某場平工程排水涵洞裂縫成因檢測分析

胡國偉

(貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院有限公司，貴陽 550002)

排水涵洞工程出現(xiàn)裂縫的原因有很多，為了更好的完成相應(yīng)分析工作，要對排水涵洞裂縫成因檢測內(nèi)容進(jìn)行分析，及時發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)而更好解決問題，使排水涵洞工程作用能夠得到合理發(fā)揮。

1 工程概況

都勻市某場地平整工程排水涵洞基本位于原洛邦河河道上，涵洞形式為雙涵洞并排布置，洞口段布置兩孔6.5m×7.0m(寬×高)城門洞型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)排水涵洞，洞身段布置兩孔5.0m×6.0m(寬×高)城門洞型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)排水涵洞，采用明挖施工方式。涵洞底板高程為784.00m，坡度為0.007，總長度約為860m。涵洞樁號K0+050-K0+250m段下穿后建的外環(huán)東路路堤，上部覆蓋厚度40m的路堤。涵洞樁號K0+042-K0+621m在進(jìn)行洞身土方回填后，發(fā)現(xiàn)該樁號段涵洞底板及墻身出現(xiàn)了裂縫，而且混凝土結(jié)構(gòu)也遭受到了破壞，著不僅會對工程外觀造成影響，而且也會對工程在后期應(yīng)造成不良影響，相關(guān)工作人員要提高對該項內(nèi)容的探討，做好相應(yīng)分析工作。

為了對涵洞工程中的K0+042-K0+621涵洞底板及墻身出現(xiàn)裂縫的原因進(jìn)行分析，工作人員要對涵洞工程外觀質(zhì)量(包含出現(xiàn)的裂縫現(xiàn)象)、鋼筋間距魚保護(hù)層厚度、混凝土結(jié)構(gòu)抗強(qiáng)度在應(yīng)用期間的整體抗拉強(qiáng)度、襯砌混凝土內(nèi)部質(zhì)量存在的問題和厚度、鋼筋保護(hù)層厚與鋼筋間距多項內(nèi)容的檢測，通過檢測，能夠及時發(fā)現(xiàn)問題，并且采取合理措施對問題進(jìn)行處理。

2 外觀質(zhì)量缺陷與裂縫檢測情況

對該水涵洞工程情況進(jìn)行查看可以發(fā)現(xiàn)，涵洞工程中的裂縫部位主要集中在K0+077-K0+224段，通過觀察發(fā)現(xiàn)墻身及頂拱混凝土表面出現(xiàn)了大量裂紋，對產(chǎn)生的裂縫進(jìn)行統(tǒng)計，裂縫一共166條，其中貫穿性裂縫9條，底板混凝土下沉(錯臺)破壞7處，伸縮部位墻身錯邊破壞5處。其中左洞K0+152-K0+176段及右洞樁號K0+152-K0+200段的混凝土裂縫破壞嚴(yán)重，部分墻身部位混凝土已破裂、脫落，并伴隨主筋外露、扭曲變形，部分底板混凝土下沉破壞嚴(yán)重，最大下沉量150mm；部分伸縮縫部位墻體錯邊嚴(yán)重，最大錯開位置100mm。裂縫寬度為0.02-600mm，裂縫深度為0.01-1.0m(部分已貫穿)，裂縫走向主要為環(huán)向、斜向，多數(shù)裂縫較為嚴(yán)重，這些結(jié)構(gòu)裂縫的存在，會引起滲漏現(xiàn)象，從涵洞的這些裂縫中會析出白色物體，這會對涵洞工程質(zhì)量，以及應(yīng)用造成直接影響。通過對裂縫尺寸大小進(jìn)行明確可以發(fā)現(xiàn)，多數(shù)裂縫寬度都超過了《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(2015年版)》(GB50010-2010)二類環(huán)境條件下的混凝土最大裂縫寬度0.2mm的要求，對出現(xiàn)的裂縫進(jìn)行了持續(xù)90d的觀察，在觀察期限內(nèi)，裂縫并未呈現(xiàn)出變大趨勢[1]。

