防汛墻病害綜合檢測關鍵技術應用

王才品

(霍山縣水務局，安徽 六安 237200)

1 緒 論

市政防汛墻是堤防岸坡上的重要水利設施，對岸坡穩定有至關重要的作用。市政防汛墻使用一段時候后會出現裂縫等缺陷，為掌握市政防汛墻的質量現狀，加強安全管理，需要對其進行檢測與分析，為后期加固改造方案提供科學依據。南京位于長江中下游，受臺風、暴雨、上游水位等影響，屬于洪澇災害多發城市，因此防汛墻建設及維護加固對保障城市安全的重要性不言而喻。文章以南京市下關江電廠碼頭的防汛墻檢測為例，闡述防汛墻檢測技，分析檢測結果，為碼頭改造施工提供設計依據，為相同類型防汛墻檢測提供參考。

2 檢測內容

本次檢測內容主要包括市政防汛墻外觀普查、市政防汛墻結構鋼筋混凝土各項性能參數檢測、市政防汛墻后方擋土墻密實性檢測3個方面。

3 檢測方法和結果

3.1 外觀檢查

外觀檢查是針對外觀缺陷進行統計，分析其產生原因。該防汛墻段總長885m，包含閘門2個，根據防汛墻中防震縫設置將其分為12段，分別進行外觀檢查，如圖1所示。

詳細普查后發現，第1段墻體表面有縱橫交錯的微型裂縫若干條，和第2段墻體的接縫處，由于不均勻沉降出現豎向錯位。第3段墻體和第4段墻體整體完好，但在頂部出現鋼筋保護層脫落現象，且保護層內鋼筋嚴重銹蝕。第5段墻體出現豎向貫穿裂縫，裂縫最大寬度15mm，且裂縫處混凝土碳化嚴重，鋼筋裸露，銹蝕率20%以上。第6段墻體除部分鋼筋裸露外，整體相對完好。第7段墻體：背水側擋土結構發生嚴重沉降。迎水面地面1.5m以上高度有一條裂縫，一直延伸到墻體頂端，局部有鋼筋銹脹。第8段墻體墻頂以下1.5m內混凝土表面老化嚴重，防汛墻頂部橫向鋼筋銹蝕，混凝土剝落。1#閘門槽：頂部有鋼筋裸露銹蝕，表面涂層剝落，閘門槽缺失，僅保留有閘門槽，存在一定安全隱患。第9段墻體剝開表層混凝土露出橫縱鋼筋，可以看出橫縱鋼筋銹蝕相對較輕，碳化較深。第10段墻體墻頂以下2m處混凝土老化嚴重，部分鋼筋裸露。2#閘門槽表面涂層剝落，閘門槽缺失，僅保留有閘門槽。第11段墻體在迎水面有3條裂縫，在背水面混凝土有脫落，鋼筋銹蝕，銹蝕率15%。第12段墻體迎水面中間有豎向鋼筋裸露，裸露鋼筋銹蝕率8%。

圖1 市政防汛墻平面示意圖

總結市政防汛墻出現的主要問題如下：墻體出現大面積鋼筋外露，銹脹、保護層脫落，如圖2所示；擋土墻發生嚴重下陷，如圖3所示；市政防汛墻頂部鋼筋銹蝕嚴重，如圖4所示；伸縮縫之間出現嚴重開裂和沉降，如圖5所示；外部墻體多處出現銹脹、保護層脫落，如圖6所示。

圖2 大面積鋼筋銹脹 圖3 擋土墻下沉 圖4 墻頂鋼筋銹蝕

圖5 墻體之間錯位

3.2 混凝土現齡期強度

為檢測市政防汛墻和閘門槽主體結構混凝土實際強度，根據《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》JGJ/T 23-2001采用回彈法檢測混凝土強度。該方法的原理是以一沖擊桿預先頂在混凝土表面，一定速度的重錘撞擊沖擊桿后的回彈值即可計算混凝土強度。測量時，選取平整無明顯缺陷的混凝土表面布置回彈測區，每個測區面積200×200mm2。測取回彈平均值，同時測量碳化深度值(H)。根據回彈值(N)、碳化深度值(H)-混凝土強度(f)的關系曲線計算得到測區混凝土強度值。

