王 強,荀 俊,王 敏
(常州市城市防洪工程管理處,江蘇 常州 213000)
泵站是一種極為常見的水工建筑物,在長期使用過程中,泵站難免出現(xiàn)不同程度的破損,破損后的泵站其效益在一定程度上受到了限制,同時,也存在破壞的風險,將會下游城鎮(zhèn)、居民的安全產(chǎn)生一定威脅。針對這一部分泵站,完成安全檢測分析是十分重要的,準確劃分泵站安全等級,可為泵站除險加固工程提供依據(jù)[1]。目前,泵站安全檢測涉及到混凝土強度、碳化深度、保護層厚度、結構破損等多個方面。結合常州西市河泵站,對泵站安全檢測進行分析。
西市河泵站建成于1992年6月,位于常州市鐘樓區(qū)西市河上,西市河河道起止位置為從大運河至關河,全長為712.6m,河面最窄處僅為7.0m,最寬處為15.1m,水面積為16523.8m2。西市河泵站工程結構型式為閘站結合結構,設計流量6m3/s。包括兩臺水泵機組,泵室凈寬均為3.5m,泵站主機泵為32ZLB-125軸流泵,共2臺,單機流量為3m3/s,每臺配套功率為95kW;一座節(jié)制閘,節(jié)制閘為開敞式結構,單孔凈寬6m,閘門為直升式鋼閘門,配備液壓式啟閉機一臺。泵站底板頂面高程▽0.9m,電機層高程▽6.1m;節(jié)制閘底板頂面高程▽1.6m,閘墩頂高程▽6.1m。該工程多年來與鎖橋河泵站共同作用,充分發(fā)揮了防洪、排澇、調蓄和水環(huán)境改善等多項工程效益。
2.1.1 回彈法強度檢測
1)基本理論:
剔除現(xiàn)場測得的回彈值中的3個最大、最小值后,按下式計算:
(1)
式中:Rm為測區(qū)平均回彈值;Ri為第i個測點的回彈值。
當無法從混凝土試件側面測試時需對回彈值進行修正,首先將計算平均回彈值Rma,按下式進行修正:
Rm=Rmα+△Rα
(2)
式中:Rmα實測平均回彈值;△Rα為不同測角α的修正值。
當回彈儀水平方向測試混凝土澆筑表面或底面時,應按下式修正。
(3)
回彈值測量完畢后,應測量碳化深度值,取平均值作為測區(qū)的碳化深度值。極差>2.0mm時,應測量每個測區(qū)的碳化深度值。
構件混凝土強度推定值計算方法如下:
a)當結構或構件測區(qū)數(shù)少于10h:
fcu,e=fcu,minc
(4)
b)當測區(qū)強度值中有<10.0MPa時:fcu,e<10.0MPa。
c)當結構或構件測區(qū)數(shù)不少于10個或按批量檢測時,應按下列公式計算:
(5)
d)當混凝土強度標準差以下情況時,則應按單個構件檢測:
當混凝土強度平均值<25MPa時:sfcuc>4.5MPa;
當混凝土強度平均值≥25MPa時:sfcuc>5.5MPa。
2)檢測方法:
每構件布置10個測區(qū),一個測區(qū)設置16個回彈點。測試過程中應當保持回彈儀與測試面垂直。測點宜均勻分布,測點間距一般≥20mm。
3)檢測結果:
由回彈檢測值,混凝土強度的推定值見表1。
表1 混凝土強度回彈檢測法成果表
2.1.2 鉆芯法混凝土強度檢測
1)基本理論:
芯樣試件的強度換算公式如下:
(6)
式中:fcuc強度換算值,MPa,;F為抗壓試驗最大壓力,N;d為試塊平均直徑,mm。
2)檢測方法:
3)檢測結果:
鉆芯取樣法檢測混凝土抗壓強度成果分別見表2。
表2 西市河泵站混凝土鉆芯法強度檢測成果表
2.1.3 混凝土強度
綜合各種檢測手段測定的混凝土強度,各構件混凝土強度推薦值見表3。
表3 西市河泵站混凝土強度檢測成果表
由表3可知:采用回彈法、鉆芯法測得西市河泵站墩墻、排架、電機梁、泵房后墻混凝土強度滿足原設計要求,滿足《水工混凝土結構設計規(guī)范》(SL191—2008)有關混凝土最低強度等級要求。
2.2.1 檢測方法
采用電鉆垂直鉆進孔徑約15mm的鉆孔,除去鉆孔中的雜物,然后使用濃度為1%的酚酞酒精溶液均勻地噴灑在孔洞內壁,再用深度測量器具測量深度,應多次測量取平均值,該距離即為該測區(qū)的碳化深度值,每次讀數(shù)精確至0.5mm。
2.2.2 檢測結果
碳化深度檢測結果見表4。
表4 混凝土構件碳化深度檢測值 mm
從表4可以看出:西市河泵站墩墻的混凝土碳化深度分布均勻,其值在4.5-12.5mm之間;排架混凝土碳化深度分布不均勻,其值在11.0-22.0mm之間,其中3號孔左排架最大碳化深度為22.0mm;電機梁混凝土碳化深度分布均勻,其值在4.0-13.0mm之間;泵房后墻混凝土碳化深度分布均勻,其值在10.0-15.0mm之間。
對每個構件,選擇五個點,測定混凝土保護層厚度。檢測結果見表5。
表5 西市河泵站混凝土保護層檢測結果 mm
鋼筋混凝土結構病害的檢測主要從表面特征、鋼筋是否銹蝕等方面來綜合判斷。西市河泵站結構病害檢測結果如下:
1)左閘墩與下游岸墻接縫處混凝土剝落。
2)右閘墩下游側露筋1處。
3)左排架活動門槽處箍筋露筋嚴重。
4)左排架中部混凝土脹裂1處。
5)1號泵下游側電機梁箍筋露筋。
6)啟閉機梁底部露筋多處。
7)上游左側漿砌塊石岸墻接縫處塊石脫落。
8)上游右側漿砌塊石岸墻接縫處止水填料脫落。
9)上游側工作便橋底部露筋。
10)下游側工作便橋底部露筋。
1)西市河泵站混凝土強度在26.30-35.14MPa之間,各區(qū)域混凝土強度均滿足原設計和相關規(guī)范要求,混凝土評價標度為A。
2)西市河泵站墩墻、電機梁、后墻的混凝土碳化深度分布均勻,其值分別在4.5-12.5mm、4.0-13.0mm、10.0-15.0mm之間,碳化深度評定標度為A;排架混凝土碳化深度分布不均勻,其值在11.0-22.0mm之間,碳化深度評定標度為B。
3)除電機梁實測混凝土保護層厚度均大于最大碳化深度但小于設計值,對結構鋼筋耐久性有較大影響外,其他部分混凝土保護層厚度滿足要求。