烏江渡發(fā)電廠混凝土結(jié)構(gòu)檢測及裂縫處理技術(shù)應(yīng)用

田 雷，雷登艷，徐 旭

（1.烏江渡發(fā)電廠，貴州 遵義 563112；2.中南勘測設(shè)計研究院有限公司，貴州 遵義 563112）

1 工程概況

烏江渡發(fā)電廠位于烏江中游，是我國在巖溶地區(qū)修建的第一座大型水電廠。廠房形式為壩后式廠房，總裝機(jī)容量630MW。1979年底首臺機(jī)組發(fā)電以來，至今已運(yùn)行41年。烏江渡發(fā)電廠一號廠①～③主變承重倒板梁結(jié)構(gòu)在施工期、運(yùn)行期出現(xiàn)了裂縫，可能存在混凝土老化、鋼筋銹蝕等安全隱患，影響結(jié)構(gòu)整體的安全性。為查明結(jié)構(gòu)混凝土老化、鋼筋銹蝕程度、裂縫數(shù)量及分布等情況，消除結(jié)構(gòu)安全隱患，電廠在原設(shè)計單位的協(xié)助下于2019年8月開展了主變承重倒板梁的結(jié)構(gòu)檢測工作。

2 結(jié)構(gòu)檢測內(nèi)容及方法

結(jié)構(gòu)檢測的內(nèi)容主要包括混凝土強(qiáng)度及碳化深度檢測、鋼筋分布及保護(hù)層厚度檢測、鋼筋銹蝕程度檢測以及裂縫檢測等。檢測采用的主要儀器設(shè)備有ZBL-S220數(shù)字回彈儀、HC-GY71一體式鋼筋掃描儀、ZBL-C310鋼筋銹蝕檢測儀、WSD-2A型非金屬聲波檢測儀及裂縫寬度檢測儀等。現(xiàn)場檢測情況見圖1。

圖1 結(jié)構(gòu)檢測現(xiàn)場圖

2.1 裂縫調(diào)查

裂縫調(diào)查主要調(diào)查裂縫的數(shù)量、長度、寬度、深度、所在部位以及分布情況。結(jié)構(gòu)檢測前首先對裂縫外觀情況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，然后利用WSD-2A型非金屬聲波檢測儀和裂縫寬度檢測儀選擇具有代表性的裂縫進(jìn)行深度和寬度的檢測。其檢測原理是根據(jù)聲波繞射原理測量混凝土裂縫深度、寬度以及超聲波在混凝土中的傳播速度。

2.2 混凝土強(qiáng)度檢測

為了不破壞混凝土結(jié)構(gòu)，采用無損檢測，常用的檢測方法主要包括回彈法、超聲法、超聲回彈綜合法等。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，檢測采用回彈法，利用ZBL-S220數(shù)字回彈儀進(jìn)行混凝土強(qiáng)度檢測，每個單元布置10個測區(qū)，每個測區(qū)獲得16個回彈點(diǎn)。

2.3 混凝土碳化深度檢測

混凝土碳化深度主要根據(jù)混凝土的碳化試驗(yàn)進(jìn)行確定?；炷撂蓟^程是CO2氣體由表及里逐漸向混凝土內(nèi)部擴(kuò)散、反應(yīng)的復(fù)雜物理化學(xué)過程。其碳化過程的物理模型見圖2[1]。

圖2 混凝土碳化過程物理模型

2.4 鋼筋分布及保護(hù)層厚度檢測

鋼筋的分布及保護(hù)層厚度采用HC-GY71一體式鋼筋掃描儀進(jìn)行檢測，它是一種便攜式智能無損檢測設(shè)備，能夠檢測鋼筋保護(hù)層厚度，鋼筋位置、走向及分布情況。方法是選擇有代表性的構(gòu)件預(yù)掃，并標(biāo)記鋼筋位置，確定檢測的坐標(biāo)原點(diǎn)，同時采用網(wǎng)格掃描方式檢測保護(hù)層厚度。

