防汛墻病害綜合檢測關(guān)鍵技術(shù)應用

王才品

(霍山縣水務局，安徽 六安 237200)

1 緒 論

市政防汛墻是堤防岸坡上的重要水利設(shè)施，對岸坡穩(wěn)定有至關(guān)重要的作用。市政防汛墻使用一段時候后會出現(xiàn)裂縫等缺陷，為掌握市政防汛墻的質(zhì)量現(xiàn)狀，加強安全管理，需要對其進行檢測與分析，為后期加固改造方案提供科學依據(jù)。南京位于長江中下游，受臺風、暴雨、上游水位等影響，屬于洪澇災害多發(fā)城市，因此防汛墻建設(shè)及維護加固對保障城市安全的重要性不言而喻。文章以南京市下關(guān)江電廠碼頭的防汛墻檢測為例，闡述防汛墻檢測技，分析檢測結(jié)果，為碼頭改造施工提供設(shè)計依據(jù)，為相同類型防汛墻檢測提供參考。

2 檢測內(nèi)容

本次檢測內(nèi)容主要包括市政防汛墻外觀普查、市政防汛墻結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土各項性能參數(shù)檢測、市政防汛墻后方擋土墻密實性檢測3個方面。

3 檢測方法和結(jié)果

3.1 外觀檢查

外觀檢查是針對外觀缺陷進行統(tǒng)計，分析其產(chǎn)生原因。該防汛墻段總長885m，包含閘門2個，根據(jù)防汛墻中防震縫設(shè)置將其分為12段，分別進行外觀檢查，如圖1所示。

詳細普查后發(fā)現(xiàn)，第1段墻體表面有縱橫交錯的微型裂縫若干條，和第2段墻體的接縫處，由于不均勻沉降出現(xiàn)豎向錯位。第3段墻體和第4段墻體整體完好，但在頂部出現(xiàn)鋼筋保護層脫落現(xiàn)象，且保護層內(nèi)鋼筋嚴重銹蝕。第5段墻體出現(xiàn)豎向貫穿裂縫，裂縫最大寬度15mm，且裂縫處混凝土碳化嚴重，鋼筋裸露，銹蝕率20%以上。第6段墻體除部分鋼筋裸露外，整體相對完好。第7段墻體：背水側(cè)擋土結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴重沉降。迎水面地面1.5m以上高度有一條裂縫，一直延伸到墻體頂端，局部有鋼筋銹脹。第8段墻體墻頂以下1.5m內(nèi)混凝土表面老化嚴重，防汛墻頂部橫向鋼筋銹蝕，混凝土剝落。1#閘門槽：頂部有鋼筋裸露銹蝕，表面涂層剝落，閘門槽缺失，僅保留有閘門槽，存在一定安全隱患。第9段墻體剝開表層混凝土露出橫縱鋼筋，可以看出橫縱鋼筋銹蝕相對較輕，碳化較深。第10段墻體墻頂以下2m處混凝土老化嚴重，部分鋼筋裸露。2#閘門槽表面涂層剝落，閘門槽缺失，僅保留有閘門槽。第11段墻體在迎水面有3條裂縫，在背水面混凝土有脫落，鋼筋銹蝕，銹蝕率15%。第12段墻體迎水面中間有豎向鋼筋裸露，裸露鋼筋銹蝕率8%。

圖1 市政防汛墻平面示意圖

總結(jié)市政防汛墻出現(xiàn)的主要問題如下：墻體出現(xiàn)大面積鋼筋外露，銹脹、保護層脫落，如圖2所示；擋土墻發(fā)生嚴重下陷，如圖3所示；市政防汛墻頂部鋼筋銹蝕嚴重，如圖4所示；伸縮縫之間出現(xiàn)嚴重開裂和沉降，如圖5所示；外部墻體多處出現(xiàn)銹脹、保護層脫落，如圖6所示。

圖2 大面積鋼筋銹脹 圖3 擋土墻下沉 圖4 墻頂鋼筋銹蝕

圖5 墻體之間錯位

3.2 混凝土現(xiàn)齡期強度

為檢測市政防汛墻和閘門槽主體結(jié)構(gòu)混凝土實際強度，根據(jù)《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》JGJ/T 23-2001采用回彈法檢測混凝土強度。該方法的原理是以一沖擊桿預先頂在混凝土表面，一定速度的重錘撞擊沖擊桿后的回彈值即可計算混凝土強度。測量時，選取平整無明顯缺陷的混凝土表面布置回彈測區(qū)，每個測區(qū)面積200×200mm2。測取回彈平均值，同時測量碳化深度值(H)。根據(jù)回彈值(N)、碳化深度值(H)-混凝土強度(f)的關(guān)系曲線計算得到測區(qū)混凝土強度值。

