薛松

摘 要：全國很多質(zhì)檢機構(gòu)對預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁后張法孔道的灌漿密實度檢測都提出了明確的要求，很多在建工程也對灌漿密實度進行了專項檢測。鑒于此，本文探討了沖擊回波法的橋梁預(yù)應(yīng)力孔道灌漿密實度檢測方法，以期為相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：沖擊回波法;預(yù)應(yīng)力混凝土梁;灌漿密實度;檢測方法

中圖分類號：U445.57 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）26-0078-03

Research on Detection Method of Bridge Prestressed Hole

Grouting Density Based on Shock Echo Method

XUE Song

（JSTI Group，Nanjing Jiangsu 210017）

Abstract： Many quality inspection organizations throughout the country have put forward clear requirements for the grouting density detection of the post-tensioned tunnel of prestressed concrete bridges， many construction projects have also carried out special tests on the grouting density. In view of this， this paper discussed the method of detecting the compactness of bridge prestressed tunnel grouting by impact echo method， in order to provide reference for related work.

Keywords： impact and echo method;prestressed concrete beam;grouting compactness;detection method

1 橋梁預(yù)應(yīng)力孔道灌漿質(zhì)量的無損檢測評估方法

對橋梁預(yù)應(yīng)力孔道灌漿質(zhì)量進行無損檢測，是指在不讓孔道結(jié)構(gòu)受到破壞的前提下，運用目標性能與測試之間的直接和間接關(guān)系量來獲取目標性能[1]。根據(jù)所使用的技術(shù)手段不同，常見的混凝土無損檢測方法可以被分為波動振動類、電磁波類以及其他類型。

1.1 超聲波透射法

將發(fā)射探頭和接收探頭分別放置在梁的兩端，通過管道的軸心將兩個探頭的兩端連接起來，并且按照所獲取的信號來判斷具體缺陷。如果該測點的波速小、能量也相對較弱，就有可能伴隨有灌漿缺陷。使用超聲波透射方法時，要確保兩側(cè)探頭位置的連線保持在水平狀態(tài)，并且不能夠?qū)⑵溆迷诖蠓秶鷻z測工作中。

1.2 探地雷達法

通過天線，高頻電磁波可以向結(jié)構(gòu)下方進行傳播，在邊界位置處反射回傳播信號之后，另一天線會對信號進行接收。在此過程中，在鋼絞線的作用下，電磁波會產(chǎn)生強烈的反射，此時，混凝土就會屏蔽電磁波。由此可見，這種方法對孔道中密實情況的觀察比較直接，它只能夠用來檢測塑料孔道的密實度。

1.3 射線照相檢測法

當射線穿過物體時，光子被光吸收或者光發(fā)生了散射，迫使射線強度降低。此時，如果射線到達缺陷位置，其強度基本上不會被減弱，感光膠片也會產(chǎn)生大量的光子，此時膠片的黑度范圍也會拓寬。由此可見，要詳細觀察膠片上的黑度情況，這樣也便于對缺陷進行判定。

1.4 紅外熱像法

這是一種在熱傳導理論以及紅外線成像理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的無損檢測方法，根據(jù)在物體表面產(chǎn)生的溫差，可以分成被動和主動熱像檢測法，其中，對混凝土結(jié)構(gòu)的檢測需要用到主動熱像檢測法。開始階段，熱源能夠提升混凝土解耦股的溫度，再使用紅外熱像儀對結(jié)構(gòu)表面溫度進行觀察，可以很好地定位以及識別混凝土內(nèi)部的缺陷。

1.5 沖擊回波法

將瞬時沖擊彈性波施加于混凝土表面，這一彈性波可以穿透波紋管，傳播到混凝土內(nèi)部。在遇見不同的阻抗介質(zhì)時，這種彈性波會被缺陷或者地面反射。如果依然有缺陷存在，就會伴隨明顯的反射信號。

2 沖擊回波法檢測孔道灌漿質(zhì)量的影響因素分析

2.1 孔道直徑的影響

預(yù)應(yīng)力孔道灌漿缺陷在不同的工程項目中各有差距，由于孔道直徑的不同，其間會出現(xiàn)沖擊回波。針對不同的直徑，要建立全空波紋管模型，運用彈性波的應(yīng)力云圖觀察缺陷，當孔道中缺陷的直徑為1cm時，人們能夠明顯看到在缺陷的頂端位置處彈性波發(fā)生了發(fā)射。通過分析頻譜圖，人們可以發(fā)現(xiàn)比較明顯的反射頻率。隨著孔道缺陷直徑的逐漸增加，頻譜圖中的缺陷反射頻率也會逐漸明顯起來，由此可見，對于沖擊回波的檢測結(jié)果而言，孔道直徑對其有著直接的影響。當孔道中的缺陷直徑是1cm時，沖擊回波難以對孔道中的缺陷進行分辨，隨著孔道直徑的不斷增加，沖擊回波才可對孔道中的缺陷進行準確定位。

