三河闸建筑物现场安全检测办法

摘要 三河闸安全运行60年的一个有效技术管理手段是定期对水工建筑物进行现场安全检测。本文将现场安全检测的部位、依据、采取的措施和计算办法进行了分析总结，对其他大型水工建筑物技术管理有借鉴作用。

关键词 水闸；现场检测；安全检测

中图分类号TV6 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）77-0095-02

今年是三河闸建成投运60周年，作为淮河流域第一大闸（设计流量12 000m3/s），它的安危直接涉及到国计民生问题。多年来，三河闸管理单位把水闸定期安全评估工作一直作为管好用好工程的主要措施之一，而水闸安全评估的一项重要工作就是对其建筑物进行现场安全检测。

1 检测内容

1）结构强度；2）混凝土碳化深度；3）混凝土保护层厚度；4）结构病害；5）层面高程和墩墙垂直度；6）结构外形尺寸。

2 技术依据

1）《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T23-2001（J115-2001）；2）《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》DB32/P（JG）002-92；3）《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》（CECS 02：2005）；4）《回弹—超声综合法检测混凝土抗压强度技术规程》 DB32/P（JG）003-92；5）《钻芯法检测混凝土强度技术规程》（CECS03：2007）；6）《水工混凝土结构设计规范》SL191-2008；7）《水工混凝土试验规程》（SL352-2006）；8）《水闸设计规范》（SL265-2001）；9）《水闸安全鉴定规定》（SL214-98）。

3 检测仪器

根据《水闸安全鉴定规定》（SL214-98）的要求，三河河建筑物安全检测所采用的主要仪器见表1。

4 检测办法与计算方法

4.1 水闸混凝土结构强度检测

1）检测的部位：排架、胸墙、翼墙、闸墩、底板、桥面梁、工作架、交通桥架等； 2）检测办法：超声回弹综合法和钻芯法。

（1）超声回弹综合法

①操作流程

水闸建筑物的每一测区，一般先进行回弹值测试，再进行超声值测试。使用回弹仪要将其置于水平状态，测试构件的侧面。在测试构件底部或底部，因现场条件限制，无法将回弹仪置于水平，要将其置于另一状态模式测试。使用超声检测仪要做到换能器与混凝土耦合良好，测点与回弹测试放在同一测区内。超声声时测量一般采用对测法，如不能满足这一要求，可采用单面平测或相邻面角测；测试的声时值应精确至0.1μS。超声测距的测量误差应不大于±1%。

②计算方法

Ⅰ回弹值计算

计算公式：

式中：Rm为测区平均回弹值，精确0.1；

Ri为第i个点的回弹值。

Ⅱ超声声速值计算

测区声速计算公式：，

式中：v为测区声速值，km/s，声速值精确至0.01km/s；

l为超声测距，mm；

tm为平均声时值，；

t1，t2，t3为3个测点的声时值。

Ⅲ混凝土强度推定

根据《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》CECS02：2005，测区换算强度按以下公式计算：

当粗骨料为卵石时：

当粗骨料为碎石时：

式中：为结构或构件中第i测区混凝土强度换算值（MPa）；

vai为结构或构件中第i测区声速值（km/s）；

Rai为结构或构件中第i测区平均回弹值，精确0.1。

（2）钻芯法

①操作流程

在三河闸建筑物检测中，闸底板和闸墩等构件检测采用了钻芯法。现场钻取芯样，一般芯样深度不超过20cm， 钻取芯样时将钻机移至取芯位置，安放稳固并调至水平后，接通水源、电源，启动电动机，使钻头缓慢接触混凝土表面，钻头入槽稳定后，加压进钻。进钻过程中应保持冷却水的畅通，水流量宜为3 L/min ～5L/min，当钻头至芯样要求的长度后，退钻至离混凝土表面20mm～30mm处停电停水，然后将钻头全部退出混凝土表面。移开钻机后，用弧形带梢钢钎插入芯样环形槽用锤敲击钢钎端部，由于弯矩的作用，使芯样底部与构件断离，然后将芯样取出，并对芯样及时编号，检查外观质量情况，作好记录，妥善保管，以备试验之用。

