卓林，李艳
（安徽省建筑工程质量监督检测站，安徽合肥230000）
［摘要］大体积混凝土浇筑后容易产生裂缝，为检测其裂缝开展深度一般采用无损检测方法—超声法检测，并结合微破损检测方法—钻芯法进行验证。本文实例为查明某水闸闸墩裂缝产生的原因，保证水闸的安全运行，采用超声法结合钻芯取样检测裂缝开展深度。根据两种检测方法对比，钻芯法检测的结果更准确、直接，但覆盖范围较小，不方便用于大面积的检测，超声法检测结果较钻芯法检测结果略有差异，且有周期短、成本低、操作简单、效率高等优点。因此采用两种检测方法相结合，基本能反应工程的实际情况，为裂缝的处理提供依据。
［关键词］超声法；双面斜测法；钻芯法；裂缝；大体积混凝土
［中图分类号］TV544+.91；TU528.07；TU317.8［文献标识码］A
［文章编号］1002—0624（2019）10—0028—03
随着现代水利工程发展的需要及施工技术的推进，大体积混凝土应用越来越广泛，然而，大体积混凝土
结构在施工和使用过程中，容易出现裂缝，裂缝的存在既影响结构的美观和耐久性，又对安全性造成一定的影响。为了解裂缝的现状，分析其产生的原因、对结构的损害程度，为后续处理提供相关依据，对裂缝深度进行检测是十分必要的[1]。裂缝深度检测可借助于热记录仪、超声波、雷达电磁波及工业CT等无损检测技术，也可借助于钻芯取样微破损检测方法。
1检测原理
超声法作为无损检测技术的一种，指采用带波形显示功能的超声波检测仪，测量超声脉冲波在混凝土中的传播速度、首波幅度和接受信号的主频率等声学参数，并根据这些参数及其对应变化，判定混凝土中的缺陷情况。超声法检测混凝土内部缺陷，具有探测距离大、不破坏结构性能、探伤灵敏度较高、周期短、成本低、操作简单、效率高等优点；缺点是对工作表面要求平滑，要求富有经验的检验人员才能辨别缺陷种类，对缺陷没有直观性。
混凝土无裂缝时可视为匀质体，超声波在其内部正常传播，当出现裂缝时，混凝土的连续性被破坏，混凝土在裂缝处形成不连续的界面，超声波经过此界面时将产生反射、散射及折射等现象，超声波的声学参数亦将随之变化，如声速减小、振幅降低、波形发生畸变等[2]。
超声法检测裂缝深度主要有单面平测法、双面斜测法和钻孔对测法3种检测方法。当结构的裂缝部位只有一个可测表面，且估计裂缝深度不大于500mm时，可采用单面平测法；当结构的裂缝部位具有两个
相互平行的测试表面时，可采用双面穿透斜测法检测；钻孔对测法适用于大体积混凝土，预计深度在500mm以上的裂缝检测[3]。
本文主要介绍双面斜测法的检测。测点布置如图1所示，在对称侧面布置两排测点，形成测线1-1，…，n-n。各测线间距相等、倾角一致。将T，R换能器分别置于两测试表面对应测点的位置，依次测读1-1，…，n-n声时值t
i
、波幅值A
i 及主频率f
i
。声波通过裂缝裂缝时，一部分被空气层反射，一部分经连通点穿过裂缝传播到接收换能器，所以通过裂缝和不通过裂缝的测点声时差异不明显，而裂缝使声波反射或绕射，波幅将明显减小，根据波幅的突变，可以判定裂缝深度或是否贯穿。
钻芯法就是从结构上钻取芯样，评定结构质量的一种检测方法，和非破损方法并列互补。钻芯法检测
的优点是直观、可靠、精度高并可做为其他非破损检测方法的校验依据；但有着检测成本高、涵盖范围小、工作量大、对结构混凝土造成局部损伤等缺点。
2工程实例
2.1工程概况
某水闸于1972年建成投入使用，为开敞式钢
工程施工东北水利水电2019年第10期
筋混凝土结构，共36孔，闸身总宽402m 。闸室为钢筋混凝土结构，分离式底板。闸墩厚1.20m 。2014年10月水闸除险加固开工建设，先拆除上部启闭机台、交通桥、检修便桥等构件后，闸墩采用爆破法沿控制面一次性拆除墩体上部结构。2.2闸墩裂缝开展情况
闸墩混凝土浇筑期间及浇筑完成后，陆续发现12个闸墩下游墩头老混凝土内出现裂缝。裂缝主要分布在下游墩头的两侧，大多向下游约45°角倾斜，个别为横向或竖向分布，裂缝分布高程23.36~26.58m ，距下游墩面0.2~2.68m ，裂缝宽0.1～1.1mm 、长0.6～3.3m 。
