摘要:三峡双线船闸地下输水系统结构设计复杂,由平、斜、竖隧洞和竖井错落相贯构成了庞大的地下洞室群,施工历时4 a 共完成混凝土浇筑59. 18 万m3 。确保混凝土质量优良对双线船闸的正常运行有至关重要的作用,为更好地检查混凝土的内部浇筑质量,采取了混凝土无损检测的措施,并结合检测结果进行钻孔取芯检查。
关键词:地下输水系统; 混凝土质量; 检查处理; 三峡双线船闸
中图分类号: U641. 3 + 22 文献标识码: A
1 工程概况
三峡双线船闸地下输水系统由南坡、北坡、中墩3 条城门洞形输水隧洞和36 条竖井组成,竖井分为6 级,隧洞分为5 级,总长约5 500 m ,每级隧洞之间由长度36 m、倾角57°的斜井进行连接。输水系统结构设计复杂,平、斜、竖错落相贯构成庞大的地下洞室群,洞型多,断面、纵坡变化频繁,技术要求高,开挖施工程序、工期安排和技术要求均受地面施工时间的制约和影响。结构混凝土于1998 年9 月开始浇筑,2002 年5 月主体建筑物混凝土浇筑全部完成,共完成混凝土浇筑59. 18 万m3 。为检查混凝土的内部浇筑质量,对地下输水系统各主要部位进行了内部质量检查,检查方法主要采取混凝土钻孔取芯检查和无损检测。
2 检查的目的、方法、步骤及内容
2. 1 目的
混凝土内部质量检查的目的是检查拌和物的密实性和均匀性;衬砌和围岩之间是否存在明显脱空;确定混凝土内部相对薄弱区的分布位置,并判断渗水部位的异常区域范围。
2. 2 方法及步骤
检查方法主要采取钻孔取芯检查和无损检测法。无损检测的方式主要有垂直反射法、雷达法、孔内电视、声波测试等。质量检查步骤为:首先对旁站记录、施工浇筑记录、开挖断面测量成果资料、地质缺陷资料及回填灌浆吸浆量资料等进行认真分析,结合混凝土外观检查情况,针对发现的问题和疑点确定出需要进行混凝土内部质量检查的重点区段和结构部位,然后通过无损检测手段找出存在异常现象和性状较差的部位,再根据无损检测成果资料分析,确定需要钻孔取芯检查的部位,钻取混凝土芯样进行检查。
2. 3 检查内容
2. 3. 1 竖井井身段混凝土质量检查
根据设计文件及《船闸工程混凝土密实性钻孔检查技术要求(试行) 》,监理有针对性地在中北一、南二、南三、南六、北四、北五阀门井周边共布设终检孔6 个,实际钻孔总进尺297. 69 m。竖井终检孔取芯工作完成后,对所有终检孔均做了注水试验和孔内电视检测,另对南三阀门井和北四阀门井终检孔做了声波检测。
2. 3. 2 反弧门支墩及一、二期混凝土结构面质量检查
为检查阀门井段混凝土内部质量,查明反弧门支墩下部一期混凝土裂缝及一、二期混凝土缝面渗水的内在原因,根据有关设计文件的要求,对北五、中六阀门井和北六上、下游检修井相关部位进行钻孔取芯和压水检查。取芯孔共布设8 个,实际钻孔总进尺27. 4 m。
2. 3. 3 输水隧洞混凝土质量检查
根据设计要求,地下输水隧洞共布设自检孔56 个,实际钻孔总进尺99. 53 m。地下输水隧洞自检孔取芯前,先对输水隧洞混凝土进行无损检测,确定需要钻孔取芯检查的部位,然后钻取混凝土芯样进行检查。
为了解输水隧洞渗漏部位混凝土内部性状,以便分析和查清造成渗漏的内在原因并作出相应处理,根据设计文件的要求,对永久船闸地下输水隧洞N62、S64、S90、S133 等渗漏部位各钻取1 组ª110 mm混凝土芯样,进行外观描述,并加工试件做抗压、容重、极限拉伸、抗渗性能指标测试。对其它洞段分散的混凝土渗水点(区) ,按每条隧洞实地各选1～2 组ª110 mm混凝土芯样,进行芯样描述,并加工试件做抗压、容重和抗渗性能指标测试。取芯孔共布设20 个,实际钻孔总进尺9. 38 m。
2. 4 质量检查成果分析及评价
2. 4. 1 阀门井井身段检查成果分析及评价
