某橋混凝土澆筑密實(shí)度研究與分析

（河南省交通科學(xué)技術(shù)研究院有限公司，河南 鄭州 450006）

1 工程概況

某橋設(shè)計(jì)荷載等級：公路—Ⅱ級；地震峰值加速度為0.05g，對應(yīng)地震基本烈度Ⅵ度。橋面總寬度為0.5 m（護(hù)欄）+3.5 m（行車道）+0.5 m（護(hù)欄）。上部結(jié)構(gòu)型式為30+40+30m 預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，箱梁為現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)連續(xù)，單箱單室；箱梁混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度：C50。橋梁下部結(jié)構(gòu)橋臺采用墩柱式橋臺，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，橋墩采用柱式墩、承臺接鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。橋梁預(yù)制完成后發(fā)現(xiàn)梁體腹板線性較差，有脹?，F(xiàn)象、且局部麻面，需進(jìn)一步了解混凝土澆筑質(zhì)量，通過雷達(dá)對其密實(shí)性進(jìn)行檢測。

2 檢測原理

雷達(dá)是利用高頻電磁脈沖波的反射來探測介質(zhì)層位或目的體，它通過發(fā)射天線向需要探測的目的介質(zhì)發(fā)射高頻寬帶短脈沖電磁波，此電磁波經(jīng)過不同介質(zhì)層位或目的體反射后返回，為接收天線所接收。電磁波在介質(zhì)中傳播時，其路徑、電磁場強(qiáng)度與波形將隨所通過介質(zhì)的電性質(zhì)及幾何形態(tài)的變化而變化。因此，根據(jù)接收到波的旅行時間、幅度與波形等資料，可探測介質(zhì)的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及目標(biāo)體的埋藏深度等。

3 檢測儀器與方法

根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)外觀狀況及檢測部位，采用兩種方法進(jìn)行檢測：

（1）對外觀較好的箱梁腹板中線以上的部分采用剖面法進(jìn)行檢測，檢測儀器采用美國地球物理測量系統(tǒng)（GSSI） 公司的TerraSIRch SIR-3000 探地雷達(dá)系統(tǒng)（見圖3-1），配置頻率為1.5GHz 和900MHz 的高頻地面耦合天線，本項(xiàng)目選擇1.5GHz。該探地雷達(dá)在標(biāo)定有效期內(nèi)，各項(xiàng)參數(shù)滿足相關(guān)規(guī)程要求。側(cè)線布置在距腹板與翼緣交接處向下分別20cm 和40cm 處兩道。

圖3-1 TerraSIRch SIR-3000 探地雷達(dá)主機(jī)和配套1.5GHz、900MHz 天線

（2）對表面較差腹板中線以下的部分采用較精確的空間掃描法進(jìn)行檢測，檢測儀器采用德國喜利得（hilti）公司生產(chǎn)的Ps1000 混凝土探測儀（如圖3-2），該儀器能精確測試以60cm×60cm 或者120cm×120cm 為一幅圖（本項(xiàng)目采用60cm×60cm 大小圖幅），深30cm 范圍內(nèi)混凝土內(nèi)鋼筋分布、預(yù)應(yīng)力分布、保護(hù)層厚度、金屬非金屬構(gòu)件位置以及混凝土澆筑密實(shí)度、空洞等缺陷，并可三維顯示，圖像直觀，若多幅圖相連能大面積反映混凝土密實(shí)度、空洞等澆筑質(zhì)量問題，但此法檢測時間較長。

圖3-2 hilti ps1000 混凝土探測儀（透視儀）

4 試驗(yàn)結(jié)果與分析

方法（1）和方法（2）數(shù)據(jù)處理分別采用專用配套后處理軟件RADAN和PROFIS PS 1000。處理流程相似，基本為現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)經(jīng)導(dǎo)出后，先后經(jīng)水平刻度調(diào)整，疊加、抽道、加密，地面反射波信號位置確定，信號延時信息調(diào)整，設(shè)置和修改介電常數(shù)，信號振幅增益調(diào)整，水平相關(guān)分析，消除雪花噪音干擾，水平疊加，背景去除，濾波等處理，最后輸出成圖。

軟件RADAN 成果解釋采用界面追蹤的解釋方法，在色譜圖和波列圖中判斷混凝土層的回波信號，根據(jù)回波相位追蹤同相軸即反射界面，判斷混凝土層厚度及缺陷。PROFIS PS 1000 成果解釋采用標(biāo)準(zhǔn)方法輸出2D 和3D 圖形，直接判斷混凝土密實(shí)度、空洞等澆筑質(zhì)量缺陷位置及大小。

4.1 剖面法

根據(jù)抽檢位置混凝土表面狀況及雷達(dá)色譜圖，圖4-1 為箱梁左腹板6.5m處，圖4-2 為箱梁左腹板4.0m 處，圖4-3 為箱梁右腹板2.7m 處等幾個位置進(jìn)行驗(yàn)證后，得出如下結(jié)論：梁體腹板測線布置靠近翼緣附近，該處混凝土表觀質(zhì)量較好，鋼筋保護(hù)層基本在5cm 附近，局部脹模位置接近10cm。雷達(dá)成果圖中，沒有發(fā)現(xiàn)明顯的異常體回波反射信號，未發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)部有明顯較大的空洞，推斷混凝土澆筑的完整性和密實(shí)性基本較好。

圖4-1 箱梁左腹板6.5m 處雷達(dá)色譜圖

圖4-2 箱梁左腹板4.0m 處雷達(dá)色譜圖

圖4-3 箱梁右腹板2.7m 處雷達(dá)色譜圖

4.2 空間法

根據(jù)抽檢位置混凝土表面狀況及雷達(dá)2D、3D 標(biāo)準(zhǔn)圖分析結(jié)果，得出如下結(jié)論：梁體腹板測點(diǎn)布置距底板較近，該處混凝土表觀質(zhì)量較靠近翼緣板位置差，均勻性較差，局部有明顯蜂窩、麻面現(xiàn)象。雷達(dá)成果圖中，圖4-4為左腹板6.5m 位置混凝土內(nèi)深200mm 附近有不規(guī)則的空洞，大小約5～15mm。由于檢測成果的準(zhǔn)確性會受到現(xiàn)場工作條件、介電常數(shù)率定誤差等因素的影響，造成檢測結(jié)果存在不同程度的誤差，建議結(jié)合設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等技術(shù)資料和采用其他方法對檢測結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。

圖4-4 箱梁左腹板6.5m 處雷達(dá)標(biāo)準(zhǔn)圖（3D、2D）

5 結(jié)論

綜合以上兩種檢測結(jié)果看，該橋箱梁腹板混凝土靠近頂板附近澆筑質(zhì)量相對較好，基本無明顯缺陷；靠近底板位置混凝土均勻性較差，部分混凝土內(nèi)部有5～15mm 的氣泡、空洞等明顯缺陷，密實(shí)性較差；有的混凝土內(nèi)部有氣泡等輕微缺陷；有的混凝土質(zhì)量無明顯缺陷，密實(shí)性較好。