水庫溢洪道大體積混凝土檢測方法探析

孫亞星

（交城縣水利局，山西 交城 030500）

1 工程檢測目標

1.1 工程概況

某水庫溢洪道位于主壩左側，由引水段、閘室段、陡槽段和消力池段組成。溢洪道控制堰為寬頂堰，堰頂有閘門控制，堰頂高程為24.5 m，堰頂寬8.0 m，堰頂后接1∶12.5 混凝土陡坡段，陡坡段長151.02 m，采用0.4 m 厚C25 混凝土護底，兩岸邊墻為M7.5 漿砌石擋墻；消力池采用底流消能方式，消力池長11.5 m，池深1.2 m，采用0.4 m 厚C25 混凝土護底；海漫段長21.0 m，采用0.5 m 厚干砌石護底；寬頂堰上設1 扇平面鋼閘門，閘門寬8.0 m，高2.0 m，雙吊點起吊，啟閉機采用QPQ2×10 t 型號，電動機為Y160L-6 型號，共1 套；閘門頂部設有啟閉室，閘門下游設有交通橋，交通橋為鋼筋混凝土梁板結構。

1.2 溢洪道檢測項目

（1）結構混凝土強度（回彈法）：溢洪道左側岸墻1 組、溢洪道右側翼墻1 組、溢洪道底板1 組、閘門底板1 組；（2）結構混凝土碳化深度：溢洪道左側岸墻3 點、溢洪道右側翼墻3 點、溢洪道底板3 點、閘門底板3 點；（3）探地雷達檢測。

2 檢測方法分析

2.1 結構混凝土強度檢測

2.1.1 采用鉆芯法檢測混凝土抗壓強度

（1）將混凝土芯樣，截取為長徑比（長度與直徑的比值）為1.0 的試件，測定抗壓強度，每組3 個試件。從混凝土建筑物中鉆取芯樣時，芯樣的直徑不應小于骨料最大粒徑的三倍。如難以滿足要求，芯樣的直徑至少應大于骨料最大粒徑的兩倍。芯樣不應含有鋼筋。

（2）將試樣兩端在磨石機上磨平，亦可用水泥凈漿、水泥砂漿、聚合物水泥砂漿、環(huán)氧膠泥、硫磺膠泥等找平，漿體找平層厚度應≤1.5 mm，砂漿找平層厚度應≤5 mm，找平層厚度計入試件高度。端面平整度偏差不應大于直徑的0.1%，兩端面與中軸線的垂直度偏差不應大于1°。試件四周不應有縮頸、鼓肚或其他缺陷（如裂縫等）。

（3）在試件側面不同位置量測長度兩次（準確至1mm，下同），取兩個測值的平均值作為試件的長度。在試件中部量測直徑兩次（兩次測量方向相垂直），取兩個測值的平均值作為試件的直徑。

（4）抗壓強度按照以下公式計算，以3 個試件測值的平均值作為試驗結果（修約間隔0.1 MPa）。

式中：fc——抗壓強度，MPa；

P——破壞荷載，N；

D——試件直徑，mm。

（5）將長徑比為1.0 的芯樣試件抗壓強度換算成150 mm×150 mm×150 mm 立方體試件的抗壓強度，按照以下公式計算（修約間隔0.01 MPa）。

式中：fcc——立方體試件的坑壓強度，MPa；

fc——長徑比為1.0 的芯樣試件抗壓強度，MPa；

A——換算系數(shù)，見表1。

表1 芯樣和立方體試件之間抗壓強度換算系數(shù)

2.1.2 采用回彈法檢測混凝土抗壓強度

（1）確定測區(qū)及檢測面要具有代表性，測區(qū)的面積應≤0.04 m2，確保檢測面清潔、平整。

（2）每一測區(qū)讀取16 個回彈值，按照規(guī)程要求剔除3 個最大值和3 個最小值，取余下的10 個回彈值按下式取平均值：

式中：Rm——測區(qū)平均回彈值，精確至0.1；

Ri——第i 個測點的回彈值。

（3）根據(jù)求得的測區(qū)平均回彈值，結合有代表性位置的混凝土碳化深度值，求得該測區(qū)的混凝土強度換算值，相當于被測構件的測區(qū)在該齡期下的混凝土抗壓強度值。