经过室内加工切割成圆柱体试块，风干后进行抗压强度试验。芯样经室内加工切割成φ100mm×100mm标准圆柱体试块、端部磨平后，在压力机上测出芯样破坏荷载。

②计算方法

芯样试件的强度换算公式如下：

式中：为芯样试件混凝土强度换算值（MPa），精确至0.1 MPa；

F为芯样试件抗压试验的最大压力（N）；

d为芯样试块的平均直径（mm）。

根据规范要求取组内芯样强度的最小值作为该组芯样的抗压强度代表值，其值相当于同龄期150cm×150cm×150cm标准试块抗压强度。

4.2 水闸混凝土碳化深度检测

1）检测的部位：水闸水上混凝土构件；

2）检测流程及计算办法：待测构件表面垂直打一的孔（直径约15mm），孔深稍超过碳化深度，清除碎屑及粉末，用酚酞试剂（浓度为1%）喷洒在孔洞内壁。使用深度测量器具测量已碳化与末碳化混凝土交界面至混凝土表面的垂直距离，其数值即为测区的碳化深度值。

4.3 水闸混凝土保护层厚度检测

1）检测的部位：水闸建筑物受力构件；

2）检测办法及计算办法：在三河闸混凝土保护层厚度检测中，对每个构件，根据受力主筋的走向，选择五个点，使用钢筋位置测定仪测定混凝土保护层厚度。按《水工混凝土结构设计规范》（SL 191-2008），判定标准见表2。

说明 1：直接与地基接触的结构底层钢筋或无检修条件的结构，保护层厚度应适当增大；

2：有抗冲耐磨要求的结构面层钢筋，保护层厚度应适当增大；

3：混凝土强度等级不低于C30且浇筑质量有保证的预制构件

或薄板，保护层厚度可按表中数值减小5mm；

4：钢筋表面涂塑或结构外表面敷设永久性涂料或面层时，

保护层厚度可适当减小；

5：严寒和寒冷地区受冰冻的部位，

保护层厚度还应符合SL211-2006的规定。

4.4 水闸建筑物结构病害检测

1）检测的部位：水闸建筑物钢筋混凝土构件以及消力池；

2）检测办法及判断标准：钢筋混凝土结构病害的检测主要是从裂缝宽度、长度、走向、位置、表面特征，混凝土是否膨胀、剥落、钢筋是否锈蚀等几个方面来进行检测并综合判断。其中裂缝宽度判定标准见表3。

4.5 水闸层面高程和墩墙垂直度检测

1）桥面、闸底板及底板坎高程测量

采用短视距免量仪器高和棱镜高的精密三角水准测量方法。

2）闸墩及交通桥墩垂直度检测

抽取部分闸墩及桥墩，用全站仪测定各墩上、下检测点间的高差及沿桥轴线方向的偏差，进而计算墩柱的垂直度并判定倾斜方向。

3）翼墙垂直度检测

对各翼墙选取若干断面，用全站仪测定断面上、下点的三维坐标，根据坐标用数字成图软件绘制成图，在图上量取各断面上、下测点间的高差及垂直于墙面方向的上、下测点间的偏差，进而计算垂直度并判断倾斜走向。

4.6 水闸结构外形尺寸检测

对水闸的主要构件及部位外形尺寸进行检测，外形尺寸主要抽检闸孔、闸墩、工作桥大梁、工作桥排架、交通桥大梁等部位，实测值与设计值之差要小于允许偏差。

5 结论

解放初期，我国兴建了大批流域性水闸，随着时间的推移，混凝土碳化、钢筋锈蚀、裂缝、渗漏溶蚀、化学侵蚀、内部架空、表面风化与空蚀磨损等等危害工程的问题也不断涌现出来，尤其是设计欠妥、施工质量差、运行管理不善的工程更为严重。而定期进行水闸建筑物安全检测，是确定一个水闸是否处于安全运行状态最有效技术手段。

参考文献

[1]柯敏勇，王先山.中小型水工混凝土建筑物安全检测与评估[J].南昌水专学报，2002（1）.

[2]韩平.水工砼建筑物安全鉴定与现场安全检测[J].广东水利水电，2007（S1）.

[3]回弹—超声综合法检测混凝土抗压强度技术规程.中国工程建设标准化协会，2005.