王才品

(霍山縣水務(wù)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(duì)岸坡穩(wěn)定有至關(guān)重要的作用。市政防汛墻使用一段時(shí)候后會(huì)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(qiáng)安全管理，需要對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)與分析，為后期加固改造方案提供科學(xué)依據(jù)。南京位于長(zhǎng)江中下游，受臺(tái)風(fēng)、暴雨、上游水位等影響，屬于洪澇災(zāi)害多發(fā)城市，因此防汛墻建設(shè)及維護(hù)加固對(duì)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(cè)為例，闡述防汛墻檢測(cè)技，分析檢測(cè)結(jié)果，為碼頭改造施工提供設(shè)計(jì)依據(jù)，為相同類型防汛墻檢測(cè)提供參考。

2 檢測(cè)內(nèi)容

本次檢測(cè)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(xiàng)性能參數(shù)檢測(cè)、市政防汛墻后方擋土墻密實(shí)性檢測(cè)3個(gè)方面。

3 檢測(cè)方法和結(jié)果

3.1 外觀檢查

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

詳細(xì)普查后發(fā)現(xiàn)，第1段墻體表面有縱橫交錯(cuò)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(cuò)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(hù)層脫落現(xiàn)象，且保護(hù)層內(nèi)鋼筋嚴(yán)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(yán)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(duì)完好。第7段墻體：背水側(cè)擋土結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴(yán)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(yán)重，防汛墻頂部橫向鋼筋銹蝕，混凝土剝落。1#閘門(mén)槽：頂部有鋼筋裸露銹蝕，表面涂層剝落，閘門(mén)槽缺失，僅保留有閘門(mén)槽，存在一定安全隱患。第9段墻體剝開(kāi)表層混凝土露出橫縱鋼筋，可以看出橫縱鋼筋銹蝕相對(duì)較輕，碳化較深。第10段墻體墻頂以下2m處混凝土老化嚴(yán)重，部分鋼筋裸露。2#閘門(mén)槽表面涂層剝落，閘門(mén)槽缺失，僅保留有閘門(mén)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(wèn)題如下：墻體出現(xiàn)大面積鋼筋外露，銹脹、保護(hù)層脫落，如圖2所示；擋土墻發(fā)生嚴(yán)重下陷，如圖3所示；市政防汛墻頂部鋼筋銹蝕嚴(yán)重，如圖4所示；伸縮縫之間出現(xiàn)嚴(yán)重開(kāi)裂和沉降，如圖5所示；外部墻體多處出現(xiàn)銹脹、保護(hù)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(cuò)位

3.2 混凝土現(xiàn)齡期強(qiáng)度

為檢測(cè)市政防汛墻和閘門(mén)槽主體結(jié)構(gòu)混凝土實(shí)際強(qiáng)度，根據(jù)《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》JGJ/T 23-2001采用回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度。該方法的原理是以一沖擊桿預(yù)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(jì)算混凝土強(qiáng)度。測(cè)量時(shí)，選取平整無(wú)明顯缺陷的混凝土表面布置回彈測(cè)區(qū)，每個(gè)測(cè)區(qū)面積200×200mm2。測(cè)取回彈平均值，同時(shí)測(cè)量碳化深度值(H)。根據(jù)回彈值(N)、碳化深度值(H)-混凝土強(qiáng)度(f)的關(guān)系曲線計(jì)算得到測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度值。

市政防汛墻所檢測(cè)部位的墻體混凝土現(xiàn)齡期強(qiáng)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(qiáng)度推定值為30.0MPa。1#閘門(mén)槽混凝土現(xiàn)齡期推定強(qiáng)度為35.0MPa，2#閘門(mén)槽混凝土現(xiàn)齡期強(qiáng)度推定值為35.2MPa。

3.3 混凝土碳化深度

為檢測(cè)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(cè)量?jī)x等儀器設(shè)備，進(jìn)行測(cè)量。在回彈法測(cè)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(cè)量?jī)x量測(cè)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(duì)于無(wú)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(dǎo)致混凝土碳化是造成其中鋼筋腐蝕的主要原因。當(dāng)混凝土碳化深度達(dá)到鋼筋時(shí)，鋼筋表面的鈍化膜破壞，失去了電化學(xué)上的保護(hù)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(biāo)，碳化深度越大，二氧化碳達(dá)到鋼筋位置的時(shí)間會(huì)顯著縮短，鋼筋銹蝕加快，結(jié)構(gòu)承載力迅速降低，帶來(lái)巨大的安全隱患。

