潮河泄空隧洞混凝土结构安全检测及评价.pdf

一水利建设与管理 2 0 1 6 年 第 1 1 期 D OI ： 1 0 1 6 6 1 6 j c n k i 1 1 - 4 4 4 6 T V 2 0 1 6 1 1 0 2 0 潮河泄空隧洞混凝土结构安全 检测及评价 胡明罡 高云柱 ( 北京市密云水库管理处 ，北京1 0 1 5 0 0 ) 【 摘要】 南水北调工程完工后， 未来密云水库将在高水位持续运行， 特殊时期需要紧急腾空库容情况下， 潮河泄 空隧洞的安全运行就显得尤为重要。为确保泄空隧洞安全运行， 开展 了潮河泄空隧洞的安全检测， 评价隧洞运行 现状。经检查检测发现洞身分布有较多环向发展裂缝， 洞身混凝土表面侵蚀较严重， 钢筋保护层厚度减小； 进 口闸 门井混凝土强度较低 ， 碳化深度较大； 建议对洞身侵蚀较严重区域进行修补处理。 【 关键词】 潮河； 泄空隧洞； 混凝土； 安全检测 中图分类号 ： T V3 3 1 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 5 - 4 7 7 4 ( 2 0 1 6 ) 1 1 - 0 0 7 2 - 0 3 S a f e t y t e s t i n g a n d e v a l u a t i o n o f c o n c r e t e s t r u c t u r e i n Ch a o h e Ri v e r fl o o d d i s c h a r g i n g t u n n e l HU Mi n g g a n g，GAO Yu n z h u ( B e ij i n g Mi y u n R e s e r v o i r Ma n a g e me n t O f fic e ， B e ij i n g 1 0 1 5 0 0， C h i n a ) Ab s t r a c t ： A f t e r t h e c o m p l e t i o n o f S o u t h t o N o A h Wa t e r D i v e r s i o n P r o j e c t ， Mi y u n R e s e r v o i r w i l l b e i n c o n t i n u o u s o p e r a t i o n a t a h i g h wa t e r l e v e l i n t h e f u t u r e I t i s v e r y i mp o r t a n t f o r t h e s a f e o p e r a t i o n o f Ch a o h e Ri v e r fl o o d d i s c h a r g i n g t u n n e l u n d e r t h e c o n d i t i o n o f e me r g e n c y e mp t i n g r e s e r v o i r c a p a c i t y i n s p e c i a l p e rio d I n o r d e r t o e n s u r e t h e s a f e o p e r a t i o n o f fl o o d d i s c h a r g i n g t u n n e l ，t h e s a f e t y t e s t i n g o f C h a o h e R i v e r fl o o d d i s c h arg i n g t u n n e l i s d e v e l o p e d a n d t h e o p e r a t i n g s i t u a t i o n i s e v a l u a t e d I t i s fou n d b y t h e t e s t i n g t h a t t h e t u n n e l b o d y h a s ma n y a n n u l ar c r a c k s ，t h e c o n c r e t e s u r f a c e o f t u n n e l b o d y i s e r o d e d s e r i o u s l y，a n d t h e p r o t e c t i v e l a y e r f o r s t e e l b a r s i s r e d u c e d i n t h i c k n e s s Mo