劉鳳蓮，余甫坤

（1.華北水利水電學(xué)院，鄭州450011；2.黃河水利委員會，鄭州450003）

水閘在水利水電工程中的應(yīng)用非常廣泛，對舊閘、危閘的維修和加固，必須在詳盡的調(diào)查基礎(chǔ)上，結(jié)合工程的實際情況，重點進行混凝土部分的病害機理分析，建立多種損傷模型，制訂出科學(xué)合理的診治方案。本文主要對水閘混凝土病害產(chǎn)生原因及檢測方法進行初步分析。

1 水閘混凝土病害的主要形式

水閘出現(xiàn)病害的原因很多，如土石結(jié)構(gòu)損傷、混凝土病變，鋼結(jié)構(gòu)與機電設(shè)備故障等，而混凝土病害是導(dǎo)致其引起安全事故的主要原因之一，必須引起高度重視。常見的有以下幾種表現(xiàn)形式。

1.1 裂縫

裂縫是混凝土中最普遍和最常見的病害之一。其種類有：①不均勻的沉降裂縫；②不規(guī)則的裂縫；③鋼筋銹蝕引起的裂縫；④堿骨料反應(yīng)引起的裂縫等［1］。

1.2 混凝土碳化及鋼筋銹蝕

當(dāng)混凝土碳化的深度接近或超過混凝土的保護層厚度時，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋼筋多已銹蝕。凡裂縫較多、混凝土質(zhì)量較差的閘，其鋼筋銹蝕程度必然較嚴(yán)重。

1.3 剝蝕

主要有凍融剝蝕、沖磨空蝕，以及水質(zhì)侵蝕、風(fēng)化剝落等。

1.4 構(gòu)造破壞

水閘混凝土結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位的構(gòu)造，因年代久遠而引起的結(jié)構(gòu)構(gòu)造變化、變形等，在一定程度上會影響水閘的安全運行。

1.5 地基不均勻沉降引起的破壞

如閘翼墻和護坡的破損、滑動，毛石的貫通裂縫等。

1.6 凍融

混凝土凍融破壞，是由于混凝土中的水受凍結(jié)冰后體積膨脹，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，由于反復(fù)作用或內(nèi)應(yīng)力超過混凝土抵抗強度致使混凝土破壞。

1.7 人為破壞

主要是撞擊等人為因素。

2 病害分析

水閘混凝土病害機理復(fù)雜，根據(jù)實際調(diào)查和檢測的情況，對各項病害機理進行具體分析，找出其產(chǎn)生危害的主要原因，研究其處理對策，以便于今后的管理。

2.1 裂縫產(chǎn)生

裂縫的產(chǎn)生往往是多種因素聯(lián)合作用的結(jié)果，其對水閘的鋼筋混凝土的危害程度不一。嚴(yán)重的裂縫如貫通縫、網(wǎng)裂縫會嚴(yán)重危及水閘的安全運行，另一方面也往往會引起其他病害的發(fā)生與發(fā)展，如凍融破壞、鋼筋銹蝕等。這些病害與裂縫形成惡性循環(huán)，會對水閘的耐久性產(chǎn)生很大的危害。

2.2 混凝土碳化及鋼筋銹蝕

混凝土質(zhì)量差、裂縫多，都是混凝土碳化的主要原因，混凝土碳化又會導(dǎo)致水閘混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的鋼筋銹蝕?；炷恋奶蓟弯摻畹匿P蝕會嚴(yán)重危害水閘的安全。

2.3 剝蝕

剝蝕是從混凝土的外觀破壞形態(tài)著眼，指水閘混凝土結(jié)構(gòu)表面發(fā)生的蜂窩麻面、露筋、酥松起皮和剝落等現(xiàn)象。

2.4 結(jié)構(gòu)的破壞

結(jié)構(gòu)破壞是由于結(jié)構(gòu)的老化、地基的不均勻沉降、人為的破壞等原因產(chǎn)生，當(dāng)結(jié)構(gòu)遭到破壞時，必須要有針對性地進行結(jié)構(gòu)補強加固措施［2］。