为了解裂缝开展深度，为裂缝下步处理提供相关依据，采用超声法结合钻芯取样的方法对水闸墩裂缝深度进行检测，此次检测选取3个闸墩3条裂缝进行检测。2.3超声法检测情况
沿闸墩两侧裂缝布置一个双面斜测测试断面，每个测试断面布置11条平行对比线，从不通过缝（约3条）→可能通过缝→不通过缝（约3条）。该工程的闸墩测线布置见图2。由图2可知，第4线至第8线均穿过裂缝所在平面，若裂缝开展至某条测线（图2中为4-4线至8-8线），由于裂缝对声波的剧烈反射，该条测线所测首波波幅将大大降低，声时会有所延长。根据各条测线首波波幅、声时测值与1-1线至3-3线和9-9线至11-11线进行对比，判断裂缝开展至哪条测线，利用几何关系计算出裂缝开展深度。
此次检测的3个闸墩测线首波变化情况见图
3。闸墩厚度H =1200mm ，测点间距A =100mm ，测线夹角α=67°，tan α=2.36。
根据图3（a ），5号闸墩1-1测线至3-3测线和9-9测线至11-11测线的首波幅度基本平稳，4-4
测线至8-8测线的首波幅度发生突变，则裂缝开展至第4条测线位置，根据图2（a ）的几何关系，B =500tan α=1180mm ，
表明该条裂缝基本贯穿。根据图3（b ），8号闸墩1-1测线至7-7测线和9-9测线至11-11测线的首波幅度基本平稳，8-8测线的首波幅度发生突变，则裂缝开展至第8条测线位置，根据图2（b ）的几何关系，8号闸墩裂缝深度为B =100tan α=236mm 。
根据图3（c ），14号闸墩1-1测线至5-5测线和9-9测线至11-11测线的首波幅度基本平稳，6-6测线至8-
8测线的首波幅度发生突变，则裂缝开展至第6条测线位置，根据图2（c ）的几何关系，14号闸墩裂缝深度B =300tan α=708mm 。
上述检测结果针对的是裂缝的一个点的开展深度，可以在裂缝的不同位置布置多条测线测量裂缝多个点的深度。这体现了超声法检测不破坏结构性能、周期短、成本低、操作简单、效率高的优点。2.4钻芯法检测和超声法检测结果对比
在相应裂缝部位钻取芯样，验证超声检测结果，检测结果见表1。2.5结果分析
通过对超声法检测的裂缝深度和钻芯法检测的裂缝深度进行对比发现，对于贯穿性裂缝，两种方法的检测结果一致，而对于非贯穿性裂缝深度的检测结果略有差异。由于混凝土混凝土构件内部的裂缝分布极不规则，纹理结构复杂多变，超声波传播到裂缝位置，经过复杂的反射和衍射，声能衰减严重，使得测试结果比较杂乱，难以进行准确的分析研究，因此在研究分析时经常采用人为设置的连续性规则[1]。其次，测线间距的大小，也影响计算结果，因此超声法检测结果会有一定的误差，钻芯法检测的结果更准确，更直接。两种检测方法结合使用可基本满足对裂缝深度的准确判断。
3结语
利用超声双面斜测法检测大体积混凝土裂缝，可以实现对混凝土结构损伤更小，完成相同检测任务的工作量更少，提高了检测效率，降低了检
接收探头
发射探头
12
3
1
2
3
（a ）平面图
（b ）立面图
图1斜测裂缝测点布置示意图
2019年第10期
东北水利水电工程施工
测成本，体现了超声法在大体积混凝土裂缝检测中的优越性。钻芯法评定缺陷的涵盖范围太小、工作量大的特点，同样不适用于单独进行大体积混凝土内部裂缝的检测工作。因此，在大体积混凝土裂缝测试中，利用超声法结合钻芯法对裂缝检测和判
定，不仅是可行的，而且是科学的、经济的[4]。
［参考文献］
［1］郭伟玲，刘军.超声波平测法检测混凝土裂缝深度［J ］.
四川建筑科学研究，2014，40（06）：91-93.
［2］韦武举，逄焕平，李宣霖.超声平测法检测钢筋混凝土
结构裂缝深度［J ］.合肥工业大学学报（自然科学版)，
2007（04）：475-477.
［3］CECS 21：2000，超声法检测混凝土缺陷技术规程［S ］.
中国工程建设标准化协会标准协会，2001.
［4］史三元，郭周超，商冬凡，边智慧.超声法结合钻芯法检
测大体积混凝土内部缺陷［J ］.混凝土，2011（04）：137-138+141.
［5］魏林坚，聂耳清，别亚静，强晟.超宽型单孔水闸施工期
混凝土裂缝成因分析［J ］.水利规划与设计，2018（08）：115-118+140.