r e o v e r ， t h e c o n c r e t e s t r e n g t h o f e n t r a n c e g a t e s h aft i s l o we r w i t h b i g g e r c a r b o n a t i o n d e p t h I t i s s u g g e s t e d t o ma k e a r e p a i r i n g t r e a t me n t t o t h e s e r i o u s l y e r o d e d a r e a o f t un ne l b o dy Ke y wo r d s：C h a o h e R i v e r ；fl o o d d i s c h a r g i n g t u n n e l ；c o n c r e t e ；s a f e t y t e s t i n g l 前言 密云水库面积 1 8 0 k m ， 库容 4 3 7 5亿 m ， 控制流 域面积 1 5 7 0 0 k m ， 白河和潮河是两大人库河流 。随着 国民经济建设的发展 ， 密云水库任务由防洪、 灌溉为主 转变为以城市供水、 防洪为主。作为华北地区最大的 水库及北京最大的饮用水源供应地， 工程安全 至关 7 2 重要 。 近些年， 密云水库一直在较低水位运行， 南水北调 工程完工后 ， 部分向城区周边各水厂供水以外， 其余来 水将 通过京 密引水渠 加压输水 至密 云水库 ， 未来水 库 将在高水位下持续运行， 加大 了工程运行期 的风险。 在洪水期或其他特殊时期需要紧急腾空库容的情况 下 ， 泄 空隧 同的安全运行就显得尤 为重要 。 胡明罡等 潮河泄 空隧 洞混凝土结构安全检 测及评价 密云水库 建成 多年， 潮 河泄 隧洞 今 仍末进 行过 而安个检测 为确保潮河 泄 隧洲 安全运 行 ， 消除 T 程发全隐患， 俄据 水工混凝土建筑物缺 检测 乖 f j “ 1 技术 程 水 L 混凝十试验规程 水工混凝 占 卡 勾 没 范 及 水闸安全答定规定 等现行规范 J 洲河j I lf 卒隧涮的安全检测与坪价 2 工程概况 湖 河 泄 隧 洞 位 于 潮 河 E坝 坝 头 全 6 9 7 8 8 9 m， 洞身距坝肩 3 0余 m， 进 出 厂 1 距 坝车 II I 线 分圳 为 3 0 0 , , 和 2 6 0 , 1 ， 包括 进 【 1 段 、 l1 f lJ 门井上游 洲身段 、 J 卜 、 俐门外下游洞身段 、 “ _5 口段及尾水渠 I 游柃修 蚌中心掂 ( ) + 0 0 0 ， 距 隧洞进 u l 5 9 9 4 5 m， 检修 平 饭 J t 2 8 I l l 3 7 m， 洞 身 内径 3 7 I I I 圆形 断 ，口室内没 3 5 m 2 5 m弧形 闸I I 3 安全检测 内容及评价 愉测内容包括潮河泄卒隧洞老化痫害状况 的 ( 1 ) 币 I l 专项检测( 见图 2 ) ， 其 叶 1 ， 普查 内容包 括隧涮的缺陷、 裂缝、 剥蚀 、 伸缩缝状况等； 专项检测包 括 隧洲衬砌的抗压强度 、 碳 化深度 、 钢 筋保护层 厚度 、 分 、 钢筋锈蚀程度 及隧洞断面尺 寸复核等 图 1 泄空隧洞外观质量检测 图 2 泄空隧洞洞身专项检测 3 1 外观质量 燧洲外观质 整体 尚可 ， 洲 身 卞要缺 陷表 现 为裂 缝 和混凝 土表而侵蚀露筋 普查中 发现裂缝 2 6条， 宽度大十 2 m , 1 1 的 3条， 均为半环形裂缝， 洲身0+ 2 4 2车 侧 邴至拱 顶 ， 仃近 似完 祭环缝 ， 裂缝 较 细 ， 有钙质忻出 ； 余洲 身裂缝 特 征基小一敛 ， 多l叶 1 在混凝 L 浇筑分缝段的r l 问位置 ， 代 性裂缝均较 细 利川趟声波法 _ 支 表面波法 榆测 混凝土站卡 勾 裂缝 ， 瞍 均较小 涧 身混凝土靠近进 u闸f J 0 0+1 2 0范l j 、 冲刷较严重 ， 部 分 域 露 J 1 _可 筋 网恪 ， 拱 顶 锈 痕 迹 ， f I r 4 身底 部( 芹， 1 3 0 。 范 胡内) 多处出 连续露筋 3 2 抗压强度 采片 】 川惮法俭洲付 砌混凝土抗压灶度 f 订操作 简 单 、 检测便挫 和赞川较低 等优点 潮河 泄空 洲混凝 十 纣彻原 没计环 号均 为 2 0 0 ， 利 刑 回掸 法检测 得到 山 u闸 名性子 、 水 广 I 闸墩 左边墙 、 水 u 墩 边墩 、 进水 门闸卒边墙 、 洲身 0+ 5 0 0+ 4 5 1 段 故 口 4 镤埔 的抗 J I 强 的 血 【到 图 3 ， 愉 测结 果抗 瞍 最 低 为 l 3 1 M1 a ， 化 丁 进 水 几 闸 室 边 端 ， 最 高 为 4 4 7 MP a ， 于删身 0+ 2 0 3处 钻 ： 取样 凝土j =J _!