南水北調濟南市區(qū)暗涵段輸水工程檢測分析

張東霞，呂鴻翔，任澤儉

（南水北調東線山東干線有限責任公司，山東 濟南 250109）

南水北調濟南市區(qū)段輸水工程是膠東輸水干線西段工程的關鍵性工程，工程全長23.59 km，設計輸水流量50 m3/s，加大輸水流量60 m3/s，洪水設防標準采用100 年一遇，除澇標準10 年一遇。輸水暗涵為3 孔鋼筋混凝土箱涵，混凝土強度等級C30，設計比降1/8 700，標準過水斷面3～4.9 m×4.7 m。檢修孔為 0.8 m×0.8 m 及 1 m×1 m 兩種規(guī)格，沿途與輸水暗涵交叉的排水溝和排水溝處以局部下臥方式穿越，下臥段設置排氣孔。

暗涵一般每年10 月至次年5 月通水，6～9 月停水。暗涵輸水工程于2009 年開工，2012 年底主體工程完工，并于2013 年11 月正式通水，迄今已運行7 年。自運行至今尚未對箱涵內(nèi)部進行過全面檢查，無法獲得對工程當前狀態(tài)的清晰認識，有必要對其進行全面的實地檢查，以了解其運行狀況。

1 檢測原則

結合類似水利水電工程暗涵的檢測經(jīng)驗，制訂了如下三方面的檢測原則：一是以保障工程安全和正常運行為基本目標，合理掌控檢測頻次，避免過度投入造成浪費，盡量選擇在停水期進行檢修。二是定期檢測與不定期檢測相結合，水下檢測與排空檢測相結合，取長補短，協(xié)調安排。三是以無損檢測為主，十分必要時再取混凝土芯進行檢測。根據(jù)檢測結果，擬定檢修方案，并適時調整檢測計劃。

2 檢測計劃

2.1 定期檢測

暗涵為地下輸水工程，考慮工程線路較長，為使暗涵內(nèi)具備檢測條件，排空檢測時需持續(xù)通風、供電，因此，無論排空檢測內(nèi)容多少，每次排空檢測費用都會較高。參考南水北調中線相關工程擬定檢測（檢修）頻次，兼顧節(jié)省檢測工程投資，宜采用水下檢測方式，加密定期檢測頻次，定期水下檢測的時間宜為兩次定期排空檢測時間段之間，定為3～5 年為宜。

2.2 不定期檢測

基于上述原因，不定期檢測一般也采用水下檢測方式，不定期水下檢測時機根據(jù)以下情況確定：一是定期檢測發(fā)現(xiàn)問題，不能確定近期是否有較快惡化的可能，需間隔一定時間進行復檢。二是暗涵進、出口的水位與流量之間的關系發(fā)生變化。三是暗涵出口水質、濁度與暗涵進口相比發(fā)生變化。四是發(fā)現(xiàn)外觀變形異常。五是發(fā)生其他異?，F(xiàn)象，經(jīng)分析認為需要檢測時。

當工程的局部破損較為嚴重，不及時檢修將影響到工程安全和正常運行，需安排排空檢測，并根據(jù)檢測結果實施檢修。

3 全面檢測方案

3.1 檢測內(nèi)容

涵身段普查主要檢測表觀缺陷、回彈普查；涵身段詳查主要包括回彈強度、鋼筋銹蝕、無損無傷檢測。十分必要時，取混凝土芯進行芯樣強度、芯樣抗凍、芯樣抗?jié)B、芯樣腐蝕檢測。輔助設施普查包括檢修孔、進人孔、排氣孔及閘門普查和鋼筋銹蝕、抗凍、抗?jié)B、腐蝕性檢測等。

3.2 檢測方案

1）普查表觀缺陷檢測。根據(jù)通風口分布情況分區(qū)進行通風照明，排滲清淤，用高壓水槍清洗管壁，對涵節(jié)連續(xù)編號。涵壁表觀缺陷、裂縫分類編碼、測繪，采用裂縫顯微鏡對混凝土裂縫寬度進行測試，讀數(shù)精度為0.01 mm。使用非金屬超聲檢測分析儀進行混凝土裂縫深度檢測。對涵節(jié)間錯臺量測、接縫滲水進行記錄。

