(1.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，北京 100038；2.北京中水科海利工程技術(shù)有限公司，北京 100038；3.黑龍江省第五地質(zhì)勘查院，黑龍江 哈爾濱 150000；4.沂水縣跋山水庫(kù)管理處，山東 臨沂 276400)

1 概 述

北京市玉渡山水庫(kù)按20年一遇洪水設(shè)計(jì)、200年一遇洪水校核。水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水位855.89m，校核洪水位856.40m，正常蓄水位854.00m，大壩為砌石重力壩，最大壩高28m，壩長(zhǎng)220.515m。水庫(kù)總庫(kù)容59.30萬(wàn)m3，防洪庫(kù)容14.07萬(wàn)m3。根據(jù)《水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(SL 252—2017)和《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50201—2014)，水庫(kù)工程等別為Ⅴ等，工程規(guī)模為小(2)型，主要水工建筑物和次要水工建筑物等級(jí)均為5級(jí)。水庫(kù)工程于2000年11月開(kāi)工，2001年10月基本完工。

2 檢測(cè)內(nèi)容及分析

本次主要對(duì)大壩主要部位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢測(cè)，內(nèi)容包括普查和專項(xiàng)檢測(cè)，具體內(nèi)容：大壩質(zhì)量狀況的普查及分析整理；強(qiáng)度檢測(cè)(混凝土部位回彈、鉆芯取樣檢測(cè)及漿砌石勾縫砂漿抗壓強(qiáng)度檢測(cè))；混凝土中鋼筋銹蝕檢測(cè)；混凝土鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)；混凝土碳化深度檢測(cè)及其他檢測(cè)等。

2.1 外觀質(zhì)量狀況檢查

外觀質(zhì)量狀況檢查主對(duì)存在的混凝土病害缺陷進(jìn)行全面仔細(xì)檢查，記錄缺陷的部位、性狀、數(shù)量等，并對(duì)典型外觀缺陷進(jìn)行拍照，分析老化病害原因、程度及對(duì)結(jié)構(gòu)的影響[1-2]。

大壩目前高程統(tǒng)一，壩頂路面未見(jiàn)明顯塌陷、隆起及裂縫等現(xiàn)象，防浪墻完好，壩頂排水和照明正常；下游擋水壩面未見(jiàn)明顯滲流、變形等現(xiàn)象；溢流壩混凝土部分，未見(jiàn)明顯的開(kāi)裂、剝蝕和滲漏現(xiàn)象，下游挑坎處有存水，鉛絲石籠護(hù)底部分破壞，兩側(cè)山體未采取防護(hù)措施，易發(fā)生零星崩塌、落石等現(xiàn)象；下游河道小流量時(shí)尚能保證安全，大流量時(shí)則需進(jìn)行河道整修。周圍庫(kù)岸未見(jiàn)塌岸，基本穩(wěn)定。漿砌石壩壩面平整，勾縫砂漿飽滿，未見(jiàn)明顯工程病害。溢流堰頂有4處裂縫；溢流面有20處裂縫；擋水墻存在8處裂縫；閘墩處質(zhì)量較好，未見(jiàn)明顯缺陷；交通橋存在多處鋼筋銹蝕現(xiàn)象。

2.2 回彈法混凝土強(qiáng)度檢測(cè)

采用回彈法對(duì)混凝土強(qiáng)度質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)對(duì)混凝土強(qiáng)度的檢測(cè)，可為正確評(píng)價(jià)混凝土結(jié)構(gòu)物的安全提供可靠依據(jù)[3-5]。

根據(jù)混凝土回彈推定強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果：交通橋混凝土強(qiáng)度推定值為25.7～28.6MPa，閘墩混凝土強(qiáng)度推定值為25.5～26.4MPa，溢流堰頂混凝土強(qiáng)度推定值為31.0～32.5MPa，均超過(guò)原設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)C20要求。擋墻混凝土強(qiáng)度推定值為27.3MPa，挑坎混凝土強(qiáng)度推定值為20.0～22.1MPa，均超過(guò)原設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)C15要求。綜上可知，檢測(cè)部位的混凝土強(qiáng)度均滿足原設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的要求，混凝土強(qiáng)度滿足要求(見(jiàn)表1)。

表1 混凝土回彈強(qiáng)度檢測(cè)統(tǒng)計(jì)