根據(jù)本次檢測(cè)結(jié)果，市政防汛墻所檢測(cè)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(cè)市政防汛墻和閘門(mén)槽結(jié)構(gòu)鋼筋保護(hù)層和鋼筋間距情況，隨機(jī)對(duì)市政防汛墻用保護(hù)層厚度測(cè)定儀測(cè)定混凝土保護(hù)層厚度，并量出受力鋼筋的間距。鑒于本次所檢測(cè)市政防汛墻結(jié)構(gòu)初始設(shè)計(jì)資料不完整，本次在檢測(cè)過(guò)程中，在不同墻段隨機(jī)選擇3處表層混凝土完好位置，鑿開(kāi)表層混凝土，對(duì)鋼筋配置進(jìn)行檢驗(yàn)，以確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)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(yàn)收規(guī)范》(GB50204-2002)，縱向受力鋼筋保護(hù)層厚度的允許偏差，對(duì)處于二類環(huán)境類別下的板、墻構(gòu)件最小保護(hù)層厚度為25mm。保護(hù)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(hù)層越厚，碳化達(dá)到鋼筋表面的時(shí)間越長(zhǎng)，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(hù)層厚度，共檢測(cè)250點(diǎn)，合格率為86.4%。其中第11段墻體縱向鋼筋保護(hù)層所檢測(cè)部分，由于出現(xiàn)保護(hù)層銹脹等原因，檢測(cè)結(jié)構(gòu)均小于規(guī)范要求值(25mm)。

現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)鑿開(kāi)3處墻體表層混凝土，實(shí)際量測(cè)縱向鋼筋間距約為150mm。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，市政防汛墻所檢測(cè)部位縱向鋼筋間距除2#閘門(mén)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(jì)或規(guī)范要求[1-2]。

3.5 結(jié)構(gòu)垂直度

為檢測(cè)市政防汛墻的垂直度情況，利用垂直度儀對(duì)市政防汛墻主體結(jié)構(gòu)表面垂直度進(jìn)行抽檢。根據(jù)規(guī)范GB50204-2002，市政防汛墻及閘門(mén)槽等主體結(jié)構(gòu)所檢測(cè)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(shí)性

為檢測(cè)市政防汛墻后方擋土墻的填土密實(shí)性情況，采用SIR-3000探地雷達(dá)進(jìn)行檢測(cè)。

探地雷達(dá)技術(shù)的基本原理是，電磁波傳播介質(zhì)的不同會(huì)產(chǎn)生不同的電磁波傳播路徑、磁場(chǎng)強(qiáng)度、波形等。利用高頻脈沖電磁波進(jìn)行地下探測(cè)，根據(jù)接收到的反射波時(shí)間、振幅、頻率、相位等特征，分析探測(cè)目標(biāo)和周?chē)橘|(zhì)的介電差異，從而確定探測(cè)目標(biāo)的位置。該方法有較高的探測(cè)精度和較強(qiáng)的抗干擾能力，是目前廣泛應(yīng)用的無(wú)損檢測(cè)方法之一。

為準(zhǔn)確獲取可靠的混凝土檢測(cè)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(diǎn)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(shí)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(dòng)增益?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量方式采用天線沿設(shè)計(jì)測(cè)線貼面連續(xù)測(cè)量，天線移動(dòng)速率大致約0.2m/s。為消除天線檢測(cè)速度不均對(duì)測(cè)量位置的影響，天線沿剖面每隔1.0m按動(dòng)標(biāo)記開(kāi)關(guān)，以便準(zhǔn)確控制剖面位置。所有觀測(cè)數(shù)據(jù)均通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后，以數(shù)據(jù)文件的形式存放于主機(jī)。

檢測(cè)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(yán)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(dǎo)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(cuò)位，并在各段墻體結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生拉伸裂縫，嚴(yán)重處裂縫貫穿整個(gè)墻體，對(duì)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(cè)結(jié)論

市政防汛墻墻體頂部出現(xiàn)多處保護(hù)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(yán)重銹蝕；市政防汛墻伸縮縫處有嚴(yán)重開(kāi)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(kāi)裂和下沉；市政防汛墻墻體混凝土現(xiàn)齡期強(qiáng)度在14Mpa-20MPa之間；閘門(mén)槽混凝土現(xiàn)齡期推定強(qiáng)度約為35.0MPa。

市政防汛墻所檢測(cè)部位的混凝土碳化深度在4.8-8.0mm之間，碳化嚴(yán)重；除部分由于銹脹導(dǎo)致混凝土表層剝落，保護(hù)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(hù)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(jì)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(yán)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(cuò)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(wèn)題

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)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(wèn)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(yán)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(mén)槽均已改成碼頭入口，且周邊未配備應(yīng)急擋水設(shè)施(如應(yīng)急閘門(mén)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(yán)重；擋土墻填土存在不均勻沉降，使得墻體發(fā)生豎向錯(cuò)位。

4.3 建議

針對(duì)以上檢測(cè)結(jié)論和目前存在的問(wèn)題，提出以下幾點(diǎn)建議：

1)對(duì)市政防汛墻結(jié)構(gòu)破損部位進(jìn)行修復(fù)加固并加強(qiáng)維護(hù)，恢復(fù)其功能性，提高其耐久性；增設(shè)應(yīng)急擋水設(shè)施，以備度汛安全。

2)對(duì)擋土墻內(nèi)部填土進(jìn)行回填夯實(shí)，使其滿足《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中堤防土體密實(shí)性要求。

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