K0+042-K0+224段的左、右洞墻身及頂拱混凝土表面情況進(jìn)行了全面觀察，通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，對涵洞工程結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行觀察開業(yè)發(fā)現(xiàn)，局部結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)蜂窩麻面、露筋、滲漏，以及模板沒有及時被清除等各種不同現(xiàn)象，其中蜂窩麻面29處，露筋17處，滲漏27處，表面模板未清除1處。其余樁號段墻身、底板等各處并未出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問題，無論是工程外觀，以及工程性能都并未受到影響，不存在質(zhì)量缺陷現(xiàn)象。其典型破壞情況如圖1、圖2、圖3、圖4所示。

圖1 伸縮縫處頂拱錯臺，混凝土破壞 圖2伸縮縫底板錯臺，局部混凝土破壞

圖3 邊墻裂縫

圖4 墻裂縫、滲漏

3 排水涵洞裂縫成因檢測分析

3.1 洞身孔口尺寸及伸縮縫設(shè)置情況檢測

該K0+042-K0+621段襯砌混凝土共設(shè)置26道伸縮縫，其中K0+120-K0+152、K0+270-K0+300及K0+300-K0+333段混凝土襯砌伸縮縫的設(shè)置段長分別為32m、30m及33m，超出設(shè)計規(guī)定的24m長度要求，其余樁號段伸縮縫設(shè)置段長均在設(shè)計24m長度要求以下；其孔口尺寸滿足洞口段設(shè)計孔口尺寸6.5m×7.0m(寬×高)、洞身段設(shè)計孔口尺寸5.0m×6.0m(寬×高)的要求。

3.2 墻身混凝土抗壓強(qiáng)度檢測

對于墻身混凝土具體強(qiáng)度情況檢測，可以采用回彈法結(jié)合鉆芯修正法開展[2]。在實際檢測的期間，為了確保最終檢測結(jié)果能夠精準(zhǔn)反映工程具情況，要檢測左、右側(cè)涵洞墻身混凝土構(gòu)件抗壓強(qiáng)度，混凝土抗壓強(qiáng)度推定值為31.0-38.0MPa，滿足C25強(qiáng)度等級要求[3]。

3.3 襯砌混凝土鋼筋及內(nèi)部質(zhì)量檢測

采用雷達(dá)儀，對該排水涵洞工程的K0+042-K0+621段襯砌混凝土的拱頂、拱腰(左側(cè)、右側(cè))、邊墻(左側(cè)、右側(cè))部位，分別沿縱向各部位布置1條測線，共8條測線，采用連續(xù)法結(jié)合點測法對鋼筋、混凝土厚度、內(nèi)部缺陷等各項內(nèi)進(jìn)行全面掃描，通過掃面可以發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)的拱頂、中墻、邊墻部位的混凝土厚度滿足設(shè)計1000mm厚要求，結(jié)構(gòu)內(nèi)部十分密實，并未發(fā)現(xiàn)存在空洞等嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷[4]。排水涵洞工程鋼筋間距合格率為75%-85%，基本滿足《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50204-2015)規(guī)定要求；但是通過檢測發(fā)現(xiàn)鋼筋保護(hù)層厚度合格率僅為45%-61%，并未滿足《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50204-2015)中的具體規(guī)定[5]。

3.4 涵洞底板持力層檢測

采用鉆芯法，現(xiàn)場對該排水涵洞工程底板基礎(chǔ)持力層巖土性狀進(jìn)行檢測，涵洞按施工設(shè)置伸縮縫劃分檢測單元，每個單元至少鉆取1個孔，鉆孔深度為底板以下≥5m；其中左側(cè)涵洞K0+042-K0+621段，共劃分25個單元，共鉆取73個孔；右側(cè)涵洞K0+042-K0+200段，共劃分7個單元，共鉆取24個孔，具體鉆孔布置情況如圖6所示。根據(jù)鉆芯結(jié)果，該排水涵洞底板厚度滿足設(shè)計厚度100cm要求，其底部持力層主要為中風(fēng)化灰?guī)r，持力層0-3.5m的巖芯較破碎，反映巖體完整性較差；持力層在0.5-4.6m深度范圍存在大小不等、分布不均的溶洞或溶隙現(xiàn)象，溶洞或溶隙在K0+060-K0+205段分布較密集[6]。

