赵口闸现场检测报告.docx

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赵口闸现场检测报告

黄河下游引黄水闸

赵口闸现场安全检测报告

1前言

受赵口闸渠道闸管理处委托，黄河水利委员会基本建设工程质量检测中心对赵口闸的安全状况进行全面检测和分析评价。

通过双方紧密合作，已完成上述工作。

本报告为现场安全检测工作的成果、结论和建议。

2工程概况

赵口闸位于中牟县境内，黄河南岸大堤，桩号42+675m，始建于1970年，为黄河下游引黄一级水工建筑物。

该闸为16孔箱式涵洞式水闸，共分三联，边联各5孔，中联6孔，每孔宽3.0m，高2.5m，设钢木平板闸门，15t手摇电动两用螺杆启闭机。

该闸基土主要为重壤土并有粉质砂壤土夹层，由开封地区水利局设计、施工，赵口闸管理处管理运用。

设计引水流量210m3/s，设计灌溉面积14.67万公顷。

由于黄河河床逐年淤积，河道洪水位相应升高，水闸的渗径不足，闸上堤身单薄，涵洞结构强度偏低，遂于1981年10月进行改建。

改建内容为：

旧洞补强加固；原涵洞自出口向下游接长30.50米；闸门更换为钢筋混凝土平板闸门，启闭机更换为30t手摇电动两用螺杆启闭机；重建工作桥、交通便桥和启闭机房。

水闸的纵剖面图及平面图分别见图2-1、图2-2。

改建工程由河南黄河河务局规划设计院设计，河南黄河河务局施工总队施工。

设计流量240m3/s，设计灌溉引水位86.8m；设计防洪水位92.5m，校核防洪水位93.5m。

改建后建筑物总长144.1m，其中闸室和洞身段共长68.57m，闸身宽度为55.0米。

西边分出三孔入三刘寨灌区，供中牟的万滩、大孟两乡灌溉用水；东边一孔供中牟的东漳、狼城岗两乡用水；中12孔供开封灌溉放淤改土用水。

图2－1赵口闸纵剖面图

图2－2赵口闸平面布置图

3检测目的、检测内容、检测数量

3.1检测目的

赵口闸建成后至今已36年，未经过黄河大洪水考验，相对整体功能下降不明显，但亦存在一些问题，主要表现在以下几个方面：

（1）在运用过程中，闸门漏水严重；

（2）在启闭闸门时，闸门有卡阻现象，造成闸门振动严重，另外该闸第5孔闸门自改建后就被卡死，使得该孔闸门不能使用；（3）该闸供电系统大部分为改建时架设，少量为涵闸始建时配置，在使用过程中多次出现操纵失灵，闸门不能正常启闭，曾出现启闭机丝杆顶破房顶的现象；另外在阴雨天气，供电线路曾多次发生短路起火，造成设备损坏，不能正常运行。

根据《黄河下游水闸安全鉴定规定》第四条“水闸安全鉴定周期：

水闸投入运用后每隔15-20年应进行一次安全鉴定”的规定，赵口闸建成至今还没进行一次全面的安全鉴定，为保证该闸能够安全运行，继续发挥工程效益，有必要对赵口闸进行现场安全检测和安全鉴定工作。

