技術(shù)的不斷更新，上述多工具結(jié)合且需憑經(jīng)驗(yàn)判定的質(zhì)量檢查方法逐漸被取代。

表1 傳統(tǒng)圬工結(jié)構(gòu)檢測(cè)工具及其主要功能表

2.2 回彈儀檢測(cè)技術(shù)

回彈儀是現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度無(wú)損、簡(jiǎn)便的檢測(cè)儀器，基本原理是用彈簧驅(qū)動(dòng)重錘，重錘以恒定的動(dòng)能撞擊與混凝土表面垂直接觸的彈擊桿，使局部混凝土發(fā)生變形并吸收一部分能量，另一部分能量轉(zhuǎn)化為重錘的反彈動(dòng)能，當(dāng)反彈動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化成勢(shì)能時(shí)，重錘反彈達(dá)到最大距離，儀器將重錘的最大反彈距離以回彈值（最大反彈距離與彈簧初始長(zhǎng)度之比）顯示出來(lái)，作為與強(qiáng)度相關(guān)的指標(biāo)，來(lái)推定混凝土強(qiáng)度。符合JGJ/T 23 — 2011《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》[3]的M225 型回彈儀用于檢測(cè)10.0 ～ 60.0 MPa 范圍內(nèi)的混凝土抗壓強(qiáng)度。目前，回彈儀作為一種混凝土強(qiáng)度檢測(cè)的輔助手段[4-5]，已在工程中廣泛應(yīng)用。

2.3 微創(chuàng)可視鉆芯儀檢測(cè)技術(shù)

“鉆芯法”不僅是檢測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)抗壓強(qiáng)度的一種手段，而且還是混凝土圬工、漿（灌）砌石圬工、注漿加固等結(jié)構(gòu)體的充填密實(shí)度、水泥膠結(jié)質(zhì)量、裂縫、空洞、脫空、厚度等質(zhì)量檢測(cè)的一種方法。SL 734 — 2016《水利工程質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》第4.2.3 條規(guī)定“水泥結(jié)石的充填密實(shí)度、水泥結(jié)石與巖石膠結(jié)質(zhì)量采用鉆芯法檢測(cè)”[6]，SL 713 —2015《水工混凝土結(jié)構(gòu)缺陷檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》第5.1.1 條規(guī)定“混凝土內(nèi)部缺陷檢測(cè)…必要時(shí)可鉆芯樣進(jìn)行驗(yàn)證”[7]。由于常規(guī)鉆芯法設(shè)備笨重，不易攜帶，鉆芯直徑為100 ～ 200 mm[8]，對(duì)圬工結(jié)構(gòu)損傷大且難以避開鋼筋，使得常規(guī)鉆芯法難以進(jìn)行探測(cè)檢測(cè)。

為此，陳振華提出《深細(xì)孔徑鉆機(jī)探查砌體隱蔽部分結(jié)構(gòu)情況與輪廓尺寸的方法》，即“微創(chuàng)可視鉆芯法探測(cè)檢測(cè)技術(shù)”[2]，簡(jiǎn)稱“微創(chuàng)檢測(cè)技術(shù)”。該技術(shù)采用一成套輕便小型的設(shè)備與工具，包括改進(jìn)過(guò)的深細(xì)直徑鉆芯機(jī)、深細(xì)直徑水下攝像儀（微孔孔內(nèi)電視）、水下探桿、小直徑潛水泵等，鉆孔孔徑小至20 ～ 42 mm、鉆孔方向任意、對(duì)結(jié)構(gòu)損傷輕微，手持式鉆進(jìn)時(shí)最大鉆深2.00 m，帶特制底座的大功率鉆芯機(jī)鉆進(jìn)時(shí)最大鉆深可達(dá)8.00 m、最大作業(yè)水深7.00 m；通過(guò)不斷研究改進(jìn)，該技術(shù)還可用于小孔徑的壓水（注水）試驗(yàn)測(cè)試灌漿前后巖體的滲透性能，測(cè)試圬工體下部土體的密實(shí)性能，注漿加固隱患部位等方面。目前該技術(shù)已應(yīng)用于60 余項(xiàng)中小型水工建筑物的混凝土或砂漿砌（澆）筑的圬工結(jié)構(gòu)體隱患探測(cè)、質(zhì)量檢測(cè)中。

林萬(wàn)青等通過(guò)大量室內(nèi)試驗(yàn)研究表明，較低抗壓強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)體，小直徑鉆孔取芯的芯樣采取率，受其抗壓強(qiáng)度、骨料最大粒徑的大小影響明顯，而較高抗壓強(qiáng)度、常見(jiàn)標(biāo)號(hào)的混凝土（C10 以上）與砂漿（M5 以上）圬工結(jié)構(gòu)體基本不受影響[9]。毛小魏等總結(jié)微創(chuàng)可視探測(cè)技術(shù)在溫嶺市新金清閘閘底板隱患水下探測(cè)的應(yīng)用情況，該技術(shù)在水深超過(guò)6.50 m 的作業(yè)環(huán)境下，查明閘底板的裂縫分布、裂縫內(nèi)部寬度、底板脫空等隱患情況[10]。

3 應(yīng)用實(shí)例

由于受技術(shù)的限制，在以往水利工程質(zhì)量監(jiān)督檢查中，存在著不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程施工過(guò)程中的質(zhì)量缺陷，而僅依靠完工時(shí)的質(zhì)量檢測(cè)成果作為工程質(zhì)量判斷的依據(jù)，造成因工程缺陷判斷滯后導(dǎo)致返工處理成本高的問(wèn)題。為此，長(zhǎng)興縣水利局在開展2016、2017 年度重點(diǎn)水利工程稽查工作中，首次采用回彈儀、手持式微創(chuàng)鉆芯機(jī)等便攜式檢測(cè)工具，作為一種配合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管工作的手段，對(duì)工程范圍內(nèi)的護(hù)岸、堤防、堰壩、水閘、排澇站等建筑物進(jìn)行抽檢，涉及工程投資3.228 5 億元。

