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，見表1。

表1 芯樣和立方體試件之間抗壓強度換算系數

2.1.2 采用回彈法檢測混凝土抗壓強度

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

（2）每一測區讀取16 個回彈值，按照規程要求剔除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——測區平均回彈值，精確至0.1；

Ri——第i 個測點的回彈值。

（3）根據求得的測區平均回彈值，結合有代表性位置的混凝土碳化深度值，求得該測區的混凝土強度換算值，相當于被測構件的測區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，測點代表數不小于構件測區數的30%，其平均值為該區碳化深度值。碳化深度值極差＞2.0 mm 時，在每一測區測量。

測量采用沖擊電鉆，在測區表面鉆孔，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，面積應≤5 m×5 m，在測區內布置網格，網格間距在100～500 mm 之間，網格上交叉點應為電位測點。在測區表面噴灑水或適量加液態洗滌劑的導電溶液，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，不發生銹蝕的概率＞90%；當電位水平介于-200～-350 mV 時，鋼筋發生銹蝕狀況不確定；當電位水平＜-350 mV 時，鋼筋發生銹蝕的概率＞90%，見表2。

表2 半電池電位值評價鋼筋銹蝕性狀的判據

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。根據現場情況，本次檢測選用中心頻率為250 MHz 的雷達天線疊加次數16 次，時窗100 ns。

2.3.2 地質雷達數據處理

（1）數據傳輸：利用傳輸軟件將地質雷達主機內數據傳入計算機。

（2）原始數據預處理：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）數據處理：垂直和空間濾波、預測反褶積、二維常數和速度變量偏移等。

（4）結果反演解釋：結合地質資料對雷達剖面數據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。溢洪道為露天環境，環境類別為二類，依據《水工混凝土結構設計規范》（SL191-2008）第3.3.4 條，滿足環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，占總數的40%；電位水平在-200～-350 mV 為18 點，占總數的60%；電位水平＜-350 mV 為0 點，占總數的0%。依據《混凝土中鋼筋檢測技術規程》（JGJ/T 152-2019）半電池電位值評價鋼筋銹蝕性狀的判據，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，占總數的70%；電位水平在-200～-350 mV 為9 點，占總數的30%；電位水平＜-350 mV 為0 點，占總數的0%。依據《混凝土中鋼筋檢測技術規程》（JGJ/T 152-2019）半電池電位值評價鋼筋銹蝕性狀的判據，判定溢洪道左側岸墻鋼筋不發生銹蝕的概率＞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，占總數的60%；電位水平-200～-350 mV 為12 點，占總數的40%；電位水平＜-350 mV 為0 點，占總數的0%。依據《混凝土中鋼筋檢測技術規程》（JGJ/T 152-2019）半電池電位值評價鋼筋銹蝕性狀的判據，判定溢洪道底板鋼筋不發生銹蝕的概率＞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，占總數的43%；電位水平-200～-350 mV 為17 點，占總數的57%；電位水平＜-350 mV 為0 點，占總數的0%。依據《混凝土中鋼筋檢測技術規程》（JGJ/T 152-2019）半電池電位值評價鋼筋銹蝕性狀的判據，判定閘室底板鋼筋銹蝕性狀不確定。

3.3 地質雷達現場探測情況及成果分析

根據現場具體情況，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，根據現場檢測情況，經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，未發現明顯缺陷及脫空。

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。溢洪道為露天環境，環境類別為二類，依據《水工混凝土結構設計規范》（SL191-2008）第3.3.4 條，滿足環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《混凝土中鋼筋檢測技術規程》（JGJ/T 152-2019）半電池電位值評價鋼筋銹蝕性狀的判據，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生銹蝕的概率＞90%。