水库溢洪道大体积混凝土检测方法探析

孙亚星

（交城县水利局，山西 交城 030500）

1 工程检测目标

1.1 工程概况

某水库溢洪道位于主坝左侧，由引水段、闸室段、陡槽段和消力池段组成。溢洪道控制堰为宽顶堰，堰顶有闸门控制，堰顶高程为24.5 m，堰顶宽8.0 m，堰顶后接1∶12.5 混凝土陡坡段，陡坡段长151.02 m，采用0.4 m 厚C25 混凝土护底，两岸边墙为M7.5 浆砌石挡墙；消力池采用底流消能方式，消力池长11.5 m，池深1.2 m，采用0.4 m 厚C25 混凝土护底；海漫段长21.0 m，采用0.5 m 厚干砌石护底；宽顶堰上设1 扇平面钢闸门，闸门宽8.0 m，高2.0 m，双吊点起吊，启闭机采用QPQ2×10 t 型号，电动机为Y160L-6 型号，共1 套；闸门顶部设有启闭室，闸门下游设有交通桥，交通桥为钢筋混凝土梁板结构。

1.2 溢洪道检测项目

（1）结构混凝土强度（回弹法）：溢洪道左侧岸墙1 组、溢洪道右侧翼墙1 组、溢洪道底板1 组、闸门底板1 组；（2）结构混凝土碳化深度：溢洪道左侧岸墙3 点、溢洪道右侧翼墙3 点、溢洪道底板3 点、闸门底板3 点；（3）探地雷达检测。

2 检测方法分析

2.1 结构混凝土强度检测

2.1.1 采用钻芯法检测混凝土抗压强度

（1）将混凝土芯样，截取为长径比（长度与直径的比值）为1.0 的试件，测定抗压强度，每组3 个试件。从混凝土建筑物中钻取芯样时，芯样的直径不应小于骨料最大粒径的三倍。如难以满足要求，芯样的直径至少应大于骨料最大粒径的两倍。芯样不应含有钢筋。

（2）将试样两端在磨石机上磨平，亦可用水泥净浆、水泥砂浆、聚合物水泥砂浆、环氧胶泥、硫磺胶泥等找平，浆体找平层厚度应≤1.5 mm，砂浆找平层厚度应≤5 mm，找平层厚度计入试件高度。端面平整度偏差不应大于直径的0.1%，两端面与中轴线的垂直度偏差不应大于1°。试件四周不应有缩颈、鼓肚或其他缺陷（如裂缝等）。

（3）在试件侧面不同位置量测长度两次（准确至1mm，下同），取两个测值的平均值作为试件的长度。在试件中部量测直径两次（两次测量方向相垂直），取两个测值的平均值作为试件的直径。

（4）抗压强度按照以下公式计算，以3 个试件测值的平均值作为试验结果（修约间隔0.1 MPa）。

式中：fc——抗压强度，MPa；

P——破坏荷载，N；

D——试件直径，mm。

（5）将长径比为1.0 的芯样试件抗压强度换算成150 mm×150 mm×150 mm 立方体试件的抗压强度，按照以下公式计算（修约间隔0.01 MPa）。

式中：fcc——立方体试件的坑压强度，MPa；

fc——长径比为1.0 的芯样试件抗压强度，MPa；

A——换算系数，见表1。

表1 芯样和立方体试件之间抗压强度换算系数

2.1.2 采用回弹法检测混凝土抗压强度

（1）确定测区及检测面要具有代表性，测区的面积应≤0.04 m2，确保检测面清洁、平整。

（2）每一测区读取16 个回弹值，按照规程要求剔除3 个最大值和3 个最小值，取余下的10 个回弹值按下式取平均值：

式中：Rm——测区平均回弹值，精确至0.1；

Ri——第i 个测点的回弹值。

（3）根据求得的测区平均回弹值，结合有代表性位置的混凝土碳化深度值，求得该测区的混凝土强度换算值，相当于被测构件的测区在该龄期下的混凝土抗压强度值。

2.1.3 混凝土碳化深度检测

混凝土碳化深度值测量位置选择要有代表性，测点代表数不小于构件测区数的30%，其平均值为该区碳化深度值。碳化深度值极差＞2.0 mm 时，在每一测区测量。

测量采用冲击电钻，在测区表面钻孔，孔径16 mm，深60～70 mm。除净孔洞中粉末和碎屑后，用浓度为1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞内壁边缘，当已碳化与未碳化界线清楚时，再测量交界面到表面垂直距离，≥3 次取平均值，精确度0.5 mm。碳化深度为0.4 mm 时，按无碳化处理。

2.2 钢筋锈蚀程度检测

采用KON—XSY 型钢筋锈蚀仪。在构件布置若干测区，面积应≤5 m×5 m，在测区内布置网格，网格间距在100～500 mm 之间，网格上交叉点应为电位测点。在测区表面喷洒水或适量加液态洗涤剂的导电溶液，使混凝土充分浸润。测试类型：梯度测试，测点间距：X=20 cm，Y=20 cm，电位值范围：0～86 mV，平均电位值：39 mV。当电位水平＞-200 mV 时，不发生锈蚀的概率＞90%；当电位水平介于-200～-350 mV 时，钢筋发生锈蚀状况不确定；当电位水平＜-350 mV 时，钢筋发生锈蚀的概率＞90%，见表2。

表2 半电池电位值评价钢筋锈蚀性状的判据

2.3 地质雷达勘探检测

2.3.1 地质雷达天线和测量方式选择

地质雷达的探测深度和分辨率也是一对矛盾体，高频天线可以获得较高的分辨率，但探测深度较浅，低频天线可以探测较深的深度，但分辨率低。根据现场情况，本次检测选用中心频率为250 MHz 的雷达天线叠加次数16 次，时窗100 ns。