4 檢測成果分析

綜上，所檢排水涵洞工程K0+042-K0+621段存在一定混凝土表面蜂窩麻面、露筋、裂縫、滲漏、模板未清除等外觀質(zhì)量缺陷現(xiàn)象，其中K0+077-K0+224段的混凝土存在明顯裂縫破壞現(xiàn)象，部分墻身混凝土破壞脫落、鋼筋外露、彎曲變形，部分底板混凝土下沉或錯臺破壞嚴(yán)重，部分伸縮縫處墻身錯邊、變形破壞等現(xiàn)象。檢測其混凝土強(qiáng)度、截面尺寸滿足設(shè)計要求，其混凝土內(nèi)部澆筑無空洞、不密實現(xiàn)象；檢測其伸縮縫設(shè)置，一些洞身段設(shè)置長度不滿足要求；檢測其鋼筋間距基本滿足施工規(guī)范要求，其保護(hù)層厚度不滿足設(shè)計規(guī)定要求；檢測其底部持力層主要為中風(fēng)化灰?guī)r，持力層0-3.5m的巖芯較破碎，反映巖體完整性較差；持力層在0.5-4.6m深度范圍存在大小不等、分布不均的溶洞或溶隙現(xiàn)象，溶洞或溶隙在K0+060-K0+205段分布較密集。

由于本工程涵洞基礎(chǔ)直接承重于原河床基礎(chǔ)，其持力層基巖完整性差、十分破碎，而且存在分布不均勻、埋深較淺的溶洞或溶隙情況，容易導(dǎo)致涵洞上部結(jié)構(gòu)在應(yīng)用期間發(fā)生不均勻沉降，這會造成以下影響：

1)涵洞工程澆筑成型、土方回填期間會導(dǎo)致涵洞工程在后期應(yīng)用期間發(fā)生不均勻沉降問題，這會對涵洞工程質(zhì)量造成直接影響。

2)涵洞經(jīng)河床明挖施工后，其底板及部分主體處于地下水位線以下，箱涵澆筑成型后的土方回填過程及期間雨水天氣會導(dǎo)致地下水位抬高，在箱涵整體結(jié)構(gòu)未回填穩(wěn)定時可能會造成箱涵基礎(chǔ)的擾動破壞或不均勻沉降破壞。

考慮到以上兩點，本工程涵洞K0+042-K0+224段上部結(jié)構(gòu)在應(yīng)用期間受外界因素影響，因此，遭受到了顯著破壞，這一破壞對工程質(zhì)量和應(yīng)用造成了嚴(yán)重影像。這種破壞已對涵洞的安全運行造成危害，可能會引發(fā)事故，不僅會造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失，而且可能會造成人員傷亡。針對這一現(xiàn)象，建議將問題及時、準(zhǔn)確反饋給原設(shè)計單位，由原設(shè)計單位中的工作人員，對該段涵洞結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)持力層進(jìn)行安全復(fù)核，針對復(fù)核結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，同時，給出一套相應(yīng)加固處理意見，然后，由施工單位指派施工人員對工程進(jìn)行應(yīng)急搶險加固，完成加固后，要指派專人在后繼運行管理過程中加強(qiáng)對整體涵洞巡視檢查，如果通過檢查，發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，必須及時采取合理措施對異常情況進(jìn)行分析，進(jìn)而及時采取合理措施對問題加以處理。

目前該K0+042-K0+224段涵洞經(jīng)墻身修復(fù)加固及基礎(chǔ)固結(jié)灌漿處理后，涵洞上部的外環(huán)東路已通車運行近2a，在該期間，并未再發(fā)現(xiàn)涵洞發(fā)生變形，以及損壞等現(xiàn)象，可見采取修復(fù)加固和基礎(chǔ)固結(jié)灌漿處理方法是可行的。

5 結(jié) 語

場平工程排水涵洞裂縫成因檢測是一項復(fù)雜工作，在實際檢測過程中需要應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)，具體檢測時，為了提高檢測結(jié)果精準(zhǔn)性，能夠精準(zhǔn)反映場平工程排水涵洞工程質(zhì)量，要加強(qiáng)對檢測內(nèi)容的探討，采取合理措施對問題進(jìn)行處理，從而提高工程質(zhì)量。