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        微創(chuàng)可視鉆芯法在西江閘水下隱患探查中的應(yīng)用

        2021-10-20 09:31:24臧振濤陳振華吳曉翔吳陽(yáng)鋒
        浙江水利科技 2021年5期
        關(guān)鍵詞:芯樣西江探查

        臧振濤,陳振華,吳曉翔,衡 陽(yáng),吳陽(yáng)鋒

        (1.杭州水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司,浙江 杭州 31000;2.浙江省水利水電工程質(zhì)量與安全管理中心,浙江 杭州 310012)

        在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中,堤塘、護(hù)岸、泵閘等涉水建筑物往往存在不同程度的隱患,其中包括水下結(jié)構(gòu)的隱患[1-2]。考慮到潛水員水下探摸、水下機(jī)器人探測(cè)僅對(duì)結(jié)構(gòu)表面隱患進(jìn)行探查,無(wú)法查明結(jié)構(gòu)內(nèi)部及底部[3-4]。文章結(jié)合微創(chuàng)可視鉆芯技術(shù)的探查特點(diǎn)[5],在水深4.6 m的條件下,探測(cè)西江閘閘底板內(nèi)部及底部隱患。

        1 工程概況

        西江閘位于臺(tái)州市黃巖區(qū)西城街道的西江與永寧江交匯口,建成于民國(guó)二十二年(1933年)。水閘共設(shè)8孔,結(jié)構(gòu)形式為胸墻式平底閘,閘孔總凈寬20 m,原設(shè)計(jì)最大流量141 m3/s,排澇標(biāo)準(zhǔn)為5 a一遇,是一座集排澇、灌溉、擋潮(建閘時(shí)永寧江屬外海)等功能于一體的中型水閘,時(shí)為永寧江水系西江支流主要排澇出口。自永寧江大閘建成后,永寧江由外海變?yōu)閮?nèi)河,西江閘不再具有擋潮功能,成為一座內(nèi)河節(jié)制閘。

        根據(jù)2016年西江閘工程安全評(píng)價(jià)工程現(xiàn)狀調(diào)查分析成果,西江閘在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中,閘室出現(xiàn)不均勻沉降,工作橋面、啟閉機(jī)房墻體出現(xiàn)不同程度破裂,局部胸墻與邊墩連接處開(kāi)裂等問(wèn)題。為進(jìn)一步探查西江閘閘底板內(nèi)部及底部隱患情況,擬采用微創(chuàng)可視鉆芯技術(shù)開(kāi)展閘底板水下隱患探查。

        2 實(shí)施過(guò)程

        通過(guò)分析西江閘閘墩不均勻沉降、胸墻開(kāi)裂等問(wèn)題,本次對(duì)1#、4#、8#閘室閘底板內(nèi)部及底部情況進(jìn)行鉆孔抽查,另抽查5#閘室閘底板設(shè)計(jì)變形縫情況。鉆孔共設(shè)10個(gè),鉆孔探查范圍包括閘底板混凝土、碎石墊層、上部地基土。鉆孔分布示意見(jiàn)圖1。探測(cè)過(guò)程包括水上平臺(tái)搭建、水下定位、微創(chuàng)鉆芯、孔內(nèi)探查。

        圖1 閘底板鉆孔分布示意圖 單位:cm

        3 探查成果及分析

        3.1 微創(chuàng)可視鉆芯探查成果

        在水深4.6 m的條件下,采用微創(chuàng)可視鉆芯法對(duì)西江閘閘底板內(nèi)部及底部隱患情況進(jìn)行探查,并對(duì)芯樣完整性、孔壁光滑度進(jìn)行定性判定,相關(guān)成果見(jiàn)表1,典型微創(chuàng)鉆孔芯樣見(jiàn)圖2~4,典型孔內(nèi)探查成果見(jiàn)圖5。

