防汛墙病害综合检测关键技术应用

王才品

(霍山县水务局，安徽 六安 237200)

1 绪 论

市政防汛墙是堤防岸坡上的重要水利设施，对岸坡稳定有至关重要的作用。市政防汛墙使用一段时候后会出现裂缝等缺陷，为掌握市政防汛墙的质量现状，加强安全管理，需要对其进行检测与分析，为后期加固改造方案提供科学依据。南京位于长江中下游，受台风、暴雨、上游水位等影响，属于洪涝灾害多发城市，因此防汛墙建设及维护加固对保障城市安全的重要性不言而喻。文章以南京市下关江电厂码头的防汛墙检测为例，阐述防汛墙检测技，分析检测结果，为码头改造施工提供设计依据，为相同类型防汛墙检测提供参考。

2 检测内容

本次检测内容主要包括市政防汛墙外观普查、市政防汛墙结构钢筋混凝土各项性能参数检测、市政防汛墙后方挡土墙密实性检测3个方面。

3 检测方法和结果

3.1 外观检查

外观检查是针对外观缺陷进行统计，分析其产生原因。该防汛墙段总长885m，包含闸门2个，根据防汛墙中防震缝设置将其分为12段，分别进行外观检查，如图1所示。

详细普查后发现，第1段墙体表面有纵横交错的微型裂缝若干条，和第2段墙体的接缝处，由于不均匀沉降出现竖向错位。第3段墙体和第4段墙体整体完好，但在顶部出现钢筋保护层脱落现象，且保护层内钢筋严重锈蚀。第5段墙体出现竖向贯穿裂缝，裂缝最大宽度15mm，且裂缝处混凝土碳化严重，钢筋裸露，锈蚀率20%以上。第6段墙体除部分钢筋裸露外，整体相对完好。第7段墙体：背水侧挡土结构发生严重沉降。迎水面地面1.5m以上高度有一条裂缝，一直延伸到墙体顶端，局部有钢筋锈胀。第8段墙体墙顶以下1.5m内混凝土表面老化严重，防汛墙顶部横向钢筋锈蚀，混凝土剥落。1#闸门槽：顶部有钢筋裸露锈蚀，表面涂层剥落，闸门槽缺失，仅保留有闸门槽，存在一定安全隐患。第9段墙体剥开表层混凝土露出横纵钢筋，可以看出横纵钢筋锈蚀相对较轻，碳化较深。第10段墙体墙顶以下2m处混凝土老化严重，部分钢筋裸露。2#闸门槽表面涂层剥落，闸门槽缺失，仅保留有闸门槽。第11段墙体在迎水面有3条裂缝，在背水面混凝土有脱落，钢筋锈蚀，锈蚀率15%。第12段墙体迎水面中间有竖向钢筋裸露，裸露钢筋锈蚀率8%。

图1 市政防汛墙平面示意图

总结市政防汛墙出现的主要问题如下：墙体出现大面积钢筋外露，锈胀、保护层脱落，如图2所示；挡土墙发生严重下陷，如图3所示；市政防汛墙顶部钢筋锈蚀严重，如图4所示；伸缩缝之间出现严重开裂和沉降，如图5所示；外部墙体多处出现锈胀、保护层脱落，如图6所示。

图2 大面积钢筋锈胀 图3 挡土墙下沉 图4 墙顶钢筋锈蚀

图5 墙体之间错位

3.2 混凝土现龄期强度

为检测市政防汛墙和闸门槽主体结构混凝土实际强度，根据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T 23-2001采用回弹法检测混凝土强度。该方法的原理是以一冲击杆预先顶在混凝土表面，一定速度的重锤撞击冲击杆后的回弹值即可计算混凝土强度。测量时，选取平整无明显缺陷的混凝土表面布置回弹测区，每个测区面积200×200mm2。测取回弹平均值，同时测量碳化深度值(H)。根据回弹值(N)、碳化深度值(H)-混凝土强度(f)的关系曲线计算得到测区混凝土强度值。

市政防汛墙所检测部位的墙体混凝土现龄期强度除第2段墙体外，均在14.4-19.4MPa之间，其中第2段混凝土现龄期强度推定值为30.0MPa。1#闸门槽混凝土现龄期推定强度为35.0MPa，2#闸门槽混凝土现龄期强度推定值为35.2MPa。

3.3 混凝土碳化深度

为检测市政防汛墙等主要混凝土构件碳化深度，采用酒精酚酞试剂、冲击钻和碳化深度测量仪等仪器设备，进行测量。在回弹法测区内的混凝土表面钻孔若干，钻孔内清洁后喷涂酒精酚酞试剂，用碳化深度测量仪量测表层不变色混凝土的厚度，即为混凝土碳化深度，如图7所示。

对于无盐污染的内陆水工混凝土结构，空气中二氧化碳渗入导致混凝土碳化是造成其中钢筋腐蚀的主要原因。当混凝土碳化深度达到钢筋时，钢筋表面的钝化膜破坏，失去了电化学上的保护作用，钢筋锈蚀速度明显加快。因此混凝土碳化深度是反映既有建筑耐久性的重要指标，碳化深度越大，二氧化碳达到钢筋位置的时间会显著缩短，钢筋锈蚀加快，结构承载力迅速降低，带来巨大的安全隐患。

根据本次检测结果，市政防汛墙所检测部位的混凝土碳化深度在4.8-8.0mm之间。

3.4 混凝土结构钢筋配置

为检测市政防汛墙和闸门槽结构钢筋保护层和钢筋间距情况，随机对市政防汛墙用保护层厚度测定仪测定混凝土保护层厚度，并量出受力钢筋的间距。鉴于本次所检测市政防汛墙结构初始设计资料不完整，本次在检测过程中，在不同墙段随机选择3处表层混凝土完好位置，凿开表层混凝土，对钢筋配置进行检验，以确保检测结果的准确度，如图8所示。