2）混凝土回彈法檢測?；炷粱貜椃ㄊ抢没貜梼x彈擊混凝土表面，以回彈值作為與強度相關的指標來推定混凝土強度的一種方法?；貜椃z測是混凝土結構現(xiàn)場檢測中采用的非破損檢測方法之一，已經(jīng)普遍使用。

每節(jié)箱涵順流向2 m、高1.5 m 處設1 測區(qū)，測區(qū)面積控制在0.04 m2，每個測區(qū)布置測點16個，剔除其中3 個最大值和3 個最小值后，求平均值作為該測區(qū)的回彈值。回彈檢測面為原狀混凝土面，須清除其疏松層和雜物，且不留有粉末及碎屑。

3）混凝土取芯檢測。鉆芯法是從結構混凝土中鉆取芯樣以觀察混凝土內(nèi)部質量和檢測混凝土強度等情況。該檢測方法一般情況下不予采用，十分特殊情況下，選取有取芯檢測必要的涵節(jié)取樣，取樣時要對鋼筋分布進行檢測，避開鋼筋，取樣后要做好封堵恢復工作。

芯樣按內(nèi)、中、外三層分別制樣，獲取抗壓強度值。每孔芯樣按內(nèi)外兩層分別制樣，進行抗凍、抗?jié)B檢測，獲取抗凍、抗?jié)B指標。抗壓鉆芯切樣前，用砂紙打磨，涂刷酚酞試液，測取內(nèi)側與外側的碳化深度，進行碳化深度檢測。取抗壓試驗殘樣，分層檢測硫酸根、氯離子等常規(guī)腐蝕性物質含量，進行芯樣腐蝕檢測。

4）鋼筋銹蝕檢測。混凝土中的鋼筋銹蝕性狀檢測采用鋼筋半電池電位法，每詳查涵節(jié)布設3個鋼筋銹蝕測區(qū)，通過檢測鋼筋的半電池電位數(shù)據(jù)獲取鋼筋銹蝕情況。

5）無損測缺檢測。每個詳查涵節(jié)布置6 m2測區(qū)，即測線寬0.4 m 長15 m，可沿軸向、環(huán)向施測，采用混凝土雷達、超聲波儀獲取鋼筋分布、保護層厚度和內(nèi)部缺陷情況，如檢測合格率高，可將余下工作量用于裂縫檢測，測取裂縫的深度及鄰近混凝土的內(nèi)部缺陷情況。

6）混凝土密實性檢測。使用墻體透視儀（PS1000）對混凝土進行密實性檢測：一是在檢測部位張貼數(shù)碼定位紙；二是用鋼卷尺測量測區(qū)位置的詳細信息；三是使用墻體透視儀對混凝土進行橫向、縱向掃描；四是通過軟件反演混凝土墻體的三維影像圖，進而評定混凝土的密實性。

7）位移監(jiān)測。暗涵設有位移觀測點，在緊鄰檢修孔位置采用鋼管與輸水暗涵頂板連接，鋼管頂部焊接測點標芯，按相關規(guī)范進行觀測，匯總數(shù)據(jù)進行分析，監(jiān)測位移量。

4 檢測結果分析

根據(jù)詳查結果計算各孔芯樣抗壓強度，并按內(nèi)、外兩層計算各層抗壓強度；將內(nèi)層芯樣的抗壓強度與回彈強度進行相關分析，推測其余普查管節(jié)強度值；分析混凝土徑向腐蝕現(xiàn)狀、鋼筋銹蝕情況，并匯總混凝土缺陷情況；與設計資料對比，將強度、抗凍指標、缺陷情況等綜合分析，從結構安全角度，將各管節(jié)歸類分級，根據(jù)《城鎮(zhèn)給水管道非開挖修復更新工程技術規(guī)程》相關條文管道評估內(nèi)容要求，進行維修處理。