2.3.2 地质雷达数据处理

（1）数据传输：利用传输软件将地质雷达主机内数据传入计算机。

（2）原始数据预处理：包括水平比例、距离和表面归一化、静校正、零位校准、增益恢复等。

（3）数据处理：垂直和空间滤波、预测反褶积、二维常数和速度变量偏移等。

（4）结果反演解释：结合地质资料对雷达剖面数据进行交互式物探地质解释。

3 溢洪道检测

3.1 结构混凝土强度、碳化深度（回弹法）

采用回弹法进行当前龄期下混凝土抗压强度检测，本次检测溢洪道4 个部位，结果见表3。

表3 溢洪道混凝土强度检测结果

检测结果：溢洪道右侧翼墙混凝土强度推定值为26.4 MPa，碳化深度为17.0 mm；溢洪道左侧岸墙混凝土强度推定值为19.5 MPa，碳化深度为18.0 mm；溢洪道底板混凝土强度推定值为26.6 MPa，碳化深度为15.5 mm；闸室底板混凝土强度推定值为25.2 MPa，碳化深度为12.0 mm。溢洪道为露天环境，环境类别为二类，依据《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008）第3.3.4 条，满足环境类别为二类的配筋混凝土最低强度等级为C25 的要求，溢洪道左侧岸墙不满足环境类别为二类的配筋混凝土最低强度等级为C25 的要求。

3.2 混凝土钢筋锈蚀程度

采用KON—XSY 型钢筋锈蚀仪检测。测试类型为电位测试，测点间距为X=20 cm，Y=20 cm。本次检测抽取溢洪道4 个部位，进行钢筋锈蚀检测，检测结果见表4—表7。

表4 溢洪道右侧翼墙钢筋锈蚀程度检测结果

表5 溢洪道左侧岸墙钢筋锈蚀程度检测结果

表6 溢洪道底板钢筋锈蚀程度检测结果

表7 闸室底板钢筋锈蚀程度检测结果

检测结果：溢洪道右侧翼墙构件共检测30 个测点，其中电位水平＞-200 mV 为12 点，占总数的40%；电位水平在-200～-350 mV 为18 点，占总数的60%；电位水平＜-350 mV 为0 点，占总数的0%。依据《混凝土中钢筋检测技术规程》（JGJ/T 152-2019）半电池电位值评价钢筋锈蚀性状的判据，判定溢洪道右侧翼墙钢筋锈蚀性状不确定。

检测结果：溢洪道左侧岸墙构件共检测30 个测点，其中电位水平＞-200 mV 为21 点，占总数的70%；电位水平在-200～-350 mV 为9 点，占总数的30%；电位水平＜-350 mV 为0 点，占总数的0%。依据《混凝土中钢筋检测技术规程》（JGJ/T 152-2019）半电池电位值评价钢筋锈蚀性状的判据，判定溢洪道左侧岸墙钢筋不发生锈蚀的概率＞90%。

检测结果：溢洪道底板构件共检测30 个测点，其中电位水平＞-200 mV 为18 点，占总数的60%；电位水平-200～-350 mV 为12 点，占总数的40%；电位水平＜-350 mV 为0 点，占总数的0%。依据《混凝土中钢筋检测技术规程》（JGJ/T 152-2019）半电池电位值评价钢筋锈蚀性状的判据，判定溢洪道底板钢筋不发生锈蚀的概率＞90%。

检测结果：闸室底板构件共检测30 个测点，其中电位水平＞-200 mV 为13 点，占总数的43%；电位水平-200～-350 mV 为17 点，占总数的57%；电位水平＜-350 mV 为0 点，占总数的0%。依据《混凝土中钢筋检测技术规程》（JGJ/T 152-2019）半电池电位值评价钢筋锈蚀性状的判据，判定闸室底板钢筋锈蚀性状不确定。

3.3 地质雷达现场探测情况及成果分析

根据现场具体情况，本次检测在多彩科技园路面停车场道路进行，由北往南方向布置2 条测线，详见地质雷达探测成果表8。

表8 地质雷达探测成果表

本次工程进行地质雷达检测，根据现场检测情况，经过对地质雷达图像分析，得出结论如下：已探测位置的混凝土层厚度均＞20 cm，未发现明显缺陷及脱空。

4 结论

结构混凝土强度、碳化深度（回弹法）：溢洪道右侧翼墙混凝土强度推定值为26.4MPa，碳化深度为17.0 mm；溢洪道左侧岸墙混凝土强度推定值为19.5 MPa，碳化深度为18.0 mm；溢洪道底板混凝土强度推定值为26.6 MPa，碳化深度为15.5 mm；闸室底板混凝土强度推定值为25.2 MPa，碳化深度为12.0 mm。溢洪道为露天环境，环境类别为二类，依据《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008）第3.3.4 条，满足环境类别为二类的配筋混凝土最低强度等级为C25 的要求，溢洪道左侧岸墙不满足环境类别为二类的配筋混凝土最低强度等级为C25的要求。

混凝土钢筋锈蚀程度：采用KON—XSY 型钢筋锈蚀仪检测。测试类型：电位测试，测点间距：X=20 cm，Y=20 cm。本次检测抽取溢洪道4 个部位，进行钢筋锈蚀检测。依据《混凝土中钢筋检测技术规程》（JGJ/T 152-2019）半电池电位值评价钢筋锈蚀性状的判据，判定溢洪道右侧翼墙、闸室底板钢筋锈蚀性状不确定，溢洪道左侧岸墙、溢洪道底板钢筋不发生锈蚀的概率＞90%。