2.2 孔道材質(zhì)的影響

一般情況下，塑料波紋管和金屬波紋管為常見的兩種預(yù)應(yīng)力混凝土孔道。其中，金屬波紋管的阻抗高于混凝土，而混凝土的阻抗又高于塑料波紋管，它們之間的差值較大。因阻抗不同，鋼界面、塑料乃至混凝土的界面都可以反射應(yīng)力波。從混凝土進入鋼界面，阻抗可以從低變高，此時，反射系數(shù)也將逐漸成為正值，但是，在此過程中，相位不會出現(xiàn)變化，小部分的波受到反射，大部分波則會折射到金屬介質(zhì)中。然而，從混凝土界面至塑料界面，阻抗從高到低，反射系數(shù)也會成為負數(shù)，相位隨之出現(xiàn)變化，在此過程中，小部分波在塑料介質(zhì)中進行了折射，大部分受到反射后被射回來。塑料介質(zhì)的反射更為明顯，其間會伴隨大量能量的失散，因此會影響測試結(jié)果的準確性。在實施混凝土孔道灌漿模擬作業(yè)時，金屬波紋管的選用比較常見。

2.3 波紋管間距影響

當相鄰的未灌漿孔道與測試孔道的凈距大于孔道內(nèi)徑的0.5倍時，被測試的孔道板厚頻率不會受到未灌漿孔道的太大影響。如果灌漿飽滿孔道的測點為波速測點，那么，對板厚頻率的測試就不會影響到臨近的空管道，換言之，如果波紋管的凈距離不小于0.5倍的孔道內(nèi)徑時，鄰近空管道也不會影響到灌漿飽滿孔道。

3 孔道灌漿密實度質(zhì)量檢測

3.1 定性檢測

3.1.1 全長衰減法（FLEA）。如果孔道中的灌漿密實度比較高，激振信號傳遞到受信信號，能量就會出現(xiàn)大面積的衰減，振幅也會相對減小;如果孔道中灌漿密實度減弱，在激振信號到達受信信號時，能量減弱的同時振幅也會增加。由此可見，通過比較能量的振幅大小，人們能夠準確判定灌漿的質(zhì)量，詳情如圖1所示。

3.1.2 全長波速法（FLPV）。在確定孔道距離的基礎(chǔ)上，對彈性波經(jīng)過孔道的時間進行測定，以便計算出彈性波經(jīng)過孔道的波速，借助波速的大小對灌漿質(zhì)量進行判斷。當灌漿的密實度為0時，測試波速基本與鋼絞線的波速相同;當灌漿密實度為1時，測試波速基本等于混凝土的波速。隨著灌漿密實度的不斷增加，測試波速將逐漸減小。

3.1.3 傳遞函數(shù)法（PFTF）。激振信號產(chǎn)生于預(yù)應(yīng)力梁的一端，如果灌漿的接收缺乏密實性，就會出現(xiàn)高頻振蕩。如果接收端的灌漿密實性較高，就會出現(xiàn)低頻振蕩。由此可見，通過對比接收信號和激振信號，人們能夠?qū)α憾烁浇墓酀{缺陷狀況進行判斷。按照綜合灌漿指數(shù)的大小，人們就能夠確定灌漿質(zhì)量的好壞。

3.2 定位檢測

對灌漿密實度進行定位檢測時，人們可以使用沖擊回波法。在開展檢測的過程中，要順著孔道的位置，在縱向方向上用掃描的方式逐點在測試區(qū)域完成激振和信號的接收。通過判斷波紋管處是否存在反射信號和反射時間的長短，人們就能得知灌漿缺陷類型，一旦孔道中存在缺陷，部分彈性波傳遞到缺陷處后就會出現(xiàn)反射，而另一部分彈性波則會繞過缺陷，直接傳送到板底，這時就會延長傳播路徑[2-4]。