检测的目的：

（1）了解水闸各设施的有效性及损毁情况，

（2）通过检测结果可知道水闸各结构部位及构件主要技术指标的变化情况，为工程复核计算提供依据。

最终根据现场检测及复核计算结果，为整个水闸的安全评价提供必要的参数和依据。

3.2检测内容

根据《水闸安全鉴定规定》（SL214－98）中的规定，水闸现场安全检测项目，应根据工程实际情况、管理运用中存在的具体问题和具体条件等因素综合研究确定。

因此，结合赵口闸的情况，确定检测内容如下：

⑴闸室段及洞身段的检测，主要包括：

外观质量检测、砼抗压强度检测、混凝土碳化深度、砼内部质量检测、钢筋混凝土保护层厚度检测和钢筋锈蚀度检测；

⑵上、下游连接段的检测，主要包括：

外观质量检测、砌缝砂浆抗压强度检测；

⑶启闭机的检测，包括金属结构及电气设备的检测；

⑷观测设施有效性的检测。

3.3检测数量

具体检测数量见表3.31。

表3.31赵口闸现场检测数量汇总表

检测部位

检测项目

检测数量

混

凝

土

结

构

闸

室

段

及洞身段

上游铺盖

外观质量

普测

侧墙

外观质量

普测，其中平整度抽测180个测区

混凝土抗压强度

回弹测区540个、钻取芯样6组

混凝土老化和钢筋锈蚀

碳化测区540个、保护层测区540个；钢筋锈蚀检测布置675个测点。

混凝土内部质量

超声测点1293个

撑墙

外观质量

普测

混凝土抗压强度

回弹测区100个、碳化测区30个

闸底板

外观质量

普测，平整度抽测100个测区

混凝土抗压强度

回弹测区300个、钻取芯样11组

混凝土老化和钢筋锈蚀

碳化测区90个、保护层测区90个；钢筋锈蚀检测布置75个测点。

箱涵顶板

外观质量

普测

混凝土抗压强度

回弹测区300个

混凝土老化和钢筋锈蚀

碳化测区300个、保护层测区300个；钢筋锈蚀检测布置75个测点。

闸门和胸墙

外观质量

普测

混凝土抗压强度

回弹测区100个

混凝土老化和钢筋锈蚀

碳化测区100个、保护层测区100个；钢筋锈蚀检测布置150个测点。

机架桥、排架柱

外观质量

普测

混凝土抗压强度

超声回弹测区185个

护坡

工程

上、下游砌石翼墙及护坡

外观质量

普测，其中平整度抽测40个测区

块石、砌缝质量

各4处

砂浆强度

4处

启闭机及电气设备

外观形态检测

普测、共16孔

安全性能检测

抽测5孔

观测

设施

沉降观测点

外观质量

普测

测压管

外观质量

普测

有效性检测

普测

4检测依据

4.1检测标准、规程、规范和规定

（1）《堤防工程施工质量评定与验收规范》（SL239―1999）；

（2）《钻芯法检测混凝土强度技术规程》（CECS03：

88）；

（3）《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23―2001）；

（4）《水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程》（SL101―94）；

（5）《水闸安全鉴定规程》（SL214―98）；

（6）《水利水电工程金属结构报废标准》（SL226―98）；

（7）《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》（DL/ T5018―94）；

《水利水电工程钢闸门设计规范》（DL/T5013―95）；

（8）《水利水电工程启闭机制造安装及验收规范》（DL/ T5019―94）；

《水利水电工程启闭机设计规范》（DL/T41―93）；

（9）《黄河下游水闸安全鉴定规定》（水利部黄河水利委员会2002.8）；

（10）《岩土工程勘察规范》（GB50021―2001）；

（11）《建筑地基基础设计规范》（GB5007―2002）；

（12）《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287―99）

4.2其他

赵口闸施工、设计、改建及观测方面的资料。

5闸室段检测与结果分析

赵口闸闸室段主要包括以下几个部分：

闸墩、底板、顶板、闸门、胸墙以及工作桥等。

检测内容包括外观质量检测、混凝土抗压强度检测、混凝土碳化深度和钢筋保护层厚度检测和钢筋锈蚀度检测。

5.1闸墩

5.1.1外观质量检测

以目测为主，配合必要的量具进行，检测内容包括13孔（第1孔～第3孔已封堵）闸墩的外观缺陷，闸墩的平整度。

检测结果如下所述：

①闸墩与洞身段第一节的伸缩缝处局部沥青衫板脱落，未脱落的也已老化，部分钢板弯曲变形、固定螺丝脱落，金属埋件锈蚀严重。

（见附图1～附图2）

存在这种现象的闸墩共12个，分别为：

孔6右墙、孔6左墙、孔7左墙、孔9右墙、孔9左墙、孔10左墙、孔11左墙、孔12左墙、孔13左墙、孔14左墙、孔15左墙、左边墩。

其余闸墩外观质量良好。

②两边墩上设置的爬梯断裂、弯曲、锈蚀，损坏严重（见附图3）。

③各闸墩的平整度检测结果见表5.11。

表5.11赵口闸闸墩平整度检测结果

位置

平整度（mm/2m）

测尺数

平均值

1

2

3

4

5

孔4右墩

4.5

1.5

2.0

2.5

3.0

2.7

孔4左墩

1.6

3.5

3.0

2.8

1.0

2.4

孔5左墩

2.8

3.4

2.8

2.5

1.6

2.6

孔8右墩

4.8

5.3

4.0

4.5

3.2

4.4

孔8左墩

6.0

4.5

4.0

2.5

2.2

3.8

孔13右墩

6.8

3.2

4.2

2.1

2.0

3.7

孔13左墩

7.5

4.1

3.2

2.8

2.2

4.0

孔16右墩

3.0

3.0

4.8

6.7

3.0

4.1

左边墩

1.0

3.4

4.5

4.0

3.0

3.2

5.1.2混凝土抗压强度检测

⑴检测方法

采用回弹法兼取芯修正的方法对闸墩混凝土抗压强度进行检测。

回弹法是利用回弹仪释放一定量值的弹性势能弹击混凝土表面，建立混凝土的表面硬度与抗压强度的相关曲线。

由外观质量看，该闸墩混凝土内外质量差异小，但混凝土龄期太长（约35年），因此，采用从闸墩及侧墙上钻取的6组芯样的抗压强度与取芯处回弹法测试强度，对闸墩所测得的各测区的回弹强度进行修正。