(1) 混凝土取芯成果分析。阀门井井身段共布置取芯孔6个,检查孔布置情况见表1 ,从取芯成果资料可以看出: ①大部分孔的芯样多呈长柱状,表面光滑,混凝土骨料分布均匀,有少量气泡。钻孔芯样获得率最大为100 % ,最小为98. 2 %优良率为100 % ,合格率为100 % ,均满足设计要求。芯样描述共6 个孔,孔深297. 69 m ,优良长度为292. 33 m ,优良率为98. 2 % ,合格长度为294. 4 m ,合格率为98. 9 %。②因为阀门井周边终检孔的钻孔孔位距离竖井边墙混凝土内侧很近,最小距离只有6 m ,为避免破坏竖井结构混凝土,阀门井终检孔不要求做压水试验,需做注水试验。向孔内注水并与孔口平,让孔内水自然渗漏,每隔5 min 测读1 次孔内水位下降的长度,以实测钻孔孔径为计算值,然后计算出每单位注入水量,总体测读时间为30 min。注水试验结果见表2。③根据技术要求及混凝土评定标准,永久船闸混凝土终检孔的优良率在80 %以上。④对混凝土芯样进行物理力学性能检测,共取样检测混凝土芯样的抗压强度4 组,表观密度4 组,试验依据《水工混凝土试验规程》(SD105 - 82) 进行。抗压强度及容重试验结果见表3。由3 表可见:混凝土芯样抗压强度优良率为100 %。混凝土芯样抗压强度试验共计4组,抗压强度平均值为59. 2 MPa ,最小值为47. 2 MPa ,达到优等级评定标准。混凝土表观密度试验共计4 组, 容重平均值2 381. 67 kgPm3 ,最小值2 210 kgPm3 。抗渗试验结果:抗渗标号不小于S8 ,试验结果满足设计要求。
(2) 混凝土无损检测成果分析。终检孔孔内电视录像共6个孔,中北一、南二、南三、南六、北四、北五阀门井各1 个,总长296. 91 m。按累计长度统计, 6 个孔的优良率为99. 3 %～100. 0 % ,合格率为99. 96 %～100. 0 %;通过孔内电视录像显示,绝大部分终检孔孔壁光滑,混凝土骨料分布均匀,胶结密实,混凝土与基岩接触紧密,个别孔孔内有局部骨料集中现象。
2. 4. 2 阀门井反弧门支墩及混凝土质量检查成果
阀门井部位一、二期混凝土共钻孔取芯8 个,总进尺27. 4m ,钻孔取芯成果见表4 ,取芯孔的成果资料表明,北五阀门井及北六上、下游检修井取芯孔芯样表面光滑、致密、骨料分布均匀,中六阀门井南洞一期混凝土取芯孔芯样有1 组存在局部气孔密集现象,另外2 组芯样表面基本光滑、有气孔。芯样抗压强度值、采取率、获得率值及压水检查透水率值均符合设计要求。
2. 5 输水隧洞混凝土质量检查成果分析及评价
2. 5. 1 自检孔取芯成果分析及评价
取芯孔的成果资料表明,芯样表面光滑、致密、骨料分布均匀。除南四平洞S102 边顶拱存在水泥砂浆与花岗岩脱空0. 4 m的现象,其余部位取芯孔芯样中的水泥砂浆与花岗岩面均吻合,无脱空。
2. 5. 2 混凝土渗水部位钻孔取芯成果分析及评价
地下输水隧洞混凝土渗水部位共钻孔取芯20 个孔,总进尺9. 38 m ,钻孔取芯成果见表5。取芯孔的成果资料表明,取芯孔芯样的抗压、抗渗等性能指标均满足设计要求,芯样表面光滑、气泡较少、骨料分布均匀,混凝土振捣密实;仅S133 单元块取芯孔芯样抗渗指标小于设计值,经化灌处理后能满足设计要求。
2. 6 混凝土内部质量缺陷处理
2. 6. 1 处理依据
根据检查和成果分析,结合各部位的结构特点,对局部有质量缺陷部位的补强处理严格按照有关程序、设计技术要求及有关技术规范执行。
2. 6. 2 处理方法及施工工艺
采用EAA 环氧材料进行化灌处理。点渗处理:利用钻孔设备对点渗部位进行钻孔,孔深20～30 cm ,孔径大于18 mm ,清孔后埋设灌浆管,采用单孔灌注,灌浆压力为0. 3～0. 8 MPa。面渗处理:以渗水最大处为中心,按扇形分布扩散型钻孔,孔深40～50 cm ,孔距30 cm ,排距25 cm ,埋管封孔后,采用分序并联多孔灌注。
2. 6. 3 处理成果分析及评价
灌后进行20 孔的取芯检查,芯样反映灌后混凝土内部密实。并进行了26 孔压水检测,透水率平均值为0. 000 3 Lu。灌后质量检测结果表明,经处理的混凝土表面不再渗水,处理效果较好,施工质量满足设计要求。
3 结语
通过混凝土的内部质量检查,反映永久船闸地下工程的混凝土质量总体良好,满足设计及有关规范要求。混凝土内部质量缺陷从检查到处理以及灌后质量检查,均严格按照有关程序、规程规范及设计技术要求执行,有效的保证了施工质量。从灌后质量检查结果看,处理后的混凝土质量满足设计要求。
