涵洞检测方法及病害特征研究(5)

2019-04-22 19:56

① 温度变化。温度变化可使岩石膨胀和收缩。岩石是传热不良导体,白天受阳光暴晒,温度增高,表面体积膨胀。但内部很少受到热力影响;夜间,当岩石表面逐渐冷缩,内部却因受到传导进来的热力影响而膨胀。如此经常不断地表里不均地膨胀与收缩,自然产生岩石表面的裂隙,彼此脱离,层层剥落,岩石就破碎了。

② 湿度变化。湿胀干缩是非金属物体之特 性.含有粘土成分的沉积岩石比其他岩石更甚。当岩石吸水时表面先吸水,体积先膨胀,失去水分时与之相反,这样内外体积变化不一致,形成岩石裂隙。造成岩石崩解破坏。

③ 冰冻影响。岩石中有很多裂缝(这些裂缝甚至是人眼难以看到的),雨水或水蒸气侵入裂缝中。当水结冰时,其体积将增加1/11,岩石的裂缝中的水结成冰时,将给岩石约150-960kg/cm2的压力。这种压力足以使岩石裂缝扩大;当气温上升,冰融成水,水向裂隙深处渗透。这样反复进行使岩石逐渐破裂。就像冰楔一样直到把岩石劈开崩碎,因此也被称作冰劈作用。

④ 岩石裂隙的产生与扩大。经过开采运输以至于用于建筑物的块石,往往有一些闭合裂隙或稳裂隙存在,这些裂隙是属于非构造裂隙,包括:原生裂隙、风化裂隙和失去负荷时的膨胀裂隙。

化学风化是指在水和溶液的作用下使岩石发生化学变化而破坏的现象。包括:水对岩石的溶解作用:矿物吸收水形成含水矿物引起岩石膨胀崩解的水化作用:矿物与水反应分解为新矿物的水解作用;岩石受空气或水中游离氧作用而致破坏的氧化作用。

① 溶解作用。岩石长期与水接触,就慢慢的被水把其中容易溶解的矿物溶解了,岩石即被破坏。易溶解的矿物是石膏盐岩式等。

② 水化作用。是指水与某矿物接触时变成矿物的一部分,变成另一种含水化合物,使岩石和矿物发生破坏作用。当生成新的矿物时,往往体积膨胀,如硬石膏变成石膏,体积增大30%,对岩石产生很大压力;有些岩石上还可发现铁锈现象,就是赤铁矿,变成褐铁矿,即水化作用。

③ 水解作用:是指水和岩石中的矿物接触时,挤走原矿物中的一部分,水本身参加到矿物中去,形成新矿物,使岩石发生破坏。如正长石遇水产生高岭土。

水解作用对岩石的破坏,速度很缓慢。对新开挖出的块石的影响很小。 ④ 氧化作用。在空气、水或地下一定深度内含有大量的游离氧,氧在水气的帮助下,对岩石中的一些矿物起强烈的氧化作用。最易氧化的是含有低价铁的硅酸盐类矿物,如橄榄石、辉石、角闪石、黑云母等,其低价铁变为高价铁,颜色由黑

变为红褐,矿物也就逐渐分解破坏了。

岩石本身具有不同的抵抗化学风化的性质,不管什么岩石必须在一定条件下才能分解。水和温度是最重要的条件。温度影响化学反应的活动性,温度升高10℃,化学反应速度会增加2~3倍。因此,化学风化在炎热而潮湿的气候下最为活跃。

岩石风化的速度取决于岩石的性质和外界条件。岩石的性质是风化的内因.但同一岩石在不同条件下风化结果不同。

(6)钢筋锈蚀率

钢筋发生锈蚀,就会在钢筋上形成阳极和阴极,阳极区域出现锈蚀现象,导致各种混凝土结构病害。而锈蚀率的高低,与阴阳极间电流密度有关。只有测出电流强度,才能估计钢筋的腐蚀程度。因此阴阳极间电位差越大,混凝土的电阻率越低,就可以认定钢筋的锈蚀率越高。GP5000钢筋锈蚀率检测仪是丹麦Germann公司的产品,它有两种测试模式,一种是传统的半电池检测模式(HCP),它用来快速检测混凝土结构内钢筋是否存在锈蚀,另一种模式是电子脉冲模式(GP),用来测试混凝土结构内部钢筋的锈蚀速度,从而推算钢筋的锈蚀程度。