2.3 鉆芯法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度

根據(jù)《鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》(CECS03:2007)規(guī)定，在中墩、左側(cè)非溢流壩段分別鉆取芯樣，并按照《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》(SL 352—2006)中混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法，將其加工成長(zhǎng)徑比為1∶1的標(biāo)準(zhǔn)抗壓芯樣試件，然后進(jìn)行了抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。結(jié)果表明：所有芯樣外觀表面完整，內(nèi)部均比較密實(shí)，未見(jiàn)明顯缺陷(見(jiàn)表2)。

表2 混凝土鉆孔取芯強(qiáng)度檢測(cè)

由表2可知，溢流壩頂左右兩側(cè)混凝土強(qiáng)度均高于原設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C20，且芯樣抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果高于回彈強(qiáng)度結(jié)果。無(wú)論采用回彈法還是取芯抗壓試驗(yàn)法，檢測(cè)結(jié)果均表明混凝土當(dāng)前強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

2.4 鋼筋混凝土保護(hù)層厚度檢測(cè)

鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的承載力和耐久性影響較大[6-8]，本次檢測(cè)使用PROMETER 5型鋼筋定位儀，它是一種采用感應(yīng)電磁場(chǎng)的方法來(lái)測(cè)量鋼筋位置及鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度的儀器。采用儀器的“定位鋼筋”及“測(cè)量保護(hù)層厚度”的功能可方便測(cè)出鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度。對(duì)每一測(cè)量部位，根據(jù)檢測(cè)的混凝土保護(hù)層厚度評(píng)定其對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響。在交通橋、閘墩、溢流堰頂、擋墻以及挑坎上選取若干測(cè)點(diǎn)，用鋼筋位置測(cè)定儀測(cè)定鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 鋼筋混凝土保護(hù)層厚度檢測(cè)統(tǒng)計(jì)

由表3可知，閘墩、溢流堰頂、擋墻鋼筋保護(hù)層厚度滿足原設(shè)計(jì)要求，交通橋、挑坎不滿足原設(shè)計(jì)要求，但是非常接近設(shè)計(jì)的保護(hù)層厚度。

2.5 混凝土碳化深度檢測(cè)

混凝土碳化深度的檢測(cè)對(duì)推定混凝土抗壓強(qiáng)度、評(píng)價(jià)鋼筋的銹蝕程度有著重要的意義，是混凝土耐久性的重要指標(biāo)之一。在回彈法測(cè)定強(qiáng)度的測(cè)區(qū)，用沖擊鉆在被測(cè)試構(gòu)件表面打孔，清除鉆孔中粉末，在孔內(nèi)噴涂乙醇酚酞溶液，用游標(biāo)卡尺測(cè)得的表層不變色混凝土的厚度即為混凝土碳化深度(見(jiàn)表4)。

表4 混凝土碳化深度檢測(cè)統(tǒng)計(jì)

由表4可知，交通橋、閘墩、溢流堰頂和左擋墻當(dāng)前混凝土碳化深度最大值為4.93mm，遠(yuǎn)小于混凝土保護(hù)層厚度，總體上混凝土碳化的可能性很小。

2.6 鋼筋銹蝕檢測(cè)

水工混凝土中的鋼筋銹蝕是影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的一個(gè)重要因素，鋼筋銹蝕常常會(huì)引起混凝土膨脹開(kāi)裂和混凝土保護(hù)層脫落，致使結(jié)構(gòu)承載力下降甚至危及水工建筑物安全[9]。本次檢測(cè)主要選取閘墩、交通橋、左側(cè)擋水墻及挑坎進(jìn)行鋼筋銹蝕檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果表明：閘墩、挑坎及擋水墻所測(cè)部位鋼筋半電池電位均正向大于-200mV，說(shuō)明這些區(qū)域發(fā)生鋼筋腐蝕的概率小于10%，結(jié)合碳化深度和鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)結(jié)果綜合判斷，認(rèn)為上述構(gòu)件整體上均未出現(xiàn)鋼筋銹蝕。

交通橋部分區(qū)域鋼筋半電池電位負(fù)向大于-350mV，說(shuō)明此區(qū)域發(fā)生鋼筋腐蝕的概率大于90%；結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)鑿除結(jié)果綜合判斷，認(rèn)為交通橋部位外露的鋼筋均出現(xiàn)不同程度的銹蝕。

2.7 砌石砂漿抗壓強(qiáng)度檢測(cè)