3 主要檢測方法

3.1 回彈法

該方法是應(yīng)用廣泛、使用歷史悠久的無損檢測方法。它根據(jù)混凝土表面硬度和碳化深度來推定其強度，屬于表面硬度法的一種。其基本原理是依靠回彈儀中運動的重錘以一定沖擊動能撞擊頂在混凝土表面的沖擊桿后，測出重錘被反彈回來的距離，以回彈值作為與強度相關(guān)的指標(biāo)，來推定混凝土的強度。應(yīng)用該方法要注意以下幾點：①該方法不適應(yīng)于表層和內(nèi)部質(zhì)量有明顯差異或內(nèi)部存在缺陷的構(gòu)件；②對于粒徑大于60mm的粗骨料混凝土、特種成型工藝制作的混凝土、檢測部的曲率小于250mm的混凝土、潮濕或浸水混凝土，應(yīng)制定專用檢測強度曲線或通過試驗進行修正；③當(dāng)構(gòu)件混凝土抗壓強度大于60MPa時，可采用標(biāo)準(zhǔn)能量大于2.207J的混凝土回彈儀，并應(yīng)另行制定檢測方法［3］。

3.2 超聲回彈綜合法

該方法是在結(jié)構(gòu)混凝土同一側(cè)區(qū)分別測量聲時值和回彈值，然后利用已建立的測強公式推算混凝土抗壓強度的一種方法。應(yīng)用該方法應(yīng)注意的事項有：①不適用于檢測因凍害、化學(xué)侵蝕、火災(zāi)、高溫等已經(jīng)造成表面疏松、剝落的混凝土；②對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的每一測區(qū)，應(yīng)先進行回彈測試，后進行超聲測試；③計算混凝土抗壓強度換算值時，同一測區(qū)內(nèi)的回彈值和聲速值不得混用。

3.3 鉆芯法

該方法是利用工程檢測專用鉆機，從結(jié)構(gòu)混凝土中鉆取芯樣以檢測混凝土強度的一種半破損方法。該方法結(jié)果準(zhǔn)確、直觀，但對結(jié)構(gòu)有局部損壞，費用也較高。使用時應(yīng)該注意：①芯樣應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)試件，其公稱直徑不宜小于骨料最大粒徑的3倍；當(dāng)采用小直徑試件時，公稱直徑不小于70mm，且不得小于骨料最大粒徑的2倍。②確定單個構(gòu)件的混凝土強度推定值時，有效芯樣不應(yīng)少于3個；較小構(gòu)件，有效構(gòu)件不應(yīng)小于2個。

3.4 超聲法

該方法是根據(jù)超聲波在混凝土中傳播的聲學(xué)參數(shù)變化情況來判定混凝土缺陷。應(yīng)用該方法時，要注意其不同的適用條件：①對于裂縫深度檢測，當(dāng)結(jié)構(gòu)的裂縫部位具有相互平行的測試表面時，應(yīng)采用雙面穿透測法進行檢測。②如果進行不密實區(qū)或空洞檢測，被測部位應(yīng)具有一對（或兩對）相互平行的測試面；測區(qū)的范圍除應(yīng)大于被懷疑區(qū)外，還要進行同條件下正?；炷恋膶Ρ龋覍Ρ葴y點不應(yīng)少于20個。③對于混凝土結(jié)合面的檢測，構(gòu)件的被測部位應(yīng)具有使聲波垂直或斜穿結(jié)合面的測試條件。

4 結(jié)語

水利建設(shè)多年的實踐證明，水閘混凝土病變是引起水閘安全事故的重要原因之一，但評價鑒定水閘狀況，不僅僅要考慮混凝土方面，還要對所調(diào)查的水閘進行綜合評估，準(zhǔn)確預(yù)測出影響其安全運行的危害，才能制定出科學(xué)的加固維修、重修方案，確保其安全運行，并節(jié)省大量的維修加固資金。

［1］何金平.大壩安全監(jiān)測理論與應(yīng)用［M］.北京：中國水利水電出版社，2010.

［2］水利部水利建設(shè)與管理總站，等.水閘安全鑒定技術(shù)指南［M］.鄭州：黃河水利出版社，2010.

［3］水利部水利建設(shè)與管理總站，等.病險水閘除險加固技術(shù)指南［M］.鄭州：黃河水利出版社，2009.