检测工程实例-五强溪水电站工程船闸的变形和裂缝调查

检测目的

检测内容

检测结果

三级梯形船闸，每级有一百多米长，闸底板下设有三个输水廊道。
检测时以每个闸室伸缩缝为基准划分断面，每个闸室均分为A、B、C、D、E、F、G7个断面进行测量 。
裂纹检查

根据《国内外水利水电工程砼裂缝及其防渗技术研究》，戴会超，王建编著，黄河水利出版社，水工中的大体积混凝土裂缝的分类和评估参考标准见下表 。

裂缝深度：超声法和钻孔法测量；
裂缝长度：卷尺测量；
裂缝宽度：游标卡尺或宽度测量仪测量。

①闸室底板及主廊道顶面的裂纹多为纵裂纹。
②靠江边一侧的裂纹总数远大于靠山体一侧的裂纹总数。
③裂纹多呈群状，局部分块分布。
④一闸室主廊道顶面裂纹多为高密度群状细裂纹，三闸室主廊道顶面多为稀疏的较粗裂纹。
⑤每个闸室的裂纹多为非均匀分布
⑥闸底板2.5m厚，很多裂纹都从闸室底板扩展到主廊道顶面即局部贯穿。
⑦一方面裂纹从闸室底板向廊道顶面扩展，一方面也从廊道顶面向闸室开展，呈双向开展特征。
⑧尽管输水槽将闸室底板与廊道顶面分成一个个隔开的块，但相邻块的诸多裂纹在走向上有连贯的趋势。

裂纹成因分析

砼收缩变形约束裂缝，这是指砼温度变形或压缩变形因受到约束而产生的裂缝；
地基不均匀沉陷产生的裂缝；
砼结构的荷载所造成的裂缝，这是指砼结构在设计荷载下所引起的裂缝；
砼化学反应胀裂，这是指砼内部化学反应物的膨胀物产生的裂缝。

① 地基不均匀沉陷不是主要原因：整体式结构，闸墙与底板是连接在一起共同承受各种荷载的，且底板厚度较大，不均匀沉陷首先应当对底板而不是对闸墙造成裂缝；
② 温度应力不是主要原因：应当出现在施工期和运行早期；
③ 结构在设计荷载下的受力状态是造成规律性轴向裂缝的原因，而ASR化学反应膨胀使裂缝进一步发展。
④少量横向裂缝可能是基础沉降或滑移所造成。

裂缝的出现将造成钢筋的外露，加快钢筋的锈蚀，随着钢筋不断的锈蚀、膨胀，使混凝土开裂脱落失去受力作用，在温度效益的作用下钢筋承受裂缝收缩时所产生压应力，使钢筋受损，因而给船闸的运行埋下隐患。
裂纹的最大特征就是扩展，所以开裂到基岩只是时间问题。

采用方法：超声回弹综合法、钻芯取样法。
现场回弹值比钻芯取样值低，主要原因是现场所检测的混凝土表面状况较差（混凝土疏松或潮湿），强度下降快造成的，由于钻芯取样检测的试样是钻取结构内核部分的混凝土，避开了构件表面的质量问题，检测强度等级在C30以上，高于回弹法的检测结果。

采用方法：丙酮试液和混凝土碳化深度测量仪。
船闸闸室最大碳化深度为30.2mm，廊道最大碳化深度为7.1mm。
船闸闸室的碳化深度已接近钢筋保护层厚度，且船闸裂缝较多 ，这些部位钢筋可能发生锈蚀。
虽然船闸廊道碳化深度小于保护层厚度，但由于廊道内裂缝较多，裂缝处的钢筋仍有可能暴露在外并发生锈蚀，非裂缝处的钢筋还在混凝土碱性保护之中，钢筋暂时不会生锈。

弹模试件、抗压试件、抗拉试件。
各闸室芯样检测结果一致性较好，闸室输水廊道混凝土强度较闸室混凝土强度略高。
一闸室为C25，一闸室输水廊道为C25；二闸室为C25，二闸室输水廊道为C30；三闸室为C25；三闸室输水廊道为C30。

为了不给船闸造成过多的损伤，没有在现场对船闸钢筋进行检测，钢筋试样均来自所取的混凝土芯样中，因而检测钢筋的数量有限。
检测采用里氏硬度仪检测了一闸室、二闸室、三闸室底板和廊道的钢筋强度。钢筋强度评定依据《黑色金属硬度及强度换算值》（GB/T 1172—1999）。

1．船闸的设计
2．船闸现行规范
3．船闸结构讨论：导致底板不利的应力状态；其次是船闸的运行状况决定了要不断地承受满水和放空过程交替变化的荷载，其载荷变化的频率远远高于重力坝，存在疲劳问题。
4．钢筋作用分析：钢筋的配置提高了结构的承载能力，但对于防止裂缝的作用并不大，它对裂缝的作用是限制裂缝的宽度，对于大体积砼结构更是如此，
5．ASR化学反应：结构在设计荷载下的受力状态和ASR作用共同造成了五强溪船闸的裂缝发展和开合度超过设计标准的结果。
6．加固方案的研究：方案一为在顶部加杆件约束，方案二是在水闸外部自底板向上约三分之一处加支撑。

检测结论