貫入法是根據(jù)測(cè)釘貫入砂漿的深度和砂漿抗壓強(qiáng)度成負(fù)相關(guān)的原理，采用壓縮工作彈簧加荷，把一特制測(cè)釘貫入砂漿中，由測(cè)釘?shù)呢炄肷疃韧ㄟ^(guò)對(duì)應(yīng)的測(cè)強(qiáng)曲線換算推定砌筑砂漿的抗壓強(qiáng)度[10]。本次采用射釘法檢測(cè)砂漿砌石處砂漿抗壓強(qiáng)度(見(jiàn)表5)。

表5 砂漿抗壓強(qiáng)度結(jié)果

由表5可知，各壩段砂漿砌石處強(qiáng)度均滿足原設(shè)計(jì)M8和M10的要求。

3 檢測(cè)評(píng)價(jià)結(jié)論

3.1 大壩檢測(cè)評(píng)價(jià)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果，大壩目前高程統(tǒng)一，壩頂路面未見(jiàn)明顯塌陷、隆起及裂縫等現(xiàn)象，防浪墻完好，壩頂排水和照明正常；下游壩面未見(jiàn)明顯滲流、變形等現(xiàn)象；溢流壩段外觀良好，未見(jiàn)明顯的混凝土開(kāi)裂、剝蝕和滲漏現(xiàn)象；周圍庫(kù)岸未見(jiàn)塌岸，基本穩(wěn)定。

3.2 混凝土結(jié)構(gòu)及砂漿檢測(cè)評(píng)價(jià)

混凝土結(jié)構(gòu)外觀主要病害包括：溢洪道交通橋上下游均存在多處鋼筋銹蝕現(xiàn)象，溢流面兩側(cè)擋水墻存在橫向貫穿裂縫，溢流面表面存在龜裂和多處裂縫；大壩結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強(qiáng)度均滿足原設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求；交通橋、閘墩、溢流堰頂和左擋墻混凝土碳化較淺，均小于混凝土保護(hù)層厚度；漿砌石勾縫砂漿抗壓強(qiáng)度均滿足原設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)混凝土和砂漿的強(qiáng)度滿足原設(shè)計(jì)要求；混凝土碳化較淺，小于混凝土保護(hù)層厚度；鋼筋保護(hù)層厚度和鋼筋間距與原設(shè)計(jì)值基本一致，基本滿足要求；閘墩、挑坎及擋水墻所測(cè)部位構(gòu)件整體上均未出現(xiàn)鋼筋銹蝕，交通橋外漏部位的鋼筋出現(xiàn)了不同程度的銹蝕；排沙孔鋼管存在銹蝕現(xiàn)象，但是運(yùn)行基本正常。

3.3 鋼筋及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)評(píng)價(jià)

鋼筋保護(hù)層厚度和鋼筋間距檢測(cè)結(jié)果表明：閘墩、溢流壩頂、左擋墻、交通橋與挑坎構(gòu)件測(cè)值與原設(shè)計(jì)值基本一致，滿足原設(shè)計(jì)要求；溢洪道鋼筋銹蝕檢測(cè)結(jié)果顯示：閘墩、挑坎及擋水墻所測(cè)部位構(gòu)件整體上均未出現(xiàn)鋼筋銹蝕，交通橋鋼筋半電池電位負(fù)向大于-350mV，認(rèn)為交通橋外露部位的鋼筋出現(xiàn)了銹蝕。

4 結(jié)論及建議

根據(jù)本次安全檢測(cè)評(píng)價(jià)的結(jié)論，提出以下修補(bǔ)加固的建議：本次檢測(cè)評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)，壩體溢流面存在多處裂縫及剝蝕等現(xiàn)象，應(yīng)適時(shí)進(jìn)行處理；對(duì)鋼筋銹蝕部位進(jìn)行除銹處理，采用聚合物砂漿恢復(fù)至原斷面；為應(yīng)對(duì)突發(fā)性大流量洪水對(duì)大壩和下游安全的影響，在挑坎下游側(cè)增設(shè)一定長(zhǎng)度的護(hù)坦，并對(duì)下游河道進(jìn)行疏浚；下游兩側(cè)山體未采取防護(hù)措施，易發(fā)生零星崩塌、落石等現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)清除表面松動(dòng)石塊，設(shè)置警示標(biāo)志；河道兩側(cè)鉛絲石籠護(hù)底部分遭到破壞，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行維修加固；大壩變形監(jiān)測(cè)處于停滯狀態(tài)，需盡快恢復(fù)壩體表面變形監(jiān)測(cè)工作，并做好監(jiān)測(cè)資料的整編分析。