3.3 檢測技術(shù)及設(shè)備

在檢測T梁的孔道灌漿密實度時，檢測所用的設(shè)備是沖擊彈性波檢測儀。該設(shè)備是立足于無損檢測技術(shù)，將沖擊彈性波作為測試媒介的無損檢測設(shè)備，因此能夠有效確?；炷两Y(jié)構(gòu)和材料不會受到二次傷害，可以提升混凝土結(jié)構(gòu)和材料質(zhì)量。

檢測時采用的工具如表1所示。

表1 檢測工具

[名稱 數(shù)量 作用 沖擊彈性波檢測儀 1 沖擊回波測試 沖擊錘 1 產(chǎn)生彈性波 直尺 1 布置測線測點 顏料筆 2 布置測線測點 記錄本 2 記錄數(shù)據(jù) 電腦 1 分析數(shù)據(jù) ]

4 現(xiàn)場檢測

現(xiàn)場檢測可以運用定性檢測方法，它能夠有效檢測孔道灌漿的密實度，獲取不同孔道的灌漿指數(shù)。通過對灌漿指數(shù)進行分析，人們可以對能否繼續(xù)開展測試進行判定。在具體開展各項工作的過程中，人們需要在指數(shù)相對較低的孔道中開展定位測試工作，在落實定位測試工作的過程中，要使用沖擊錘敲擊梁表面，并且對板的厚度用彈性波進行檢測，定量檢測灌漿的密實度，根據(jù)灌漿密實度的大小，判斷不同位置的灌漿情況。受梁體結(jié)構(gòu)的影響，在開展定位測試的過程中，要保障測試距離為0.2m，并且順著孔道走向在腹板上逐點實施測試。在布置測試點的過程中，要確?；炷恋谋砻嫣幱谄秸麪顟B(tài)，還應(yīng)該保持測試面的整潔度，不能出現(xiàn)浮土等可能對沖擊效果產(chǎn)生影響的覆蓋物。

5 預(yù)應(yīng)力孔道位置驗證經(jīng)驗總結(jié)

一是應(yīng)該明確測量孔道在混凝土梁中的具體位置，為后續(xù)工作的順利開展奠定良好基礎(chǔ)。二是掌握梁的長度對定性檢測工作的影響，通常應(yīng)該控制梁的長度在50m之內(nèi)，一旦超出此長度，就會影響定性檢測工作的精度。此時就需要用到定位檢測，再對缺陷位置進行判定。三是管道的測試方向和排列都會對定性測試方法產(chǎn)生影響，此次試驗使用定位檢測方法，到達“馬蹄”位置的3個孔道呈平面布置狀態(tài)，不能定位測試每個孔道。因此，雙排管道要盡可能從梁的側(cè)面開展測試工作。

四是管道材質(zhì)對測量質(zhì)量的影響。在對梁板預(yù)應(yīng)力孔道進行檢測時，用到的是金屬波紋管，因梁端已經(jīng)封端封錨，再加上鐵皮和缺陷的反射互逆，存在相互抵消現(xiàn)象，因此需要用到定性檢測方法來進行綜合判斷。五是混凝土澆筑質(zhì)量產(chǎn)生的影響。通常，混凝土的澆筑質(zhì)量影響并不大，但是混凝土存在不均勻測區(qū)以及澆筑缺陷，這就會影響檢測結(jié)果，因此，檢測人員會判定混凝土內(nèi)部缺陷為孔道缺乏密實性，這就需要具備豐富的測試經(jīng)驗。

6 結(jié)語

當前，人們可以運用沖擊回波方法對預(yù)應(yīng)力混凝土梁灌漿密實度進行檢測，這是一種比較經(jīng)濟準確的檢測方法。但是，在橋梁工程施工中，預(yù)應(yīng)力梁型的布筋方式會在檢測過程中產(chǎn)生干擾，這就需要檢測人員全面考慮，運用科學的檢測方法，結(jié)合多種驗證手段，準確判定預(yù)應(yīng)力孔道的質(zhì)量，這樣能夠有效確保整個橋梁的可靠性和安全性。

參考文獻：

[1]曹慧珺.基于沖擊回波法對灌漿質(zhì)量檢測技術(shù)的應(yīng)用研究[D].南昌：東華理工大學，2018.

[2]張敬彬.沖擊回波法在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)無損檢測中的應(yīng)用研究[D].北京：北京交通大學，2017.

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[4]楊海林.沖擊回波法檢測預(yù)應(yīng)力孔道灌漿的應(yīng)用研究[D].哈爾濱：東北林業(yè)大學，2014.