        表1 閘底板內(nèi)部缺陷微創(chuàng)可視探查成果匯總表

        續(xù)表1

        圖2 閘底板隱患微創(chuàng)可視鉆芯孔X-2芯樣圖

        圖3 閘底板變形縫缺陷微創(chuàng)可視鉆芯孔FS-1芯樣圖

        圖4 閘底板變形縫缺陷微創(chuàng)可視鉆芯孔FX-2芯樣圖

        圖5 閘底板微創(chuàng)可視鉆芯孔典型攝像截圖

        3.2 成果分析

        根據(jù)微創(chuàng)可視鉆芯探查顯示,西江閘閘底板由上至下分別為混凝土底板、碎石墊層、原狀地基土。

        由表1可知:①混凝土底板厚度差異較小,最大厚度為125 cm,最小厚度為120 cm,閘底板內(nèi)部存在孔洞、裂隙等缺陷,鉆取的芯樣外壁及攝像顯示的孔壁表面較為粗糙、局部粗糙。根據(jù)芯樣完整性、孔壁光滑程度等可以定性判斷閘底板混凝土抗壓強(qiáng)度基本在20~25 MPa,局部部位的芯樣呈碎塊狀且孔壁粗糙、孔洞裂隙較多,抗壓強(qiáng)度較低,約在10~15 MPa。②碎石墊層厚度差異較大,厚度為6~17 cm;部分碎石已與上部閘底板混凝土膠結(jié),但膠結(jié)強(qiáng)度不高,鉆取的芯樣裂隙與孔洞較多。③碎石墊層的下部土體差異較大,部分鉆孔揭示為流變性大、無(wú)法鉆取的淤泥及浮泥,水下攝像期間,孔底易變形,甚至影響清晰攝像;部分鉆孔揭示為淤泥質(zhì)黏土,鉆取時(shí)基本成型或勉強(qiáng)成型,在水下攝像期間,孔底基本不變形。其中揭示為淤泥的孔占比20%,存在浮泥層的孔占比20%,淤泥質(zhì)黏土的孔占比60%。

        鉆孔探查發(fā)現(xiàn)在1#閘室下游一側(cè)靠近右閘墩的鉆孔X-2處,閘底板與碎石墊層間存在明顯脫空現(xiàn)象,脫空量7 cm(見(jiàn)圖2、圖5(b))。其他鉆孔未見(jiàn)明顯脫空,但除部分鉆孔碎石墊層較為密實(shí)外,其他鉆孔碎石墊層內(nèi)部無(wú)密實(shí)性好的填充物,碎石墊層與原狀土未形成像“泥結(jié)石”那樣的密實(shí)度高、滲透性低的混合層。

        1955年鑿修重澆的混凝土,澆筑質(zhì)量不高、空隙較多,鉆取的芯樣呈碎塊狀(見(jiàn)圖3)。通過(guò)芯樣完整性、外壁光滑程度,定性判斷FS-1鉆孔上部混凝土抗壓強(qiáng)度10~15 MPa,F(xiàn)X-1鉆孔混凝土抗壓強(qiáng)度10~25 MPa,整體反映出當(dāng)時(shí)鑿除重澆質(zhì)量不均勻,且新舊混凝土基本上已經(jīng)脫開(kāi)。

        5#閘室閘底板變形縫離右墩25 cm,縫寬2~3 mm(見(jiàn)圖4、圖5(c)),縫內(nèi)只有少量的油毛氈或?yàn)r青填縫料殘留,其止水功能已基本失效。

        4 結(jié) 語(yǔ)

        微創(chuàng)可視鉆芯法應(yīng)用于西江閘閘底板隱患探測(cè)中,相關(guān)結(jié)論為:西江閘閘底板自上至下分別為混凝土底板、碎石墊層、地基土,其中底板內(nèi)部存在孔洞、裂隙等缺陷,部分閘底板下存在脫開(kāi)隱患;墊層部分碎石與上部底板膠結(jié);地基土包含浮泥、淤泥及淤泥質(zhì)土,整體密實(shí)情況較差。5#閘室閘底板變形縫表面鑿修后,發(fā)生脫開(kāi),原變形縫縫內(nèi)僅有少量的油毛氈或?yàn)r青填縫料殘留,變形縫的原有伸縮變形和止水功能已失效。

        微創(chuàng)可視鉆芯法能夠有效用于水下圬工結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分層檢查及隱患探查。通過(guò)對(duì)芯樣及孔內(nèi)攝像成果分析,綜合判定混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部與底部的孔洞、裂隙、脫空等隱患情況,定性判定混凝土的抗壓強(qiáng)度及相鄰結(jié)構(gòu)層之間的膠結(jié)情況。探測(cè)成果可為水閘的安全評(píng)價(jià)或除險(xiǎn)加固提供依據(jù)。

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