市政防汛墻所檢測部位的墻體混凝土現齡期強度除第2段墻體外，均在14.4-19.4MPa之間，其中第2段混凝土現齡期強度推定值為30.0MPa。1#閘門槽混凝土現齡期推定強度為35.0MPa，2#閘門槽混凝土現齡期強度推定值為35.2MPa。

3.3 混凝土碳化深度

為檢測市政防汛墻等主要混凝土構件碳化深度，采用酒精酚酞試劑、沖擊鉆和碳化深度測量儀等儀器設備，進行測量。在回彈法測區內的混凝土表面鉆孔若干，鉆孔內清潔后噴涂酒精酚酞試劑，用碳化深度測量儀量測表層不變色混凝土的厚度，即為混凝土碳化深度，如圖7所示。

對于無鹽污染的內陸水工混凝土結構，空氣中二氧化碳滲入導致混凝土碳化是造成其中鋼筋腐蝕的主要原因。當混凝土碳化深度達到鋼筋時，鋼筋表面的鈍化膜破壞，失去了電化學上的保護作用，鋼筋銹蝕速度明顯加快。因此混凝土碳化深度是反映既有建筑耐久性的重要指標，碳化深度越大，二氧化碳達到鋼筋位置的時間會顯著縮短，鋼筋銹蝕加快，結構承載力迅速降低，帶來巨大的安全隱患。

根據本次檢測結果，市政防汛墻所檢測部位的混凝土碳化深度在4.8-8.0mm之間。

3.4 混凝土結構鋼筋配置

為檢測市政防汛墻和閘門槽結構鋼筋保護層和鋼筋間距情況，隨機對市政防汛墻用保護層厚度測定儀測定混凝土保護層厚度，并量出受力鋼筋的間距。鑒于本次所檢測市政防汛墻結構初始設計資料不完整，本次在檢測過程中，在不同墻段隨機選擇3處表層混凝土完好位置，鑿開表層混凝土，對鋼筋配置進行檢驗，以確保檢測結果的準確度，如圖8所示。

圖7 墻體碳化情況 圖8 墻體表明鑿出的鋼筋分布情況

按照《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB50204-2002)，縱向受力鋼筋保護層厚度的允許偏差，對處于二類環境類別下的板、墻構件最小保護層厚度為25mm。保護層厚度是影響鋼筋混凝土構件耐久性的主要因素之一。混凝土碳化是鋼筋銹蝕的前提，保護層越厚，碳化達到鋼筋表面的時間越長，構件的耐久性越好。

市政防汛墻主體結構的縱向鋼筋保護層厚度，共檢測250點，合格率為86.4%。其中第11段墻體縱向鋼筋保護層所檢測部分，由于出現保護層銹脹等原因，檢測結構均小于規范要求值(25mm)。

現場隨機鑿開3處墻體表層混凝土，實際量測縱向鋼筋間距約為150mm。根據檢測結果，市政防汛墻所檢測部位縱向鋼筋間距除2#閘門槽局部超出規范要求外，其余各部位鋼筋間距均值滿足設計或規范要求[1-2]。

3.5 結構垂直度

為檢測市政防汛墻的垂直度情況，利用垂直度儀對市政防汛墻主體結構表面垂直度進行抽檢。根據規范GB50204-2002，市政防汛墻及閘門槽等主體結構所檢測部位的垂直度平均值均滿足±10mm的規范要求。

3.6 市政防汛墻后方擋土墻填土密實性

為檢測市政防汛墻后方擋土墻的填土密實性情況，采用SIR-3000探地雷達進行檢測。

探地雷達技術的基本原理是，電磁波傳播介質的不同會產生不同的電磁波傳播路徑、磁場強度、波形等。利用高頻脈沖電磁波進行地下探測，根據接收到的反射波時間、振幅、頻率、相位等特征，分析探測目標和周圍介質的介電差異，從而確定探測目標的位置。該方法有較高的探測精度和較強的抗干擾能力，是目前廣泛應用的無損檢測方法之一。