取芯位置见表5.12。

表5.12赵口闸取芯位置

芯样编号

芯样位置

位置详述

备注

1#

孔4右墙

距第一节涵洞端部1.5m，距底板0.90m

2#

孔4左墙

距第三节涵洞端部1.5m，距底板1.20m

3#

孔8左墙

距闸首段端部10.0m，距底板0.80m

4#

孔8右墙

距第二节涵洞端部0.4m，距底板1.25m

5#

孔13左墙

距闸首段端部11.1m，距底板1.10m

6#

孔13右墙

距闸首段端部8.9m，距底板0.90m

⑵检测结果

芯样强度测试结果见表5.13，回弹测区强度修正系数见表5.14。

各闸墩混凝土抗压强度检测结果见表5.15。

表5.13混凝土芯样强度测试一览表

取芯部位

芯样编号

芯样直径

（mm）

芯样长度（mm）

混凝土

设计等级

表面明显

老化层厚度

（mm）

芯样抗压强度（MPa）

孔4右墙

1#

67.5

145

150#

2.5

40.0

孔4左墙

2#

67.5

190

150#

1.0

42.0

孔8左墙

3#

67.5

200

150#

0.5

58.5

孔8右墙

4#

67.5

190

150#

2.5

37.0

孔13左墙

5#

67.5

190

150#

3.5

33.3

孔13右墙

6#

67.5

170

150#

3.5

32.6

表5.14回弹测区强度修正系数

取芯部位

芯样编号

fcuc（MPa）

fcu,r（MPa）

K=fcu,r/fcuc

备注

孔4右墙

1#

47.6

40.0

0.84

取修正系数的平均值0.85

孔4左墙

2#

57.1

42.0

0.74

孔8左墙

3#

51.1

58.5

1.14

孔8右墙

4#

45.1

37.0

0.82

孔13左墙

5#

42.6

33.3

0.78

孔13右墙

6#

42.0

32.6

0.78

注：

fcuc—取芯处回弹法测试强度；fcu,r—芯样抗压强度。

表5.15闸室段混凝土抗压强度检测结果表

检测

部位

测区强度

（MPa）

（MPa）

（MPa）

（MPa）

孔4

右墩

测区

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

35.7

27.4

5.05

换算值

46.3

35.9

30.9

31.4

31.1

40.5

33.3

32.0

37.4

38.5

孔4

左墩

测区

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

38.2

29.9

5.09

换算值

34.3

36.6

42.0

28.0

37.1

44.5

43.9

37.5

36.3

42.3

孔5

左墩

测区

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

45.6

40.9

2.84

换算值

44.9

49.5

45.9

44.8

47.8

42.2

42.2

42.2

47.2

49.3

孔8

右墩

测区

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

45.8

40.7

3.06

换算值

46.9

46.7

45.4

45.4

47.6

40.0

48.8

49.1

40.9

46.9

孔8

左墩

测区

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

38.6

31.3

4.45

换算值

37.2

31.4

40.8

34.2

44.1

38.4

41.0

34.0

40.4

44.9

孔13

右墩

测区

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

37.9

25.8

7.38

换算值

36.4

40.8

27.6

25.5

37.7

45.2

49.1

40.5

42.2

34.0

孔13

左墩

测区

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

40.0

30.8

5.61

换算值

35.0

28.9

42.8

46.4

46.6

39.8

41.7

40.7

34.9

43.6

孔16

右墩

测区

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

40.5

32.4

4.90

换算值

50.9

46.1

36.4

36.4

40.3

39.4

40.1

41.6

39.5

34.3

