PS1000新型混凝土透視儀在南水北調(diào)工程中的應(yīng)用

趙小明

（南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局河北直管建管部，河北石家莊 054000）

隨著工程質(zhì)量檢測(cè)手段不斷豐富和發(fā)展，以往使用的局部破損檢測(cè)方法已經(jīng)逐漸被較為先進(jìn)和實(shí)用的無(wú)損檢測(cè)方法所替代。PS1000 新型混凝土透視儀是一款用于檢測(cè)混凝土內(nèi)部具有電性差異的埋置物或缺陷分布情況的便攜式儀器，在鉆孔定位、取芯和切割前探測(cè)混凝土內(nèi)部埋置物的位置和結(jié)構(gòu)以及對(duì)混凝土澆筑密實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)等方面取得了很好的應(yīng)用效果。在南水北調(diào)建設(shè)過(guò)程中使用瑞士PS1000 新型混凝土透視儀對(duì)混凝土建筑物進(jìn)行普測(cè)，并據(jù)此推定少筋、斷筋、保護(hù)層超標(biāo)以及振搗不密實(shí)區(qū)域，為工程建設(shè)質(zhì)量監(jiān)督和質(zhì)量保證提供了科學(xué)依據(jù)。

1 基本原理

PS1000 新型混凝土透視儀本質(zhì)上是一種工程雷達(dá)，它是利用寬頻帶高頻電磁波信號(hào)探測(cè)介質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的無(wú)損探測(cè)儀器。它通過(guò)天線對(duì)隱蔽目標(biāo)體進(jìn)行全斷面掃描的方式獲得斷面的掃描圖像。其具體工作原理是：當(dāng)雷達(dá)系統(tǒng)利用天線向介質(zhì)發(fā)射寬頻帶高頻電磁波，電磁波信號(hào)在介質(zhì)內(nèi)部傳播遇到介電常數(shù)差異較大的介質(zhì)界面時(shí)就會(huì)反射、透射和折射。兩種介質(zhì)的介電常數(shù)差異越大，反射的電磁波能量也越大；反射回的電磁波被與發(fā)射天線同步移動(dòng)的接收天線接收后，由主機(jī)精確記錄下反射回的電磁波的運(yùn)動(dòng)特征，再通過(guò)信號(hào)技術(shù)處理，形成全斷面的掃描圖像，工程技術(shù)人員通過(guò)對(duì)雷達(dá)圖像的判讀，判斷出目標(biāo)物的實(shí)際結(jié)構(gòu)情況?；炷两Y(jié)構(gòu)相對(duì)來(lái)說(shuō)致密、成分簡(jiǎn)單，雷達(dá)向混凝土中發(fā)射電磁波，由于混凝土、鋼筋、空洞的介電常數(shù)不同，電磁波在不同的介質(zhì)界面發(fā)生反射，并由混凝土表面的天線接收，根據(jù)發(fā)射波與反射波返回的時(shí)間差與電磁波在混凝土中的傳播速度來(lái)確定反射界面距表面的距離，從而檢測(cè)出混凝土內(nèi)部的鋼筋、分層等的位置以及空洞、疏松、裂縫等缺陷的位置、深度和范圍。

2 技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用范圍

2.1 技術(shù)特點(diǎn)

PS1000 新型混凝土透視儀采用一體式緊湊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，拋棄之前所有鋼筋掃描儀顯示與感應(yīng)器通過(guò)連接線連接帶來(lái)纏繞等各種不方便的煩惱。此外，它還具有如下技術(shù)特點(diǎn)。

（1）一機(jī)多能，可探測(cè)距混凝土表面30 cm以內(nèi)的各類型金屬、非金屬埋置物以及孔洞、裂縫等，并可探測(cè)多層重疊埋置物。

（2）三類掃描模式，即快速掃描（單方向）、快速掃描并記錄（單方向、單次掃描存儲(chǔ)長(zhǎng)度為10 m）以及兩種尺寸的三維圖像掃描（雙方向）。

（3）彩屏直觀讀取混凝土內(nèi)埋置物分布情況并可同時(shí)顯示平面圖和剖面圖。

（4）圖像掃描采用三維視圖形式，直觀易判，無(wú)需特殊讀圖分析經(jīng)驗(yàn)。

2.2 應(yīng)用范圍

結(jié)構(gòu)檢測(cè)方面，可以探測(cè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和內(nèi)部埋置物體。