目前混凝土中钢筋锈蚀状况的检测主要应用半电池电位法。半电池电位法是利用混凝土中钢筋的电化学反应引起的电位变化来测定钢筋锈蚀状态的一种方法。通过测定钢筋锈蚀混凝土作为一个电极与在混凝土表面的硫酸铜参考电极的电位差,评定钢筋的锈蚀状态。

(7)钢闸门的锈蚀

钢闸门是涵闸中控制水位的重要构件,由于它们长期在水中工作或是在干湿交替的环境中运行,受到各种水质、气体、日光和水生物的侵蚀,以及水流、泥沙、漂浮物的冲击摩擦,加上结构材质本身具有电化学性能的不均匀性,钢材普遍会发生不同程度的腐蚀。材料的腐蚀降低了结构的承载能力,严重时将威胁到安全运行。 钢闸门腐蚀不仅仅是腐蚀,还有多种形态的局部腐蚀,如坑蚀、缝隙腐蚀、水线腐蚀、冲(磨)蚀、气蚀、生物腐蚀及应力腐蚀等。腐蚀发生的初始阶段不容易引起人们的注意,加上有锈层的掩盖,但随着运行年限的增长,局部腐蚀容易诱发突发性事故,危害性很大,应引起我们运行管理部门及检测部门的注意,作好日常维护及安全检测工作。

腐蚀检测主要是测量金属结构的蚀余厚度,并以其为依据进行闸门的强度、钢度复核计算。

1)超声波测厚法。利用超声波测厚仪测量钢板蚀余厚度,是最常用和最精确

的一种无损检测方法,精确度可达0.1mm。但检测时要求测表面平整光洁,这样才能与超声波探头很好地偶合。也可用于较大的蚀坑蚀余厚度的测量,但要用砂轮机打磨,直到蚀坑底部出现平面。超声波测厚仪的另外一个优点是能直接测量出无缝钢管的壁厚,如测量启闭机的中间轴腐蚀情况等。

2)腐蚀深度测量法。该种方法是直接量出锈坑的深度,也就是用数据直接反应出腐蚀量,其特点是较为直观,容易求出年腐蚀速度。测量仪器常用焊缝检验尺,可以量出蚀坑的深度,精确度为0.05mm。

3)腐蚀曲线法。为了更形象地描述钢板表面的腐蚀类型及其状态,也可做出钢板表面的腐蚀曲线。此种方法一般作为辅助手段配合前两种方法使用,特别是钢板表面的腐蚀类型较为单一时,采用此法较有代表性。某一钢板表面腐蚀曲线,可以直观地看出是典型的坑蚀,坑蚀深度3mm左右。另外使用照片也是描述腐蚀类型、状态和程度的最直观和最常用手段。

对钢闸门锈蚀的检测应着重对闸门面板进行,因为闸门面板直接用来挡水,承受水压力,有时与水接触,有时又暴露在大气中,锈蚀最为严重。如果钢面板锈蚀后,使面板厚度减薄,将降低面板的承载能力。首先在面板上选择锈蚀最为严重的区域,按梁格划出检测区,采用打磨法除锈,经打磨使钢板露出灰暗的金属光泽为止,然后用金属检厚仪测出其蚀余厚度,按面板区格列表详细记录。

(8)焊缝探伤

无损检测(无损探伤、NDT)就是对焊接加工件进行非破坏性检验和测量。主要检测方法有:

1)渗透检验(PT):通过施加渗透剂,用洗净剂去除多余部分,如有必要,施加显像剂以得到零件上开口于表面的某些缺陷的指示。

2)磁粉检验(MT):利用漏磁和合适的检验介质发现试件表面和近表面的不连续性的无损检测方法。

3)涡流检验(ET):应用在试件中的涡流(由于外磁场在时间或空间上的变化而在导体表面及近表面产生的感应电流),分析试件质量信息的无损检测方法。

4)超声检验(UT):超声波在被检材料中传播时,根据材料缺陷所显示的声学性质对超声波传播的影响来探测其缺陷的方法。

5)射线检验(RT):利用X射线或核辐射以探测材料中的不连续性,并在记录介质上显示其图像。

磁粉检测只能对金属或焊缝表面探伤,而超声波和X光主要检测焊缝内部缺

陷。按GB/T11345 -1989《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》进行超声波无损探伤时,探伤比例:一类焊缝不少于40%,二类焊缝不少于20%。发现裂纹时,探伤长度延长至该条焊缝全长。