= 压 强度俭测 n 勺 取样 置 位 1 二 隧涮 出 V I I ll： 惜 年 侧蠛 埔 顶 部 ， 陔位 凝土 发味设 汁标弓 为 2 0 0号 ， 芯样机 强度为 2 8 8 MP a 俭洲结 表叫除进 L j 部他 外边墙 瞍 低 没计混 凝土怀 指 际外 ， 余 邴 位混凝 l ： 度均满足原设 汁要求 J 上曲i J ) 2 g m ) 图3 泄空隧洞混凝土衬砌抗压强度直方图 3 3 碳 化深度 混凝 j 碳化深度榆 测结 果 下页 衷， 愉测 表 叫 ， 隧涮进 L 1 Iq l】 室段和 I2 1 翼端碳 化深 度卡 埘较 火 ， 余洞身段碳化深度均较小， 均碳化深 仅3 8 ll l n l ， 远 小 于混凝 I 的 殴汁保护层 厚 ， 隧 14 洞 身混凝 付 砌 73 I n l 水利建设与管理 2 0 1 6 年 第1 1 期 钢筋处于术锈蚀状态 。 潮河泄空隧洞混凝土碳化深度检测结果表 单位 ： mm 编 部 位 最大值 最小 值 平均值 评定分类 I 进 水I 1 室边墙 1号 7 O 5 O 6 0 A 2 进 水f 1 闸窒边墙 2号 5 0 0 4 0 0 4 6 7 B 3 ff4 身 0+4 5 1处 5 0 4 O 4 5 A 4 涮 身0+4 0 5处 3 0 2 5 2 8 A 5 洲身 0+3 4 9处 4 0 2 5 3 0 A 6 ii ,4 身 0+2 9 3处 3 5 3 O 3 2 A 7 洲身 0+2 5 0处 3 0 2 0 2 5 A 8 涧 身0+2 0 3处 3 0 2 O 2 5 A 9 洞身 0+1 5 0处 3 O 2 O 2 5 A l 0 洲身 0+5 0处 3 0 2 0 2 5 A l 1 I 【 I l 左侧翼墙 2 0 0 l 7 ( ) l 8 3 B 3 4 钢筋保护层厚度 钢筋保护层厚度检测结果直方 图见图4 ， 检测结 果表 明 出口闸室顶梁 梁底 、 出水 口闸墩左 边墙 、 出水 口闸墩右边墩 、 进水 口闸室边墙 、 洞身 0+5 0 0+ 4 5 l 段 及出 口左侧 翼墙 多处 钢筋保 护层厚 度较小 ， 低 于原 设 汁标准 5 0 ra m； 洞 身 0+7 0处 保护 层 厚 度仅 l l m m。 结 合外观检 测结果 ， 保 护层较 薄处可从 混凝土 外面清 晰地看 出钢筋网 个别部 位出现连 续露筋 。从钢 筋保 护层厚度 分布统 汁结果看 ， 小于 5 0 ra m的 占 5 3 ， 其 中 洞 身部分 占 3 3 。 图 4 泄空隧洞混凝土钢筋保护层厚度直方 图 3 5 钢筋锈蚀 钢筋锈蚀采 用仪器检 测和综 合分 析评 定 ， 在 泄空 隧 洞洞身 和出 口闸室 底板各 布置一检 测区 ， 采 用钢筋 锈 蚀仪进 行锈蚀 发生概率检测 。泄空洞洞 身测区选择 钢筋保护 层厚度较 小的 区域 ， 测 区面积 为 1 m X l m， 每 隔 l 5 c m布设 1 个测点， 测点数共计4 9个， 电位值范围 7 4 一 9 3 一1 9 m V， 平均 电位值 一 5 7 m V， 半电位法 检测 等 值线图见图 5 。泄空洞出口渐变段测区面积为 l m 1 m， 每隔 1 5 c m布设 l 测点 。检测点数共计 4 9个 ， 电位 值范围 3 4 2 2 2 8 m V， 平均电位值 一 2 9 4 mV ， 半电位 法检测等值线图见图6 0 0 0 尽 乓 0 0 o 尽 0 I 5 0I 3 0 O 4 5 0 6 O O 7 5 r 向 m 0 0 0 0 1 5 0_ 3 O ( ) 45 0 6 0 0 7 5 图 5 洞身钢筋锈蚀 电位图 x 向 m 0 0 0 0 1 5 O ， 3 0 045 0 6 0 0 7 5 图 6 出口渐变段钢筋锈蚀 电位 图 检测结 果表明 ， 洞 身段产 生钢筋 锈蚀 的可 能性 较 低 ， 洞身露筋区仅为外露钢筋的表面锈蚀 ； 综 合外观检 查 、 碳 化深度测量结 果及电位法检测结果 ， 可 以看出未 出现明显锈蚀痕迹 。 3 6 探地雷达扫描 探地雷达扫描采用 8 0 0 0 H z 天线 ， 在洞身衬 砌左右 各 布设一 条测线 ， 每 条测线 延水流 方 向进 行 扫描 。