2.1.3 混凝土碳化深度檢測

混凝土碳化深度值測量位置選擇要有代表性，測點代表數(shù)不小于構件測區(qū)數(shù)的30%，其平均值為該區(qū)碳化深度值。碳化深度值極差＞2.0 mm 時，在每一測區(qū)測量。

測量采用沖擊電鉆，在測區(qū)表面鉆孔，孔徑16 mm，深60～70 mm。除凈孔洞中粉末和碎屑后，用濃度為1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞內(nèi)壁邊緣，當已碳化與未碳化界線清楚時，再測量交界面到表面垂直距離，≥3 次取平均值，精確度0.5 mm。碳化深度為0.4 mm 時，按無碳化處理。

2.2 鋼筋銹蝕程度檢測

采用KON—XSY 型鋼筋銹蝕儀。在構件布置若干測區(qū)，面積應≤5 m×5 m，在測區(qū)內(nèi)布置網(wǎng)格，網(wǎng)格間距在100～500 mm 之間，網(wǎng)格上交叉點應為電位測點。在測區(qū)表面噴灑水或適量加液態(tài)洗滌劑的導電溶液，使混凝土充分浸潤。測試類型：梯度測試，測點間距：X=20 cm，Y=20 cm，電位值范圍：0～86 mV，平均電位值：39 mV。當電位水平＞-200 mV 時，不發(fā)生銹蝕的概率＞90%；當電位水平介于-200～-350 mV 時，鋼筋發(fā)生銹蝕狀況不確定；當電位水平＜-350 mV 時，鋼筋發(fā)生銹蝕的概率＞90%，見表2。

表2 半電池電位值評價鋼筋銹蝕性狀的判據(jù)

2.3 地質雷達勘探檢測

2.3.1 地質雷達天線和測量方式選擇

地質雷達的探測深度和分辨率也是一對矛盾體，高頻天線可以獲得較高的分辨率，但探測深度較淺，低頻天線可以探測較深的深度，但分辨率低。根據(jù)現(xiàn)場情況，本次檢測選用中心頻率為250 MHz 的雷達天線疊加次數(shù)16 次，時窗100 ns。

2.3.2 地質雷達數(shù)據(jù)處理

（1）數(shù)據(jù)傳輸：利用傳輸軟件將地質雷達主機內(nèi)數(shù)據(jù)傳入計算機。

（2）原始數(shù)據(jù)預處理：包括水平比例、距離和表面歸一化、靜校正、零位校準、增益恢復等。

（3）數(shù)據(jù)處理：垂直和空間濾波、預測反褶積、二維常數(shù)和速度變量偏移等。

（4）結果反演解釋：結合地質資料對雷達剖面數(shù)據(jù)進行交互式物探地質解釋。

3 溢洪道檢測

3.1 結構混凝土強度、碳化深度（回彈法）

采用回彈法進行當前齡期下混凝土抗壓強度檢測，本次檢測溢洪道4 個部位，結果見表3。

表3 溢洪道混凝土強度檢測結果

檢測結果：溢洪道右側翼墻混凝土強度推定值為26.4 MPa，碳化深度為17.0 mm；溢洪道左側岸墻混凝土強度推定值為19.5 MPa，碳化深度為18.0 mm；溢洪道底板混凝土強度推定值為26.6 MPa，碳化深度為15.5 mm；閘室底板混凝土強度推定值為25.2 MPa，碳化深度為12.0 mm。溢洪道為露天環(huán)境，環(huán)境類別為二類，依據(jù)《水工混凝土結構設計規(guī)范》（SL191-2008）第3.3.4 條，滿足環(huán)境類別為二類的配筋混凝土最低強度等級為C25 的要求，溢洪道左側岸墻不滿足環(huán)境類別為二類的配筋混凝土最低強度等級為C25 的要求。

3.2 混凝土鋼筋銹蝕程度

采用KON—XSY 型鋼筋銹蝕儀檢測。測試類型為電位測試，測點間距為X=20 cm，Y=20 cm。本次檢測抽取溢洪道4 個部位，進行鋼筋銹蝕檢測，檢測結果見表4—表7。