轻型钢屋架焊缝探伤用超声波就合适了.根据焊缝形式选择不同的探头,根据板厚调整区间,在焊缝两边50mm宽左右打磨光亮涂上耦合剂,用探头沿焊缝垂直方向小范围移动,同时沿焊缝长方向移动,观察示波仪显示的波形判断缺陷的深度、长度等。

(9)机电线路的老化

机电设备残旧老化、锈蚀、闸门老化、启闭设备老化。电机设备老化,陪睡能力下降,根本满足不了排水要求。机电设备为建站时候的设备,机组运行时间长,勉强维持开车排水。电机能耗大,增加排水费用及能源浪费,原老式电机为非节能型,且绝缘程度严重老化,已达不到设计要求。原总柜由于运行时间长,设备陈旧老化,启动困难。

3.4涵闸运行损伤

(1)涵洞洞身的不均匀沉降与水平错位

洞身不均匀沉降、倾斜、错位引起的分缝扩张、开裂和混凝土剥落损伤等。严重的有出现底板断裂等现象。

(2)冲蚀

出口消力池、海漫冲刷严重,甚至已延伸至底板,严重威胁洞身安全。 (3)伸缩缝止水破损

有的洞身无止水或止水损坏,涵管联接处砂浆剥落,里外互相渗透。有的涵洞止水老化,止水破裂或脱落,漏水不止。

(4)启闭机械机械零部件的磨损

启闭机机械齿轮由于互接触产生相对运动的摩擦表面之间的摩擦将产生组织机件运动的摩擦阻力,因其机械能量的消耗并转化而放出热量,使机械产生磨损。其磨损的类型可分为:

1)黏着磨损

也称咬合(胶合)磨损或摩擦磨损。黏着磨损是在法向加载下,两物体接触表面相对滑动时产生的磨损。

磨损产物通常呈小颗粒状,从一物体表面黏附到另一个物体表面上,然后在继续的摩擦过程中,表面层发生断裂,有时还发生反黏附,即被黏附到另一个表面上的材料又回到原来的表面上,这种黏附反黏附往往使材料以自由磨屑状脱落下来。黏着磨损产物可以在任意的循环中形成, 黏着以后的断裂分离, 并不一定在最初的接触表面产生。

2)磨料磨损

由于一个表面硬的凸起部分和另一个表面接触,或者在两个摩擦表面之间存在着硬的颗粒,或者这个颗粒嵌入两个摩擦面的一个面里,在发生相对运动后,使两个表面中某一个面的材料发生位移而造成的磨损。

3)表面疲劳磨损

两接触面做滚动和滑动的复合摩擦时,在循环接触应力的作用下,使材料表面疲劳而产生物质损失的现象。

4)腐蚀磨损

在摩擦过程中,金属同时与周围介质发生化学反应或电化学反应,使腐蚀和摩擦而导致零件表面物质损失的现象。

5)启闭机螺杆弯曲问题。 (5)渗漏

涵闸地基渗流异常,应重点检测水下部位有无止水失效、结构断裂、基土流失、冲坑和塌陷等异常现象。

① 基础渗流压力检测。扬压力的大小一方面影响着闸室的抗滑稳定,另一方面又影响着护坦的抗浮稳定。监测基础渗流压力,一般选择多个监测面,布置渗压测点,尤其在护坦底板下远离廊道排水处的部位为布置重点。渗压一般采用测压管、U形管及渗压计进行监测,其中部分渗压管深入到夹层及透水带部位、监测这些薄弱部位的岩体渗压。

② 渗流量监测。渗流量利用基础排水孔,采用容积法进行单孔排水量监测。在消力池护坦还设置了基岩表面排水沟,其渗透水灾排水廊道侧壁排出,在排水沟出口处监测。

3.5其它

对涵洞工程影响较大的问题还有:


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