基于沖擊回波的預(yù)制梁孔道壓漿密實度檢測

薛紅正　張會川　李現(xiàn)科

摘 要：預(yù)應(yīng)力橋梁孔道灌漿施工質(zhì)量對結(jié)構(gòu)耐久性和安全性影響重大，預(yù)應(yīng)力孔道壓漿應(yīng)重視事前和事中控制，并應(yīng)檢測壓漿密實度情況。本文以某高速公路3×40 m先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土T梁為工程背景，對施工過程中T梁壓漿密實度進行了抽檢。檢測結(jié)果表明，各管道預(yù)應(yīng)力孔道注漿均基本密實，預(yù)應(yīng)力管道壓漿控制良好。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力橋梁;孔道壓漿;密實度;抽檢

中圖分類號：U445.57文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）14-0103-03

Detection of Grouting Density of Precast Beam CHannel Based on Impact Echo

XUE Hongzheng ZHANG Huichuan LI Xianke

（Henan Lite Transportation Engineering Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450015）

Abstract： The quality of the prestressed bridge grouting construction has a significant impact on the durability and safety of the structure. The prestressed grouting of the channel should pay attention to the control before and during the event， and the density of the grouting should be tested. Taking a 3 × 40 m pre-stressed concrete pre-stressed concrete T-beam on a highway as the engineering background， a random inspection of the T-beam grouting density during the construction process was conducted in this paper. The test results showed that the grouting of the prestressed channels of each pipeline was basically dense， and the grouting control of the prestressed pipeline was good.

Keywords： prestressed bridge;grouting in tunnel;compactness;random inspection

預(yù)應(yīng)力在橋梁使用過程中長期發(fā)揮作用，預(yù)應(yīng)力張拉和壓漿施工質(zhì)量將直接影響預(yù)應(yīng)力構(gòu)件永存內(nèi)力?？椎缐簼{的質(zhì)量是重要的影響因素之一，如果壓漿不密實，水和空氣的進入使得處于高度張拉狀態(tài)的鋼絞線材料易發(fā)生腐蝕，造成有效預(yù)應(yīng)力降低;嚴重時，鋼絞線會發(fā)生斷裂，從而極大地影響橋梁的耐久性、安全性。此外，預(yù)應(yīng)力質(zhì)量缺陷還會導(dǎo)致混凝土應(yīng)力集中，進而改變梁體的設(shè)計受力狀態(tài)，從而影響橋梁的使用壽命。預(yù)應(yīng)力孔道壓漿屬于隱蔽工程，其質(zhì)量缺陷無法像表觀缺陷一樣易于發(fā)現(xiàn)，其一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，將直接影響預(yù)應(yīng)力構(gòu)件永存內(nèi)力和耐久性。因此，預(yù)應(yīng)力孔道壓漿應(yīng)重視事前和事中控制，及時抽查檢測壓漿密實度情況，及時判別壓漿密實度，以便后續(xù)壓漿工藝的改進和缺陷的補救。

1 橋梁工程概況

某高速公路大橋橋跨布置為3×40 m先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，橫橋向由5片梁組成。40 m T梁縱向預(yù)應(yīng)力采用[Φs]15.2 mm鋼絞線，拉強度標準值[fpk]=1 860 MPa，張拉控制應(yīng)力為0.75[fpk]，T梁預(yù)制混凝土強度達到混凝土設(shè)計強度等級的90%，且齡期不少于7 d后，方可張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。如圖1所示，單片T梁縱向布置5束15-10預(yù)應(yīng)力鋼絞線，預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用滿足《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》（GB/T 5224—2014）要求的低松弛高強度預(yù)應(yīng)力鋼絞線，鋼絞線規(guī)格為[Φs]15.2 mm，拉強度標準值[fpk]=1 860 MPa，彈性模量[Ep]=1.95×105MPa，松弛率為2.5%。預(yù)應(yīng)力錨具、夾具和連接器符合相關(guān)行業(yè)規(guī)范各項技術(shù)要求，預(yù)制T梁預(yù)應(yīng)力管道成孔采用金屬波紋管，鋼帶厚度不小于0.35 mm。

2 孔道壓漿的相關(guān)技術(shù)要求

設(shè)計要求預(yù)應(yīng)力鋼筋管道壓漿所用水泥漿28 d抗壓強度不應(yīng)低于50 MPa，其水膠比為0.26～0.28，為減少收縮，可通過試驗摻入適量膨脹劑。

