南水北调济南市区暗涵段输水工程检测分析

张东霞，吕鸿翔，任泽俭

（南水北调东线山东干线有限责任公司，山东 济南 250109）

南水北调济南市区段输水工程是胶东输水干线西段工程的关键性工程，工程全长23.59 km，设计输水流量50 m3/s，加大输水流量60 m3/s，洪水设防标准采用100 年一遇，除涝标准10 年一遇。输水暗涵为3 孔钢筋混凝土箱涵，混凝土强度等级C30，设计比降1/8 700，标准过水断面3～4.9 m×4.7 m。检修孔为 0.8 m×0.8 m 及 1 m×1 m 两种规格，沿途与输水暗涵交叉的排水沟和排水沟处以局部下卧方式穿越，下卧段设置排气孔。

暗涵一般每年10 月至次年5 月通水，6～9 月停水。暗涵输水工程于2009 年开工，2012 年底主体工程完工，并于2013 年11 月正式通水，迄今已运行7 年。自运行至今尚未对箱涵内部进行过全面检查，无法获得对工程当前状态的清晰认识，有必要对其进行全面的实地检查，以了解其运行状况。

1 检测原则

结合类似水利水电工程暗涵的检测经验，制订了如下三方面的检测原则：一是以保障工程安全和正常运行为基本目标，合理掌控检测频次，避免过度投入造成浪费，尽量选择在停水期进行检修。二是定期检测与不定期检测相结合，水下检测与排空检测相结合，取长补短，协调安排。三是以无损检测为主，十分必要时再取混凝土芯进行检测。根据检测结果，拟定检修方案，并适时调整检测计划。

2 检测计划

2.1 定期检测

暗涵为地下输水工程，考虑工程线路较长，为使暗涵内具备检测条件，排空检测时需持续通风、供电，因此，无论排空检测内容多少，每次排空检测费用都会较高。参考南水北调中线相关工程拟定检测（检修）频次，兼顾节省检测工程投资，宜采用水下检测方式，加密定期检测频次，定期水下检测的时间宜为两次定期排空检测时间段之间，定为3～5 年为宜。

2.2 不定期检测

基于上述原因，不定期检测一般也采用水下检测方式，不定期水下检测时机根据以下情况确定：一是定期检测发现问题，不能确定近期是否有较快恶化的可能，需间隔一定时间进行复检。二是暗涵进、出口的水位与流量之间的关系发生变化。三是暗涵出口水质、浊度与暗涵进口相比发生变化。四是发现外观变形异常。五是发生其他异常现象，经分析认为需要检测时。

当工程的局部破损较为严重，不及时检修将影响到工程安全和正常运行，需安排排空检测，并根据检测结果实施检修。

3 全面检测方案

3.1 检测内容

涵身段普查主要检测表观缺陷、回弹普查；涵身段详查主要包括回弹强度、钢筋锈蚀、无损无伤检测。十分必要时，取混凝土芯进行芯样强度、芯样抗冻、芯样抗渗、芯样腐蚀检测。辅助设施普查包括检修孔、进人孔、排气孔及闸门普查和钢筋锈蚀、抗冻、抗渗、腐蚀性检测等。

3.2 检测方案

1）普查表观缺陷检测。根据通风口分布情况分区进行通风照明，排渗清淤，用高压水枪清洗管壁，对涵节连续编号。涵壁表观缺陷、裂缝分类编码、测绘，采用裂缝显微镜对混凝土裂缝宽度进行测试，读数精度为0.01 mm。使用非金属超声检测分析仪进行混凝土裂缝深度检测。对涵节间错台量测、接缝渗水进行记录。

2）混凝土回弹法检测。混凝土回弹法是利用回弹仪弹击混凝土表面，以回弹值作为与强度相关的指标来推定混凝土强度的一种方法。回弹法检测是混凝土结构现场检测中采用的非破损检测方法之一，已经普遍使用。

每节箱涵顺流向2 m、高1.5 m 处设1 测区，测区面积控制在0.04 m2，每个测区布置测点16个，剔除其中3 个最大值和3 个最小值后，求平均值作为该测区的回弹值。回弹检测面为原状混凝土面，须清除其疏松层和杂物，且不留有粉末及碎屑。

3）混凝土取芯检测。钻芯法是从结构混凝土中钻取芯样以观察混凝土内部质量和检测混凝土强度等情况。该检测方法一般情况下不予采用，十分特殊情况下，选取有取芯检测必要的涵节取样，取样时要对钢筋分布进行检测，避开钢筋，取样后要做好封堵恢复工作。

芯样按内、中、外三层分别制样，获取抗压强度值。每孔芯样按内外两层分别制样，进行抗冻、抗渗检测，获取抗冻、抗渗指标。抗压钻芯切样前，用砂纸打磨，涂刷酚酞试液，测取内侧与外侧的碳化深度，进行碳化深度检测。取抗压试验残样，分层检测硫酸根、氯离子等常规腐蚀性物质含量，进行芯样腐蚀检测。

4）钢筋锈蚀检测。混凝土中的钢筋锈蚀性状检测采用钢筋半电池电位法，每详查涵节布设3个钢筋锈蚀测区，通过检测钢筋的半电池电位数据获取钢筋锈蚀情况。

5）无损测缺检测。每个详查涵节布置6 m2测区，即测线宽0.4 m 长15 m，可沿轴向、环向施测，采用混凝土雷达、超声波仪获取钢筋分布、保护层厚度和内部缺陷情况，如检测合格率高，可将余下工作量用于裂缝检测，测取裂缝的深度及邻近混凝土的内部缺陷情况。

6）混凝土密实性检测。使用墙体透视仪（PS1000）对混凝土进行密实性检测：一是在检测部位张贴数码定位纸；二是用钢卷尺测量测区位置的详细信息；三是使用墙体透视仪对混凝土进行横向、纵向扫描；四是通过软件反演混凝土墙体的三维影像图，进而评定混凝土的密实性。

7）位移监测。暗涵设有位移观测点，在紧邻检修孔位置采用钢管与输水暗涵顶板连接，钢管顶部焊接测点标芯，按相关规范进行观测，汇总数据进行分析，监测位移量。

4 检测结果分析

根据详查结果计算各孔芯样抗压强度，并按内、外两层计算各层抗压强度；将内层芯样的抗压强度与回弹强度进行相关分析，推测其余普查管节强度值；分析混凝土径向腐蚀现状、钢筋锈蚀情况，并汇总混凝土缺陷情况；与设计资料对比，将强度、抗冻指标、缺陷情况等综合分析，从结构安全角度，将各管节归类分级，根据《城镇给水管道非开挖修复更新工程技术规程》相关条文管道评估内容要求，进行维修处理。