2.5 鋼筋銹蝕程度檢測

鋼筋銹蝕程度檢測采用半電池電位法（單電極），利用ZBL-C310鋼筋銹蝕檢測儀找出鋼筋位置，然后按10～50cm間距布置測點(diǎn)，每個測區(qū)布置30～50個測點(diǎn)，測點(diǎn)距構(gòu)件邊緣距離應(yīng)大于4cm。在合適的位置鑿開混凝土露出鋼筋，鋼筋表面除銹或清除污物，以保證導(dǎo)線與鋼筋有效連接。通過計算被測構(gòu)件網(wǎng)格內(nèi)所有測點(diǎn)電位的平均值，統(tǒng)計出＞-250MV、-400～-250MV、≤-400MV三個區(qū)間內(nèi)的測點(diǎn)比例，從而判斷鋼筋的銹蝕程度。

3 結(jié)構(gòu)檢測結(jié)果

3.1 裂縫檢測結(jié)果

根據(jù)現(xiàn)場檢查情況，裂紋幾乎分布在主變變壓器油槽底板上，少部分延伸至梁上，裂縫共計39條。其中①主變油槽底板裂縫有11條、②主變油槽底板裂縫為6條、③主變油槽底板15條，梁上裂紋分別有3條、2條和2條。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，裂縫分類統(tǒng)計見表1[2]。

表1 裂縫分類統(tǒng)計表

3.2 混凝土強(qiáng)度及碳化深度檢測結(jié)果

檢測結(jié)果表明混凝土的平均碳化深度為5mm，均在混凝土保護(hù)層厚度范圍內(nèi)。檢測的混凝土強(qiáng)度最小值為38.7MPa，平均值在40.68～44.11MPa，檢測結(jié)果均滿足設(shè)計要求。混凝土強(qiáng)度檢測成果見表2。

表2 混凝土強(qiáng)度檢測成果表 單位：MPa

3.3 鋼筋分布及保護(hù)層厚度檢測結(jié)果

經(jīng)檢測，梁的主筋間距范圍為62～144mm，箍筋間距范圍為130～372mm，混凝土保護(hù)層厚度平均值為23.1mm；板的主筋間距范圍為68～280mm，分布筋間距范圍為60～330mm，混凝土保護(hù)層厚度平均值為32.9mm。與原設(shè)計參數(shù)比較，所檢測結(jié)構(gòu)的梁與板的鋼筋分布基本符合設(shè)計要求，尤其是主筋間距符合情況較好，但分布筋的間距相對偏大。梁的保護(hù)層厚度與設(shè)計值的符合情況較好，而板則偏離較大。

3.4 鋼筋銹蝕程度檢測

對結(jié)構(gòu)的外觀調(diào)查未發(fā)現(xiàn)明顯的鋼筋銹蝕現(xiàn)象。通過①～③主變部位布置測點(diǎn)的檢測，測網(wǎng)內(nèi)測點(diǎn)電位值的平均值一般為-170～-140MV，平均為-160MV。所檢測的樣本數(shù)據(jù)>-250MV的比例為100%，因此內(nèi)部鋼筋銹蝕的概率很小。

4 裂縫處理

根據(jù)裂縫檢測的成果，主變倒板梁結(jié)構(gòu)的裂縫除3條為淺層裂縫外，其余均為細(xì)微裂縫。其中淺層裂縫的寬度為0.25mm，細(xì)微裂縫寬度為0.1mm，兩種類型的裂縫深度均較淺，深度不超過25mm，一般都在設(shè)計保護(hù)層厚度范圍內(nèi)。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，需對淺層裂縫進(jìn)行處理，但考慮到該結(jié)構(gòu)已投入運(yùn)行約41年，為防止裂縫繼續(xù)擴(kuò)展，對細(xì)微裂縫也一并進(jìn)行處理。對于淺層裂縫和細(xì)微裂縫分別采用鑿槽嵌補(bǔ)法和表面封閉法進(jìn)行處理，兩種裂縫處理方法見圖3。

圖3 裂縫處理方法示意圖

5 結(jié)束語

對烏江渡主變倒板梁結(jié)構(gòu)的檢測結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計要求，混凝土的碳化深度、裂縫寬度和深度均較小且在可控范圍內(nèi)。為防止淺表裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展，采用鑿槽嵌補(bǔ)法和表面封閉法進(jìn)行處理是合適的，這也為類似結(jié)構(gòu)裂縫處理設(shè)計提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。