检 测结 果显示 ， 受 检 区段 部分钢 筋网 片在深度方 向有起 伏 ， 多处 钢筋 保护 层厚 度偏 薄 ， 0+ 0 1 3 0+ 0 1 9左侧 拱腰混凝土局部 内部有脱空现象 ， 脱空深度约 0 3 m。 ( 下转 第 5 4页) ：。 O n O n O 水利建设与管理 2 0 1 6 年 第1 1 期 算 ， 此类工程投资 一般 不超 过 1 2 0 0元 ， 国家投 入 资金 基本可以解决单户饮水安全。 3 2 多户共建 自来水工程改造 针对第二类贫 困人 口多户共建简易 自来 水 ， 又不适 合单独另建饮水 工程的 ， 可以采取 以下方式 ： 对贫 困户 和其他非贫困户共有的简易 自来水工程进行 必要改造 ， 包括： 水源取水、 沉淀、 过滤， 管道等工程设施和消毒设 备的巩固改造提升。具体措施为新建 、 扩建、 改造拦河 坝、 取水井、 沉淀池、 过滤池等工程设施和消毒设备。极 少数工程只需改造其中的一项 ， 大多数工程包括多项改 造内容 ， 因此其投资一般较大。根据相关调查测算， 此 类工程投资均需几万元， 甚至十几万元， 国家投入资金 远远不足， 所以一般情况下不建议采取此种方案。 3 3 集中供水工程巩固提升 针对已经建有农村饮水安全工程， 但需要进行巩 固提升或改造 的贫 困户 ， 其解决办法类似于“ 多户共建 自来水工程改造” ， 不过其投资相对较少， 经测算约需 几万元， 国家投入资金不足， 所以一般情况下也不建议 采取此种方案 。 蔓 昱 曼 蔓 E S ( 上接 第7 4页) 4建议 农村饮水安全巩 固提升精准扶贫由于贫困人 口 多、 贫困户居住极其分散、 户均人口少 ， 基本均需逐户 解决饮水 ， 难以建设集中供水工程连片解决。通过分 析 以上 几种解 决方案可 知 ， 钻机 井安装 水泵蓄水 桶或 一 体化供水设备、 改造现有共建简易 自来水设施、 改造 或巩固提升已建农村饮水安全工程三种方案， 将超过 国家投资标准， 所以建议实施该项目时， 以乡镇为责任 单位， 统一招标， 资金使用 以村为单位统一调度 ， 统筹 安排， 将资金投入少的贫困户的结余资金， 统筹安排到 本村内其他投入大的贫 困户饮水工程建设中， 仍有不 足的， 应由各县( 市)自筹资金解决， 确保贫困户饮水 安全问题得 以解决 。 5 结语 本文分析了山区贫困人口农村饮水安全精准扶贫 工程建设中存在的问题， 提出了合理的解决对策， 以确 保贫困人口农村饮水安全巩固提升工程“ 精准扶贫、 精 准脱贫” 目标的顺利实现， 确保完成农村饮水扶贫攻坚 任务 。 3 7 隧洞断面尺寸复核 采用隧洞断面仪对泄空洞典型断面尺寸复核 ， 通 过与原设计标准比较 ， 来确定隧洞断面的尺寸偏差及 整体变形情况。潮河泄空隧洞共选择 3 个断面进行测 量 ， 检测结果表 明， 所检断面形状和尺寸与原设计标 准 基本一致， 正负偏差均很小， 断面无明显整体变形。 4 安全评价 密云水库潮河泄空洞的作用极其重要 ， 虽然正常 运行时期并不使用 ， 一旦遇地震或其他特殊情况需要 紧急放空水库时， 是泄空潮河库区 1 4 0 m高程以下库 水的唯一通道。因此潮河泄空洞不论在任何时期都必 须保持良好的安全状态 ， 以备不时之需。 潮河泄空洞建成几十年， 目前存在的主要问题为 混凝土的老化病害， 经检测混凝土强度除进 口闸边墙 强度低于原设计混凝土标号指标外其他部位满足要 5 4 求 ； 进 口闸和隧洞出口碳化深度较大； 隧洞洞身表面侵 蚀较严 重 ， 分 布较多环 向发展 裂缝 ， 局部 有脱空 ， 保护 层厚度小于规范要求 ， 露出钢筋表面有锈蚀痕迹。虽 然现在的混凝土质量尚能维持工程运行 ， 但考虑该建 筑物投入运行 时间长 、 老化 问题 突出 ， 一旦 过水 高速水 流易对混 凝土产生侵蚀 ， 因此 建议对 混凝 土老化 病害 区域进行彻底的工程治理。 参考文献 1 周上梯 ， 张晓军 第九水厂引水隧洞水工金属结构安全评 价与问题处理 J 水利建设与管理， 2 0 1 0 ( 1 2 ) ： 6 1 - 6 4 2 吴穹， 曹小武 东江水源工程输水 隧洞裂缝处理分析 J 人民珠江， 2 0 1 3 ( 4 ) ： 5 6 -6 0 3 常立猷 浅谈南 阳渠牙塘水库检修闸门的运行与管理 J 甘肃农业 ， 2 0 1 4 ( 1 3 ) ： 7 9 8 O 4 傅兴友 ， 何仲辉 渔子溪水电站引水隧洞运行检修情况简 介 J 四川水力发电， 1 9 9 4 ( 3 ) ： 8 4 9 5 5 朱新民， 王铁海， 刘亦兵 ， 等 长距 离输水隧洞缺陷检测新 技术 J 水利水电技术 ， 2 0 1 0( 1 2 ) ： 7 8 8 1