3.1 抽檢成果

2017 年3 月2 日，長(zhǎng)興縣水利局對(duì)在建2016 年度小型農(nóng)田水利建設(shè)重點(diǎn)縣項(xiàng)目進(jìn)行稽查過(guò)程中，委托具備微創(chuàng)可視鉆芯檢測(cè)等技術(shù)的第三方機(jī)構(gòu)全程協(xié)助稽查，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)3 標(biāo)林場(chǎng)山塘溢洪道的漿砌塊石擋墻外觀質(zhì)量較差，為進(jìn)一步檢查內(nèi)在質(zhì)量，當(dāng)即采用“微創(chuàng)可視鉆芯法”，在擋墻樁號(hào)0+016 m，豎向與水平向各鉆取直徑3 cm 的取芯孔。豎向鉆孔深度為65 cm，上部18 cm 為素混凝土（壓頂），18 ～ 20 cm 為砂漿，下部塊石間未見(jiàn)填充砂漿，30 ～38 cm 和42 ～ 46 cm 處為空洞；水平孔的取芯高程高于溢洪道底部約1.00 m，鉆穿后探查得到此處墻身寬度為85 cm（小于設(shè)計(jì)寬度110 cm），表層2 cm 為砂漿芯樣，內(nèi)部取不到砂漿芯樣、存在大量空洞。微創(chuàng)鉆芯探查表明：溢洪道“漿砌塊石擋墻”存在較為嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷，部分墻身高度近3.00 m，后期運(yùn)行特別是遭遇長(zhǎng)時(shí)間暴雨時(shí)，擋墻存在坍塌風(fēng)險(xiǎn)，豎向孔孔隙率約30%，水平向孔孔隙率約50%（以鉆取的芯樣換算）；在稽查泗安塘治理工程過(guò)程中，隨機(jī)于樁號(hào)TH0+240 m 護(hù)坦位置，采用“微創(chuàng)可視鉆芯法”鉆取7 個(gè)直徑為3 cm 的芯樣，測(cè)得護(hù)坦（地梁）厚分別為23，24，26，27，28，23，24 cm，均小于 30 cm 的設(shè)計(jì)要求，板樁平面誤差約30 cm，板樁頂?shù)陀诘亓旱撞? cm（即脫空4 cm）。

2017 年6 月1 日，長(zhǎng)興縣水利局在對(duì)2017 年度圩區(qū)整治項(xiàng)目進(jìn)行稽查過(guò)程中，繼續(xù)采用便攜式檢測(cè)工具抽檢長(zhǎng)塘聯(lián)合斗圩區(qū)的和平港Ⅱ標(biāo)堤防、下殷閘、富家潭閘，新塘聯(lián)合斗圩區(qū)的打鳥港南閘、橫港南閘等，抽檢內(nèi)容包括砌體密實(shí)度、混凝土強(qiáng)度及建筑物外部尺寸等（見(jiàn)表2 及圖 1 ～ 2）。

表2 基于簡(jiǎn)便檢測(cè)方法的部分抽檢成果表

圖1 橫港南閘翼墻微創(chuàng)鉆芯芯樣圖

圖2 橫港南閘翼墻微創(chuàng)鉆芯孔內(nèi)電視截圖

針對(duì)上述質(zhì)量問(wèn)題，長(zhǎng)興縣水利局及時(shí)發(fā)出整改通知書，責(zé)成施工單位整改，整改完成后再按正常質(zhì)量檢測(cè)要求進(jìn)行第三方質(zhì)量檢測(cè)，直到合格為止。

3.2 應(yīng)用效果分析

長(zhǎng)興縣水行政主管部門在2016 年度與2017 年度的重點(diǎn)水利工程日常質(zhì)量監(jiān)管檢查過(guò)程中，采用隨身攜帶的回彈儀、手持式微創(chuàng)鉆芯機(jī)等小型工具，抽檢22 處工程實(shí)體質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)9 處不符合設(shè)計(jì)要求的質(zhì)量問(wèn)題，解決了以往質(zhì)量監(jiān)管檢查工作時(shí)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)內(nèi)在質(zhì)量缺陷，應(yīng)用效果明顯?；貜梼x、手持式微創(chuàng)鉆芯機(jī)等工具，具有便攜性、高效性、直觀性等優(yōu)點(diǎn)，可以方便地檢查在建工程實(shí)體的內(nèi)在質(zhì)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程質(zhì)量缺陷，可以在水利工程日常質(zhì)量監(jiān)督檢查工作中作為一種輔助、用于初步質(zhì)量評(píng)判的工具。

4 結(jié) 語(yǔ)

在總結(jié)簡(jiǎn)便檢測(cè)工具的研究進(jìn)展和長(zhǎng)興縣應(yīng)用實(shí)例的基礎(chǔ)上，建議工程技術(shù)人員在水利工程日常質(zhì)量檢查與監(jiān)管工作中隨身攜帶卷尺、榔頭、檢測(cè)工具包等小型工具外，還可以攜帶微創(chuàng)鉆芯機(jī)用于混凝土灌砌塊石、砂漿砌石、注漿加固等結(jié)構(gòu)中膠結(jié)材料充填密實(shí)度、膠結(jié)質(zhì)量、空洞、脫空、裂縫等缺陷檢測(cè)，攜帶回彈儀用于混凝土、砌體、塊石的抗壓強(qiáng)度初步檢測(cè)。