图7 墙体碳化情况 图8 墙体表明凿出的钢筋分布情况

按照《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)，纵向受力钢筋保护层厚度的允许偏差，对处于二类环境类别下的板、墙构件最小保护层厚度为25mm。保护层厚度是影响钢筋混凝土构件耐久性的主要因素之一。混凝土碳化是钢筋锈蚀的前提，保护层越厚，碳化达到钢筋表面的时间越长，构件的耐久性越好。

市政防汛墙主体结构的纵向钢筋保护层厚度，共检测250点，合格率为86.4%。其中第11段墙体纵向钢筋保护层所检测部分，由于出现保护层锈胀等原因，检测结构均小于规范要求值(25mm)。

现场随机凿开3处墙体表层混凝土，实际量测纵向钢筋间距约为150mm。根据检测结果，市政防汛墙所检测部位纵向钢筋间距除2#闸门槽局部超出规范要求外，其余各部位钢筋间距均值满足设计或规范要求[1-2]。

3.5 结构垂直度

为检测市政防汛墙的垂直度情况，利用垂直度仪对市政防汛墙主体结构表面垂直度进行抽检。根据规范GB50204-2002，市政防汛墙及闸门槽等主体结构所检测部位的垂直度平均值均满足±10mm的规范要求。

3.6 市政防汛墙后方挡土墙填土密实性

为检测市政防汛墙后方挡土墙的填土密实性情况，采用SIR-3000探地雷达进行检测。

探地雷达技术的基本原理是，电磁波传播介质的不同会产生不同的电磁波传播路径、磁场强度、波形等。利用高频脉冲电磁波进行地下探测，根据接收到的反射波时间、振幅、频率、相位等特征，分析探测目标和周围介质的介电差异，从而确定探测目标的位置。该方法有较高的探测精度和较强的抗干扰能力，是目前广泛应用的无损检测方法之一。

为准确获取可靠的混凝土检测数据，本次检查分别采用收-发组合天线。主要仪器参数包括：天线主频400 MHz，采样点数512 samp/scan，采样数为16位，扫描速度64 scan/sec，水平扫描速度20 scans/m，时窗60 ns，垂向高通滤波器：100MHz，垂向低通滤波器：800MHz，发射率：100kHz，手动增益。现场测量方式采用天线沿设计测线贴面连续测量，天线移动速率大致约0.2m/s。为消除天线检测速度不均对测量位置的影响，天线沿剖面每隔1.0m按动标记开关，以便准确控制剖面位置。所有观测数据均通过模数转换后，以数据文件的形式存放于主机。

检测结果分析表明，市政防汛墙后方挡土墙填土孔隙大，有被掏空的迹象，水土流失严重；市政防汛墙与挡土墙之间局部存在脱空，挡土墙填土内也有存在局部脱空，导致挡土墙表面有不均匀沉降现象，从而在市政防汛墙结构整体上形成拉伸作用，使得市政防汛墙各段之间在伸缩缝处形成竖向错位，并在各段墙体结构上产生拉伸裂缝，严重处裂缝贯穿整个墙体，对整体结构稳定造成一定影响[3-4]。

4 结论与建议

4.1 主要检测结论

市政防汛墙墙体顶部出现多处保护层脱落、钢筋锈蚀现象，局部地区尤其是裂缝内钢筋严重锈蚀；市政防汛墙伸缩缝处有严重开裂和沉降出现，部分伸缩缝处止水老化失效，挡土墙表面有2处较大面积开裂和下沉；市政防汛墙墙体混凝土现龄期强度在14Mpa-20MPa之间；闸门槽混凝土现龄期推定强度约为35.0MPa。

市政防汛墙所检测部位的混凝土碳化深度在4.8-8.0mm之间，碳化严重；除部分由于锈胀导致混凝土表层剥落，保护层厚度不满足规范要求外，其余市政防汛墙主体结构纵向钢筋保护层基本完好，合格率约为86.4%；市政防汛墙墙体纵向受力钢筋间距均值约为150mm，满足设计或规范要求；市政防汛墙后方挡土墙土体孔隙大，挡土墙填土内也有存在局部脱空，水土流失较为严重；防汛墙与挡土墙之间局部存在脱空，在市政防汛墙各段之间伸缩缝处形成竖向错位，并在各段墙体结构上产生拉伸裂缝。

4.2 目前存在的问题

根据现场检测与分析结果，南京市下关电厂码头市政防汛墙主要存在的问题包括：

1)市政防汛墙墙体混凝土结构耐久性较差，主要体现在混凝土碳化严重，钢筋锈蚀、裸露，局部混凝土剥落；部分墙体出现贯穿裂缝，各结构段之间接缝止水基本失效。

2)目前1#、2#闸门槽均已改成码头入口，且周边未配备应急挡水设施(如应急闸门及其启闭设备等)。

3)市政防汛墙后方挡土墙内部填土孔隙大，水土流失严重；挡土墙填土存在不均匀沉降，使得墙体发生竖向错位。

4.3 建议

针对以上检测结论和目前存在的问题，提出以下几点建议：

1)对市政防汛墙结构破损部位进行修复加固并加强维护，恢复其功能性，提高其耐久性；增设应急挡水设施，以备度汛安全。

2)对挡土墙内部填土进行回填夯实，使其满足《堤防工程设计规范》中堤防土体密实性要求。

3)在后期码头改造工程灌注桩施工时，应尽量避开堤身，避免发生堤防渗漏或影响堤身稳定性。