表4 溢洪道右側翼墻鋼筋銹蝕程度檢測結果

表5 溢洪道左側岸墻鋼筋銹蝕程度檢測結果

表6 溢洪道底板鋼筋銹蝕程度檢測結果

表7 閘室底板鋼筋銹蝕程度檢測結果

檢測結果：溢洪道右側翼墻構件共檢測30 個測點，其中電位水平＞-200 mV 為12 點，占總數(shù)的40%；電位水平在-200～-350 mV 為18 點，占總數(shù)的60%；電位水平＜-350 mV 為0 點，占總數(shù)的0%。依據(jù)《混凝土中鋼筋檢測技術規(guī)程》（JGJ/T 152-2019）半電池電位值評價鋼筋銹蝕性狀的判據(jù)，判定溢洪道右側翼墻鋼筋銹蝕性狀不確定。

檢測結果：溢洪道左側岸墻構件共檢測30 個測點，其中電位水平＞-200 mV 為21 點，占總數(shù)的70%；電位水平在-200～-350 mV 為9 點，占總數(shù)的30%；電位水平＜-350 mV 為0 點，占總數(shù)的0%。依據(jù)《混凝土中鋼筋檢測技術規(guī)程》（JGJ/T 152-2019）半電池電位值評價鋼筋銹蝕性狀的判據(jù)，判定溢洪道左側岸墻鋼筋不發(fā)生銹蝕的概率＞90%。

檢測結果：溢洪道底板構件共檢測30 個測點，其中電位水平＞-200 mV 為18 點，占總數(shù)的60%；電位水平-200～-350 mV 為12 點，占總數(shù)的40%；電位水平＜-350 mV 為0 點，占總數(shù)的0%。依據(jù)《混凝土中鋼筋檢測技術規(guī)程》（JGJ/T 152-2019）半電池電位值評價鋼筋銹蝕性狀的判據(jù)，判定溢洪道底板鋼筋不發(fā)生銹蝕的概率＞90%。

檢測結果：閘室底板構件共檢測30 個測點，其中電位水平＞-200 mV 為13 點，占總數(shù)的43%；電位水平-200～-350 mV 為17 點，占總數(shù)的57%；電位水平＜-350 mV 為0 點，占總數(shù)的0%。依據(jù)《混凝土中鋼筋檢測技術規(guī)程》（JGJ/T 152-2019）半電池電位值評價鋼筋銹蝕性狀的判據(jù)，判定閘室底板鋼筋銹蝕性狀不確定。

3.3 地質雷達現(xiàn)場探測情況及成果分析

根據(jù)現(xiàn)場具體情況，本次檢測在多彩科技園路面停車場道路進行，由北往南方向布置2 條測線，詳見地質雷達探測成果表8。

表8 地質雷達探測成果表

本次工程進行地質雷達檢測，根據(jù)現(xiàn)場檢測情況，經(jīng)過對地質雷達圖像分析，得出結論如下：已探測位置的混凝土層厚度均＞20 cm，未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷及脫空。

4 結論

結構混凝土強度、碳化深度（回彈法）：溢洪道右側翼墻混凝土強度推定值為26.4MPa，碳化深度為17.0 mm；溢洪道左側岸墻混凝土強度推定值為19.5 MPa，碳化深度為18.0 mm；溢洪道底板混凝土強度推定值為26.6 MPa，碳化深度為15.5 mm；閘室底板混凝土強度推定值為25.2 MPa，碳化深度為12.0 mm。溢洪道為露天環(huán)境，環(huán)境類別為二類，依據(jù)《水工混凝土結構設計規(guī)范》（SL191-2008）第3.3.4 條，滿足環(huán)境類別為二類的配筋混凝土最低強度等級為C25 的要求，溢洪道左側岸墻不滿足環(huán)境類別為二類的配筋混凝土最低強度等級為C25的要求。

混凝土鋼筋銹蝕程度：采用KON—XSY 型鋼筋銹蝕儀檢測。測試類型：電位測試，測點間距：X=20 cm，Y=20 cm。本次檢測抽取溢洪道4 個部位，進行鋼筋銹蝕檢測。依據(jù)《混凝土中鋼筋檢測技術規(guī)程》（JGJ/T 152-2019）半電池電位值評價鋼筋銹蝕性狀的判據(jù)，判定溢洪道右側翼墻、閘室底板鋼筋銹蝕性狀不確定，溢洪道左側岸墻、溢洪道底板鋼筋不發(fā)生銹蝕的概率＞90%。