市政防汛墻所檢測部位的墻體混凝土現(xiàn)齡期強度除第2段墻體外，均在14.4-19.4MPa之間，其中第2段混凝土現(xiàn)齡期強度推定值為30.0MPa。1#閘門槽混凝土現(xiàn)齡期推定強度為35.0MPa，2#閘門槽混凝土現(xiàn)齡期強度推定值為35.2MPa。

3.3 混凝土碳化深度

為檢測市政防汛墻等主要混凝土構(gòu)件碳化深度，采用酒精酚酞試劑、沖擊鉆和碳化深度測量儀等儀器設(shè)備，進行測量。在回彈法測區(qū)內(nèi)的混凝土表面鉆孔若干，鉆孔內(nèi)清潔后噴涂酒精酚酞試劑，用碳化深度測量儀量測表層不變色混凝土的厚度，即為混凝土碳化深度，如圖7所示。

對于無鹽污染的內(nèi)陸水工混凝土結(jié)構(gòu)，空氣中二氧化碳滲入導致混凝土碳化是造成其中鋼筋腐蝕的主要原因。當混凝土碳化深度達到鋼筋時，鋼筋表面的鈍化膜破壞，失去了電化學上的保護作用，鋼筋銹蝕速度明顯加快。因此混凝土碳化深度是反映既有建筑耐久性的重要指標，碳化深度越大，二氧化碳達到鋼筋位置的時間會顯著縮短，鋼筋銹蝕加快，結(jié)構(gòu)承載力迅速降低，帶來巨大的安全隱患。

根據(jù)本次檢測結(jié)果，市政防汛墻所檢測部位的混凝土碳化深度在4.8-8.0mm之間。

3.4 混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋配置

為檢測市政防汛墻和閘門槽結(jié)構(gòu)鋼筋保護層和鋼筋間距情況，隨機對市政防汛墻用保護層厚度測定儀測定混凝土保護層厚度，并量出受力鋼筋的間距。鑒于本次所檢測市政防汛墻結(jié)構(gòu)初始設(shè)計資料不完整，本次在檢測過程中，在不同墻段隨機選擇3處表層混凝土完好位置，鑿開表層混凝土，對鋼筋配置進行檢驗，以確保檢測結(jié)果的準確度，如圖8所示。

圖7 墻體碳化情況 圖8 墻體表明鑿出的鋼筋分布情況

按照《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50204-2002)，縱向受力鋼筋保護層厚度的允許偏差，對處于二類環(huán)境類別下的板、墻構(gòu)件最小保護層厚度為25mm。保護層厚度是影響鋼筋混凝土構(gòu)件耐久性的主要因素之一?；炷撂蓟卿摻钿P蝕的前提，保護層越厚，碳化達到鋼筋表面的時間越長，構(gòu)件的耐久性越好。

市政防汛墻主體結(jié)構(gòu)的縱向鋼筋保護層厚度，共檢測250點，合格率為86.4%。其中第11段墻體縱向鋼筋保護層所檢測部分，由于出現(xiàn)保護層銹脹等原因，檢測結(jié)構(gòu)均小于規(guī)范要求值(25mm)。

現(xiàn)場隨機鑿開3處墻體表層混凝土，實際量測縱向鋼筋間距約為150mm。根據(jù)檢測結(jié)果，市政防汛墻所檢測部位縱向鋼筋間距除2#閘門槽局部超出規(guī)范要求外，其余各部位鋼筋間距均值滿足設(shè)計或規(guī)范要求[1-2]。

3.5 結(jié)構(gòu)垂直度

為檢測市政防汛墻的垂直度情況，利用垂直度儀對市政防汛墻主體結(jié)構(gòu)表面垂直度進行抽檢。根據(jù)規(guī)范GB50204-2002，市政防汛墻及閘門槽等主體結(jié)構(gòu)所檢測部位的垂直度平均值均滿足±10mm的規(guī)范要求。

3.6 市政防汛墻后方擋土墻填土密實性

為檢測市政防汛墻后方擋土墻的填土密實性情況，采用SIR-3000探地雷達進行檢測。

探地雷達技術(shù)的基本原理是，電磁波傳播介質(zhì)的不同會產(chǎn)生不同的電磁波傳播路徑、磁場強度、波形等。利用高頻脈沖電磁波進行地下探測，根據(jù)接收到的反射波時間、振幅、頻率、相位等特征，分析探測目標和周圍介質(zhì)的介電差異，從而確定探測目標的位置。該方法有較高的探測精度和較強的抗干擾能力，是目前廣泛應用的無損檢測方法之一。