為準確獲取可靠的混凝土檢測數據，本次檢查分別采用收-發組合天線。主要儀器參數包括：天線主頻400 MHz，采樣點數512 samp/scan，采樣數為16位，掃描速度64 scan/sec，水平掃描速度20 scans/m，時窗60 ns，垂向高通濾波器：100MHz，垂向低通濾波器：800MHz，發射率：100kHz，手動增益。現場測量方式采用天線沿設計測線貼面連續測量，天線移動速率大致約0.2m/s。為消除天線檢測速度不均對測量位置的影響，天線沿剖面每隔1.0m按動標記開關，以便準確控制剖面位置。所有觀測數據均通過模數轉換后，以數據文件的形式存放于主機。

檢測結果分析表明，市政防汛墻后方擋土墻填土孔隙大，有被掏空的跡象，水土流失嚴重；市政防汛墻與擋土墻之間局部存在脫空，擋土墻填土內也有存在局部脫空，導致擋土墻表面有不均勻沉降現象，從而在市政防汛墻結構整體上形成拉伸作用，使得市政防汛墻各段之間在伸縮縫處形成豎向錯位，并在各段墻體結構上產生拉伸裂縫，嚴重處裂縫貫穿整個墻體，對整體結構穩定造成一定影響[3-4]。

4 結論與建議

4.1 主要檢測結論

市政防汛墻墻體頂部出現多處保護層脫落、鋼筋銹蝕現象，局部地區尤其是裂縫內鋼筋嚴重銹蝕；市政防汛墻伸縮縫處有嚴重開裂和沉降出現，部分伸縮縫處止水老化失效，擋土墻表面有2處較大面積開裂和下沉；市政防汛墻墻體混凝土現齡期強度在14Mpa-20MPa之間；閘門槽混凝土現齡期推定強度約為35.0MPa。

市政防汛墻所檢測部位的混凝土碳化深度在4.8-8.0mm之間，碳化嚴重；除部分由于銹脹導致混凝土表層剝落，保護層厚度不滿足規范要求外，其余市政防汛墻主體結構縱向鋼筋保護層基本完好，合格率約為86.4%；市政防汛墻墻體縱向受力鋼筋間距均值約為150mm，滿足設計或規范要求；市政防汛墻后方擋土墻土體孔隙大，擋土墻填土內也有存在局部脫空，水土流失較為嚴重；防汛墻與擋土墻之間局部存在脫空，在市政防汛墻各段之間伸縮縫處形成豎向錯位，并在各段墻體結構上產生拉伸裂縫。

4.2 目前存在的問題

根據現場檢測與分析結果，南京市下關電廠碼頭市政防汛墻主要存在的問題包括：

1)市政防汛墻墻體混凝土結構耐久性較差，主要體現在混凝土碳化嚴重，鋼筋銹蝕、裸露，局部混凝土剝落；部分墻體出現貫穿裂縫，各結構段之間接縫止水基本失效。

2)目前1#、2#閘門槽均已改成碼頭入口，且周邊未配備應急擋水設施(如應急閘門及其啟閉設備等)。

3)市政防汛墻后方擋土墻內部填土孔隙大，水土流失嚴重；擋土墻填土存在不均勻沉降，使得墻體發生豎向錯位。

4.3 建議

針對以上檢測結論和目前存在的問題，提出以下幾點建議：

1)對市政防汛墻結構破損部位進行修復加固并加強維護，恢復其功能性，提高其耐久性；增設應急擋水設施，以備度汛安全。

2)對擋土墻內部填土進行回填夯實，使其滿足《堤防工程設計規范》中堤防土體密實性要求。

3)在后期碼頭改造工程灌注樁施工時，應盡量避開堤身，避免發生堤防滲漏或影響堤身穩定性。