左边

墩

测区

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

39.9

28.3

7.04

换算值

48.3

44.7

50.1

39.3

46.8

36.9

32.9

34.3

34.9

30.6

注：

为强度平均值，

为标准差，

为强度推定值

⑶结果分析

闸室段闸墩混凝土抗压强度共抽测9个构件，布置回弹测区90个，闸墩混凝土强度推定值25.8MPa～40.9MPa，设计标号为150＃，相当于现行规范的C13，满足设计要求。

5.1.3混凝土碳化深度检测和钢筋保护层厚度检测

⑴混凝土碳化深度检测

①测区的选择混凝土碳化深度测量应选择检测构件有代表性的位置；

②成孔用冲击钻在测区表面形成直径10mm的孔洞，其深度大于混凝土碳化深度，孔洞中的粉末和碎屑用气囊吹净；

③检测碳化深度在碳化测孔清理完毕后立即用浓度为1%的酚酞酒精滴在孔洞内壁的边缘处，当已碳化与未碳化界线清楚时，再用游标卡尺测量已碳化与未碳化混凝土交界面到混凝土表面的垂直距离，测量次数不少于3次，取其平均值。

⑵碳化速度系数的计算

混凝土的碳化深度随着时间的延续而增加，但其进程是逐渐降低的，这种先快后慢的发展规律可用幂函数方程式表达。

d=αtb

式中：

d为碳化深度（mm）；t为碳化时间，自然碳化时，单位为年；b为时间指数常数，一般为0.4～0.6；α为碳化速度系数。

为简化计算，通常取b=0.5，即

d=α

⑶钢筋保护层厚度检测

利用钢筋位置测定仪对碳化测区范围内钢筋的保护层厚度进行测试。

⑷检测结果

各闸墩的混凝土碳化深度和相应的钢筋保护层厚度检测各布置90个测区，检测结果见表5.16。

该闸各闸墩混凝土碳化速度系数见表5.17。

表5.16闸墩混凝土碳化深度di及钢筋保护层厚度ai表

测试部位

项目

测点值（mm）

备注

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

孔4右墩

ai

68

55

56

34

45

70

60

68

66

54

di

2.1

1.8

1.8

3.0

2.4

2.6

2.1

2.0

1.8

2.0

孔4左墩

ai

53

47

59

44

52

42

59

55

51

57

di

0

1.0

0

0

0.5

0.5

0

0.5

0.5

1.5

孔5左墩

ai

68

47

60

70

54

45

60

46

58

35

di

0.5

0.0

0.5

0.0

0.0

0.5

0.5

1.0

0

1.0

孔8右墩

ai

55

60

68

64

64

60

60

62

60

61

di

0.5

0.5

1.0

0.5

2.0

4.0

2.5

0.5

0.5

0.5

孔8左墩

ai

60

56

64

64

64

58

54

52

52

60

di

1.5

2.5

1.0

3.0

0.5

1.0

1.0

2.0

1.5

0.5

孔13右墩

ai

60

75

70

62

68

64

70

60

59

60

di

2.0

1.0

1.5

2.0

2.0

0.5

2.0

2.0

1.0

2.5

孔13左墩

ai

40

40

59

48

47

47

57

60

60

56

di

2.5

3.0

0.5

0.0

0.0

0.5

0.5

0.5

2.5

2.0

孔16右墩

ai

59

58

66

54

59

57

60

57

55

47

di

1.5

1.5

1.5

1.5

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.5

左边墩

ai

65

54

67

50

53

69

48

57

49

49

di

1.0

1.5

1.0

2.5

2.0

2.0

2.0

1.5

2.0

2.5

表5.17闸墩混凝土碳化速度系数表

测试部位

平均碳化深度（mm）

碳化速度系数

混凝土龄期（年）

孔4右墩

2.2

0.372

35

孔4左墩

0.5

0.084

35

孔5左墩

0.4

0.068

35

孔8右墩

1.3

0.220

35

孔8左墩

1.5

0.253

35

孔13右墩

1.7

0.287

35

孔13左墩

1.2

0.203

35

孔16右墩

1.3

0.220

35

左边墩

1.8

0.304

35

⑸结果分析

闸室段闸墩钢筋保护层厚度平均值为57.0mm，标准差为8.2mm；混凝土碳化深度平均值为1.3mm，标准差为0.9mm，碳化速度系数最小值为0.068，最大值为0.372。