為準確獲取可靠的混凝土檢測數(shù)據(jù)，本次檢查分別采用收-發(fā)組合天線。主要儀器參數(shù)包括：天線主頻400 MHz，采樣點數(shù)512 samp/scan，采樣數(shù)為16位，掃描速度64 scan/sec，水平掃描速度20 scans/m，時窗60 ns，垂向高通濾波器：100MHz，垂向低通濾波器：800MHz，發(fā)射率：100kHz，手動增益?，F(xiàn)場測量方式采用天線沿設(shè)計測線貼面連續(xù)測量，天線移動速率大致約0.2m/s。為消除天線檢測速度不均對測量位置的影響，天線沿剖面每隔1.0m按動標記開關(guān)，以便準確控制剖面位置。所有觀測數(shù)據(jù)均通過模數(shù)轉(zhuǎn)換后，以數(shù)據(jù)文件的形式存放于主機。

檢測結(jié)果分析表明，市政防汛墻后方擋土墻填土孔隙大，有被掏空的跡象，水土流失嚴重；市政防汛墻與擋土墻之間局部存在脫空，擋土墻填土內(nèi)也有存在局部脫空，導致?lián)跬翂Ρ砻嬗胁痪鶆虺两惮F(xiàn)象，從而在市政防汛墻結(jié)構(gòu)整體上形成拉伸作用，使得市政防汛墻各段之間在伸縮縫處形成豎向錯位，并在各段墻體結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生拉伸裂縫，嚴重處裂縫貫穿整個墻體，對整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定造成一定影響[3-4]。

4 結(jié)論與建議

4.1 主要檢測結(jié)論

市政防汛墻墻體頂部出現(xiàn)多處保護層脫落、鋼筋銹蝕現(xiàn)象，局部地區(qū)尤其是裂縫內(nèi)鋼筋嚴重銹蝕；市政防汛墻伸縮縫處有嚴重開裂和沉降出現(xiàn)，部分伸縮縫處止水老化失效，擋土墻表面有2處較大面積開裂和下沉；市政防汛墻墻體混凝土現(xiàn)齡期強度在14Mpa-20MPa之間；閘門槽混凝土現(xiàn)齡期推定強度約為35.0MPa。

市政防汛墻所檢測部位的混凝土碳化深度在4.8-8.0mm之間，碳化嚴重；除部分由于銹脹導致混凝土表層剝落，保護層厚度不滿足規(guī)范要求外，其余市政防汛墻主體結(jié)構(gòu)縱向鋼筋保護層基本完好，合格率約為86.4%；市政防汛墻墻體縱向受力鋼筋間距均值約為150mm，滿足設(shè)計或規(guī)范要求；市政防汛墻后方擋土墻土體孔隙大，擋土墻填土內(nèi)也有存在局部脫空，水土流失較為嚴重；防汛墻與擋土墻之間局部存在脫空，在市政防汛墻各段之間伸縮縫處形成豎向錯位，并在各段墻體結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生拉伸裂縫。

4.2 目前存在的問題

根據(jù)現(xiàn)場檢測與分析結(jié)果，南京市下關(guān)電廠碼頭市政防汛墻主要存在的問題包括：

1)市政防汛墻墻體混凝土結(jié)構(gòu)耐久性較差，主要體現(xiàn)在混凝土碳化嚴重，鋼筋銹蝕、裸露，局部混凝土剝落；部分墻體出現(xiàn)貫穿裂縫，各結(jié)構(gòu)段之間接縫止水基本失效。

2)目前1#、2#閘門槽均已改成碼頭入口，且周邊未配備應急擋水設(shè)施(如應急閘門及其啟閉設(shè)備等)。

3)市政防汛墻后方擋土墻內(nèi)部填土孔隙大，水土流失嚴重；擋土墻填土存在不均勻沉降，使得墻體發(fā)生豎向錯位。

4.3 建議

針對以上檢測結(jié)論和目前存在的問題，提出以下幾點建議：

1)對市政防汛墻結(jié)構(gòu)破損部位進行修復加固并加強維護，恢復其功能性，提高其耐久性；增設(shè)應急擋水設(shè)施，以備度汛安全。

2)對擋土墻內(nèi)部填土進行回填夯實，使其滿足《堤防工程設(shè)計規(guī)范》中堤防土體密實性要求。

3)在后期碼頭改造工程灌注樁施工時，應盡量避開堤身，避免發(fā)生堤防滲漏或影響堤身穩(wěn)定性。