摘要:三峽雙線船閘地下輸水系統結構設計復雜,由平、斜、豎隧洞和豎井錯落相貫構成了龐大的地下洞室群,施工歷時4 a 共完成混凝土澆筑59. 18 萬m3 。確保混凝土質量優良對雙線船閘的正常運行有至關重要的作用,為更好地檢查混凝土的內部澆筑質量,采取了混凝土無損檢測的措施,并結合檢測結果進行鉆孔取芯檢查。
關鍵詞:地下輸水系統; 混凝土質量; 檢查處理; 三峽雙線船閘
中圖分類號: U641. 3 + 22 文獻標識碼: A
1 工程概況
三峽雙線船閘地下輸水系統由南坡、北坡、中墩3 條城門洞形輸水隧洞和36 條豎井組成,豎井分為6 級,隧洞分為5 級,總長約5 500 m ,每級隧洞之間由長度36 m、傾角57°的斜井進行連接。輸水系統結構設計復雜,平、斜、豎錯落相貫構成龐大的地下洞室群,洞型多,斷面、縱坡變化頻繁,技術要求高,開挖施工程序、工期安排和技術要求均受地面施工時間的制約和影響。結構混凝土于1998 年9 月開始澆筑,2002 年5 月主體建筑物混凝土澆筑全部完成,共完成混凝土澆筑59. 18 萬m3 。為檢查混凝土的內部澆筑質量,對地下輸水系統各主要部位進行了內部質量檢查,檢查方法主要采取混凝土鉆孔取芯檢查和無損檢測。
2 檢查的目的、方法、步驟及內容
2. 1 目的
混凝土內部質量檢查的目的是檢查拌和物的密實性和均勻性;襯砌和圍巖之間是否存在明顯脫空;確定混凝土內部相對薄弱區的分布位置,并判斷滲水部位的異常區域范圍。
2. 2 方法及步驟
檢查方法主要采取鉆孔取芯檢查和無損檢測法。無損檢測的方式主要有垂直反射法、雷達法、孔內電視、聲波測試等。質量檢查步驟為:首先對旁站記錄、施工澆筑記錄、開挖斷面測量成果資料、地質缺陷資料及回填灌漿吸漿量資料等進行認真分析,結合混凝土外觀檢查情況,針對發現的問題和疑點確定出需要進行混凝土內部質量檢查的重點區段和結構部位,然后通過無損檢測手段找出存在異常現象和性狀較差的部位,再根據無損檢測成果資料分析,確定需要鉆孔取芯檢查的部位,鉆取混凝土芯樣進行檢查。
2. 3 檢查內容
2. 3. 1 豎井井身段混凝土質量檢查
根據設計文件及《船閘工程混凝土密實性鉆孔檢查技術要求(試行) 》,監理有針對性地在中北一、南二、南三、南六、北四、北五閥門井周邊共布設終檢孔6 個,實際鉆孔總進尺297. 69 m。豎井終檢孔取芯工作完成后,對所有終檢孔均做了注水試驗和孔內電視檢測,另對南三閥門井和北四閥門井終檢孔做了聲波檢測。
2. 3. 2 反弧門支墩及一、二期混凝土結構面質量檢查
為檢查閥門井段混凝土內部質量,查明反弧門支墩下部一期混凝土裂縫及一、二期混凝土縫面滲水的內在原因,根據有關設計文件的要求,對北五、中六閥門井和北六上、下游檢修井相關部位進行鉆孔取芯和壓水檢查。取芯孔共布設8 個,實際鉆孔總進尺27. 4 m。
2. 3. 3 輸水隧洞混凝土質量檢查
根據設計要求,地下輸水隧洞共布設自檢孔56 個,實際鉆孔總進尺99. 53 m。地下輸水隧洞自檢孔取芯前,先對輸水隧洞混凝土進行無損檢測,確定需要鉆孔取芯檢查的部位,然后鉆取混凝土芯樣進行檢查。
為了解輸水隧洞滲漏部位混凝土內部性狀,以便分析和查清造成滲漏的內在原因并作出相應處理,根據設計文件的要求,對永久船閘地下輸水隧洞N62、S64、S90、S133 等滲漏部位各鉆取1 組ª110 mm混凝土芯樣,進行外觀描述,并加工試件做抗壓、容重、極限拉伸、抗滲性能指標測試。對其它洞段分散的混凝土滲水點(區) ,按每條隧洞實地各選1～2 組ª110 mm混凝土芯樣,進行芯樣描述,并加工試件做抗壓、容重和抗滲性能指標測試。取芯孔共布設20 個,實際鉆孔總進尺9. 38 m。
2. 4 質量檢查成果分析及評價
2. 4. 1 閥門井井身段檢查成果分析及評價