［6］赵松涛.白龙江JP 水电站厂房混凝土裂缝原因分析及
处理［J ］.水利规划与设计，2018（08）：141-143.
1234567891011
12345678910111200
裂缝
α
B
1234567891011
12345678910111200
裂缝裂缝检测
α
B
（b ）8号闸墩
（a ）5号闸墩
（c ）14号闸
图2闸墩裂缝深度测线布置图（a ）5号闸墩
10203040506070首波幅度
/d b
1020304050
60
首波幅度/d b
1020304050
60首波幅度/d b
（b ）8号闸墩
（c ）14号闸墩图3闸墩首波变化情况
检测部位
5号闸墩8号闸墩14号闸墩首波变化
位置
第4条测线
第8条测线第6条测线超声法检测结果贯穿
约236mm 约708mm
钻芯检测结果钻至深度约550mm 时，对面裂缝处渗水，裂缝已经贯穿。钻至深度约300mm ，裂缝开
展约215mm 。裂缝开展约730mm 。
误差
/%09.8-3.0
表1钻芯法检测和超声法检测结果对比
［收稿日期]2019-03-19
工程施工
东北水利水电
2019年第10期
No.102019（Total No.423）Water Resources&Hydropower of Northeast
Influence of pile top cushion cutting infiltration on sluice seepage
LIU Yi-tao
［Abstract］In the sluice design,CFG piles are often installed at the bottom of sluice to improve the b
earing capacity of foundation in order to meet the requirement of bearing capacity of sluice chamber.Undoubtedly,the cushion layer on the top of the piles forms a new permeability channel,which increases seepage flow and seepage head.In this paper,through AutoBank finite element analysis software,the seepage analysis of sluice board with different forms is carried out.It is found that the seepage passage formed by the cushion layer on the top of pile will have larger seepage flow and hydraulic gradient of foundation.After setting the anti-scour wall, the seepage flow and hydraulic gradient of foundation can be effectively reduced,and the stability of sluice board can be increased. Therefore,it is necessary to cut off the seepage of cushion layer in engineering.
［Key words］sluice;pile top cushion;permeation;AutoBank
Stability calculation and analysis of dangerous rock based
on fracture mechanics
CHEN Lu-hua
［Abstract］During the construction and operation of hydropower stations,the geological hazards often cause some serious impact, so the stability analysis of dangerous rock in slope has important t
heoretical and engineering values.Based on the fracture theory of rocks,the stability of W3dangerous rock in the reservoir area of Shengli hydropower station in Liaoning Province is studied and evaluated by using the numerical simulation method.It is considered that the dangerous rock is basically stable under natural conditions, some parts may be deformed,and it is unstable under rainstorm and earthquake conditions,all of the above have the possibility of instability.It is recommended to take the necessary engineering and technical measures for the front of the dangerous rock.
［Key words］fracture mechanics;large dangerous rock;stability;numerical simulation
Study on stability of fabricated lining sidewall structure
under different working conditions
LIU Tian-yi,LIU Yu-heng,ZHU Shao-shuai,ZHANG Chun-wei
［Abstract］In view of the long time interval between the temporary support and secondary lining for hydraulic tunnel,in order to speed up the lining progress,this paper puts forward the method of fabricated lining and studies the feasibility of the construction method with first wall and then arch.Ta
king the20@200reinforcement and the thickness of fabricated lining side wall with60cm and65cm respectively as the research object,the paper studies and analyzes the stability of the side wall under three conditions. Three conditions is self-weight condition,the moment of segment installation when considering installation and additional load and the segment longitudinal preload.The results show that,the stability of the side wall can meet the requirements under the three working conditions,the construction method of first wall and then arch is feasible,and the stability of the side wall is the highest under the segment longitudinal preload condition and the lowest at the moment of segment installation.
［Key words］hydraulic tunnel;fabricated lining;sidewall;structure stability
Detecting crack depth of mass concrete using by ultrasonic
method combined with core drilling
ZHUO Lin,LI Yan
［Abstract］The mass concrete is prone to cracks after pouring.In order to detect the depth of cracks,the joint detection of ultrasonic testing method and drilling core method are used to verify,the f
ormer is the non-destructive testing method and the latter is the micro-damage detection method.In order to find out the cause of crack on the pier of some a sluice and ensure the safe operation of the sluice,the ultrasonic method combined with the drilling core sampling are used to detecting the crack depth.According to the comparison of the two detection methods,the detection result of drilling core method is more accurate and direct,but the coverage is small,which is not convenient for the detection of a large area,the detection result of ultrasonic method is slightly different from that of drilling core method,but it has the advantages of short cycle,low cost,simple operation and high efficiency.Therefore,the combination of the two detection methods can basically reflect the actual situation of the project and provide some basis for the treatment of cracks.
［Key words］ultrasonic method;double-sided oblique survey method;core drilling method;crack;mass concrete
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