检测结果表明，碳化深度均小于钢筋保护层厚度，表明钢筋目前仍处于混凝土的碱性保护之中，不易锈蚀。

5.1.4钢筋锈蚀度检测

⑴检测方法

采用钢筋半电池电位法对闸墩的钢筋锈蚀情况进行检测，混凝土中钢筋半电池电位是测点处钢筋表面微阳极和微阴极的混合电位。

当构件中钢筋表面阴极极化性能变化不大时，钢筋半电池电位主要决定于阳极性能：

阳极钝化，电位偏正；活化，电位偏负。

现场检测以及室内数据处理依据《建筑结构检测技术标准》（GB/T50344—2004）进行。

根据测点电位，可以定性判别腐蚀情况：

-350～-500mV有锈蚀活动性，发生锈蚀概率95%；

-200～-350mV有锈蚀活动性，发生锈蚀概率50%，可能有坑蚀；

-200mV及以上无锈蚀活动性或锈蚀活动性不确定，锈蚀概率5%。

⑵测点布置

测试前用砂纸或钢丝刷清理测区表面的浮浆、污渍及锈迹等污物。

在构件表面以网格形式布置测点，测点纵横向间距均为300mm，测点布置及编号见图5.11。

图5.11钢筋锈蚀度检测测点布置图（单位：

mm）

⑶检测结果

闸室段闸墩钢筋锈蚀度检测共布置了4个测区，每个测区测试25个测点。

各闸墩钢筋锈蚀度检测结果见表5.18。

表5.18钢筋锈蚀检测结果

孔4右墩

孔5左墩

孔13左墩

左边墩

测点编号

测点电位（mV）

测点编号

测点电位（mV）

测点编号

测点电位（mV）

测点编号

测点电位（mV）

1

-4.45

1

-2.11

1

-2.86

1

-4.13

2

-4.23

2

-2.89

2

-2.78

2

-4.87

3

-4.27

3

-2.45

3

-2.90

3

-4.56

4

-3.97

4

-2.62

4

-3.07

4

-4.24

5

-4.18

5

-2.54

5

-3.26

5

-4.67

6

-4.97

6

-2.44

6

-2.93

6

-4.81

7

-4.18

7

-2.33

7

-2.98

7

-4.82

8

-4.58

8

-2.31

8

-2.83

8

-4.62

9

-4.67

9

-2.48

9

-3.04

9

-4.52

10

-4.44

10

-2.68

10

-2.56

10

-4.61

11

-4.59

11

-2.87

11

-2.53

11

-4.67

12

-5.87

12

-2.49

12

-2.50

12

-4.28

13

-3.87

13

-2.47

13

-2.63

13

-4.67

14

-4.47

14

-2.67

14

-3.08

14

-3.89

15

-4.84

15

-2.62

15

-2.51

15

-4.68

16

-4.91

16

-2.41

16

-2.31

16

-4.61

17

-4.47

17

-2.31

17

-1.95

17

-4.62

18

-4.12

18

-2.36

18

-2.23

18

-4.89

19

-5.01

19

-2.38

19

-2.35

19

-4.81

20

-4.51

20

-2.48

20

-2.56

20

-4.28

21

-5.10

21

-2.69

21

-2.58

21

-4.61

22

-4.05

22

-3.01

22

-1.90

22

-4.67

23

-4.02

23

-3.47

23

-1.93

23

-4.62

24

-5.20

24

-3.25

24

-2.31

24

-4.38

25

-4.18

25

-2.98

25

-2.50

25

-4.32

⑷结果分析

闸室段闸墩共测试4个测区，布置了100个测点，检测结果表明，测点电位均大于-200mV，钢筋无锈蚀活动性或锈蚀活动性不确定，锈蚀概率5%。

5.2闸底板

5.2.1外观质量检测

以目测为主，配合必要的量具进行，对于闸底板的裂缝，采用骑缝取芯的方法来检测裂缝的宽度和深度，检测内容包括13孔（第1孔～第3孔已封堵）闸底板的外观缺陷，闸底板的平整度。

检测结果如下所述：

①