(1) 混凝土取芯成果分析。閥門井井身段共布置取芯孔6個,檢查孔布置情況見表1 ,從取芯成果資料可以看出: ①大部分孔的芯樣多呈長柱狀,表面光滑,混凝土骨料分布均勻,有少量氣泡。鉆孔芯樣獲得率最大為100 % ,最小為98. 2 %優良率為100 % ,合格率為100 % ,均滿足設計要求。芯樣描述共6 個孔,孔深297. 69 m ,優良長度為292. 33 m ,優良率為98. 2 % ,合格長度為294. 4 m ,合格率為98. 9 %。②因為閥門井周邊終檢孔的鉆孔孔位距離豎井邊墻混凝土內側很近,最小距離只有6 m ,為避免破壞豎井結構混凝土,閥門井終檢孔不要求做壓水試驗,需做注水試驗。向孔內注水并與孔口平,讓孔內水自然滲漏,每隔5 min 測讀1 次孔內水位下降的長度,以實測鉆孔孔徑為計算值,然后計算出每單位注入水量,總體測讀時間為30 min。注水試驗結果見表2。③根據技術要求及混凝土評定標準,永久船閘混凝土終檢孔的優良率在80 %以上。④對混凝土芯樣進行物理力學性能檢測,共取樣檢測混凝土芯樣的抗壓強度4 組,表觀密度4 組,試驗依據《水工混凝土試驗規程》(SD105 - 82) 進行。抗壓強度及容重試驗結果見表3。由3 表可見:混凝土芯樣抗壓強度優良率為100 %。混凝土芯樣抗壓強度試驗共計4組,抗壓強度平均值為59. 2 MPa ,最小值為47. 2 MPa ,達到優等級評定標準。混凝土表觀密度試驗共計4 組, 容重平均值2 381. 67 kgPm3 ,最小值2 210 kgPm3 。抗滲試驗結果:抗滲標號不小于S8 ,試驗結果滿足設計要求。
(2) 混凝土無損檢測成果分析。終檢孔孔內電視錄像共6個孔,中北一、南二、南三、南六、北四、北五閥門井各1 個,總長296. 91 m。按累計長度統計, 6 個孔的優良率為99. 3 %～100. 0 % ,合格率為99. 96 %～100. 0 %;通過孔內電視錄像顯示,絕大部分終檢孔孔壁光滑,混凝土骨料分布均勻,膠結密實,混凝土與基巖接觸緊密,個別孔孔內有局部骨料集中現象。
2. 4. 2 閥門井反弧門支墩及混凝土質量檢查成果
閥門井部位一、二期混凝土共鉆孔取芯8 個,總進尺27. 4m ,鉆孔取芯成果見表4 ,取芯孔的成果資料表明,北五閥門井及北六上、下游檢修井取芯孔芯樣表面光滑、致密、骨料分布均勻,中六閥門井南洞一期混凝土取芯孔芯樣有1 組存在局部氣孔密集現象,另外2 組芯樣表面基本光滑、有氣孔。芯樣抗壓強度值、采取率、獲得率值及壓水檢查透水率值均符合設計要求。
2. 5 輸水隧洞混凝土質量檢查成果分析及評價
2. 5. 1 自檢孔取芯成果分析及評價
取芯孔的成果資料表明,芯樣表面光滑、致密、骨料分布均勻。除南四平洞S102 邊頂拱存在水泥砂漿與花崗巖脫空0. 4 m的現象,其余部位取芯孔芯樣中的水泥砂漿與花崗巖面均吻合,無脫空。
2. 5. 2 混凝土滲水部位鉆孔取芯成果分析及評價
地下輸水隧洞混凝土滲水部位共鉆孔取芯20 個孔,總進尺9. 38 m ,鉆孔取芯成果見表5。取芯孔的成果資料表明,取芯孔芯樣的抗壓、抗滲等性能指標均滿足設計要求,芯樣表面光滑、氣泡較少、骨料分布均勻,混凝土振搗密實;僅S133 單元塊取芯孔芯樣抗滲指標小于設計值,經化灌處理后能滿足設計要求。
2. 6 混凝土內部質量缺陷處理
2. 6. 1 處理依據
根據檢查和成果分析,結合各部位的結構特點,對局部有質量缺陷部位的補強處理嚴格按照有關程序、設計技術要求及有關技術規范執行。
2. 6. 2 處理方法及施工工藝
采用EAA 環氧材料進行化灌處理。點滲處理:利用鉆孔設備對點滲部位進行鉆孔,孔深20～30 cm ,孔徑大于18 mm ,清孔后埋設灌漿管,采用單孔灌注,灌漿壓力為0. 3～0. 8 MPa。面滲處理:以滲水最大處為中心,按扇形分布擴散型鉆孔,孔深40～50 cm ,孔距30 cm ,排距25 cm ,埋管封孔后,采用分序并聯多孔灌注。
2. 6. 3 處理成果分析及評價
灌后進行20 孔的取芯檢查,芯樣反映灌后混凝土內部密實。并進行了26 孔壓水檢測,透水率平均值為0. 000 3 Lu。灌后質量檢測結果表明,經處理的混凝土表面不再滲水,處理效果較好,施工質量滿足設計要求。
3 結語
通過混凝土的內部質量檢查,反映永久船閘地下工程的混凝土質量總體良好,滿足設計及有關規范要求。混凝土內部質量缺陷從檢查到處理以及灌后質量檢查,均嚴格按照有關程序、規程規范及設計技術要求執行,有效的保證了施工質量。從灌后質量檢查結果看,處理后的混凝土質量滿足設計要求。