（1）快速定位深度不超過(guò)30 cm 的各類金屬埋置物，并可直接在工作面上標(biāo)記出來(lái)，如鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼絞線、銅管、鋁管、鋼筋網(wǎng)、鋼板、壓型鋼板、電纜等；同時(shí)，快速定位各類非金屬埋置物，如木材、空孔、塑料管道（水管）等。

（2）安全鉆孔，規(guī)避鉆孔時(shí)的危險(xiǎn)（沒有預(yù)見到或者無(wú)法用其他手段探測(cè)到的隱蔽物體）。

（3）防止破壞混凝土內(nèi)部的重要物體，如鋼筋、管道、電線等；高效評(píng)估和檢查鋼筋、鋼筋網(wǎng)等。

（4）確定原先未知的鋼筋，用于后安裝鋼筋的連接；在結(jié)構(gòu)改造中，將原有的鋼筋加長(zhǎng)。

（5）檢測(cè)物體內(nèi)部的空心樓板、空腔等。

3 工程應(yīng)用

為加強(qiáng)南水北調(diào)工程建設(shè)質(zhì)量管理，建設(shè)主管部門使用瑞士PS1000新型混凝土透視儀對(duì)混凝土建筑物進(jìn)行大范圍普查檢測(cè)，并推定各個(gè)標(biāo)段建筑物的鋼筋布置和混凝土施工的質(zhì)量，以期發(fā)現(xiàn)和改正施工中造成的質(zhì)量缺陷，保證南水北調(diào)工程的施工質(zhì)量。

3.1 鋼筋保護(hù)層厚度及間距檢測(cè)

在南水北調(diào)中線工程南陽(yáng)段某建筑物進(jìn)行檢測(cè)，獲取圖像如圖1所示。從圖1可以看出，本區(qū)域內(nèi)被檢測(cè)部位的鋼筋保護(hù)層厚度為80 mm、鋼筋間距為15 mm（實(shí)際檢測(cè)中，以某一個(gè)構(gòu)件為單位進(jìn)行鋼筋數(shù)目統(tǒng)計(jì)計(jì)算），鋼筋布置較均勻。

圖1 典型二維快速存儲(chǔ)掃描圖像

3.2 混凝土振搗密實(shí)程度檢測(cè)

在南水北調(diào)中線工程方城段某建筑物進(jìn)行檢測(cè)，獲取圖像如圖2-3 所示。圖2-3 均為三維掃描圖像，圖2 中被檢測(cè)部位的鋼筋保護(hù)層厚度為80 mm，混凝土內(nèi)部振搗較密實(shí)；圖3中被檢測(cè)部位的鋼筋保護(hù)層厚度為90 mm，混凝土內(nèi)部含有氣泡，推測(cè)為振搗不密實(shí)所造成。

圖2 典型二維快速存儲(chǔ)掃描圖像（混凝土內(nèi)未見異常）

基于南水北調(diào)工程施工與管理相關(guān)規(guī)范，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)比設(shè)計(jì)鋼筋間距和混凝土保護(hù)層厚度，并判定測(cè)試建筑物的鋼筋間距、保護(hù)層厚度以及混凝土澆筑的施工質(zhì)量是否合格。

在檢測(cè)過(guò)程中，PS1000新型混凝土透視儀所得到的檢測(cè)結(jié)果與鉆芯取樣、局部破壞檢查的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果完全一致。

4 結(jié)語(yǔ)

運(yùn)用PS1000新型混凝土透視儀可以檢測(cè)鋼筋混凝土質(zhì)量缺陷，包括混凝土結(jié)構(gòu)空洞、疏松、裂縫等的位置、深度、范圍和鋼筋布置的間距、位置。這只是運(yùn)用了PS1000新型混凝土透視儀的一些最基本的功能，如前所述，其應(yīng)用范圍遠(yuǎn)不止這些。PS1000 新型混凝土透視儀將以其快速、無(wú)損、準(zhǔn)確、直觀的特點(diǎn)在工程建設(shè)領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。

圖3 典型二維快速存儲(chǔ)掃描圖像（混凝土內(nèi)有氣泡）

[1]張小瓊，王李春.PS1000喜利得新型混凝土雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)及其工程應(yīng)用實(shí)踐[J].城市建設(shè)理論研究，2014，（4）：29-33.

[2]DB326-2005，雷達(dá)法檢測(cè)建設(shè)工程質(zhì)量技術(shù)規(guī)程［S］.

[3]林維正.土木工程質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2010.