后張預(yù)應(yīng)力體系的管道必須具有密封性能，要求采用有良好密封性能的高密度塑料波形管，管道灌漿材料和灌漿方法要事先通過試驗檢測，盡可能降低漿體硬化后形成的氣孔，并采用真空灌漿，必要時還應(yīng)在灌漿材料中摻入適量的阻銹劑。

預(yù)應(yīng)力孔道壓漿前，應(yīng)檢査管道暢通和滲漏情況;壓漿時，若從一端壓不通，必須及時處理，不得從另一端補壓代替;壓漿順序先下后上，同一管道壓漿應(yīng)連續(xù)進行，一次完成。

預(yù)應(yīng)力孔道壓漿時，應(yīng)采用真空輔助壓漿工藝，使管道內(nèi)的真空度穩(wěn)定在-0.06～-0.08 MPa。壓漿最大壓力不宜超過0.6 MPa，壓漿充盈度應(yīng)達到孔道另一端飽滿并于排氣孔排出與規(guī)定流動度相同的漿體為止。

關(guān)閉漿口，應(yīng)保持不小于0.3～0.5 MPa的壓力不小于3～5 min，在無漏水、漏漿的情況下完成壓漿;孔道內(nèi)的結(jié)硬漿體應(yīng)飽滿、密實，充盈度應(yīng)滿足要求。

3 壓漿密實度的檢測方案

3.1 檢測方法與評判標準

孔道壓漿密實度的檢測采用沖擊回波的方式，通過彈性波的透過、反射等特性，人們可以對預(yù)應(yīng)力梁的孔道灌漿密實度進行檢測，其間主要采用定性檢測，必要時進行缺陷定位檢測。檢測應(yīng)在注漿材料達到設(shè)計強度的80%后進行。檢測前調(diào)查現(xiàn)場，收集注漿資料、施工記錄等，了解預(yù)應(yīng)力孔道走向、注漿工藝及注漿過程中出現(xiàn)的異常情況。沖擊回波定性檢包括全長衰減法（[IEA]）、全長波速法（[IPV]）與傳遞函數(shù)法（[ITF]）。沖擊彈性波定性檢測結(jié)果以綜合注漿指數(shù)[If]來量化表達，如式（1）所示。

[If=IEA?IPV?ITF3] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

沖擊彈性波定性檢測結(jié)果以綜合注漿指數(shù)[If]進行判斷：若綜合注漿指數(shù)[If≥0.98]時，則預(yù)應(yīng)力孔道注漿密實或基本密實;若綜合注漿指數(shù)[0.90≤If<0.98]時，則預(yù)應(yīng)力孔道注漿存在缺陷;若綜合注漿指數(shù)[0.85≤If<0.90]時，則預(yù)應(yīng)力孔道注漿存在明顯缺陷;若綜合注漿指數(shù)[If<0.85]時，則預(yù)應(yīng)力孔道注漿存在嚴重缺陷。

3.2 檢測儀器設(shè)備

壓漿密實度的檢測采用預(yù)應(yīng)力混凝土梁多功能檢測儀SPC-MATS，如圖2所示。該設(shè)備主要由儀器主機、傳感器、外置放大器、激振錘、導(dǎo)向器、電纜、無線操控系統(tǒng)和配套的產(chǎn)品軟件組成，可以進行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)解析、自動生成報告等一體化操作，能對預(yù)應(yīng)力灌漿密實度進行快速定性測試、準確定位測試和缺陷類型判別。

3.3 檢測抽查方案

目前，國家和公路行業(yè)規(guī)范對于預(yù)應(yīng)力孔道注漿檢測尚無標準，其檢測抽查數(shù)量無明確規(guī)定，河南省地方標準也尚未涵蓋該部分內(nèi)容。目前僅有山西省等個別省份對預(yù)應(yīng)力孔道注漿檢測頒布了地方標準。

本項目參照山西省在2016年1月30日實施的地方標準《橋梁預(yù)應(yīng)力孔道注漿密實性無損檢測技術(shù)規(guī)程》（DB 14/T 1109—2015）[1]，并結(jié)合項目具體情況，確定如下抽查方案。一是對于裝配式預(yù)應(yīng)力T梁橋，抽檢梁數(shù)不少于總數(shù)的10%，單跨抽查數(shù)量不少于1片，且抽檢總數(shù)不少于3片，每片受檢T梁的預(yù)應(yīng)力孔道100%進行檢測。二是當以綜合注漿指數(shù)[If]判定注漿密實性等級Ⅳ、Ⅴ類占孔道抽檢總數(shù)50%及以上時，應(yīng)采用定性法雙倍抽檢;若仍出現(xiàn)上述情況時，則應(yīng)全檢。三是檢測預(yù)應(yīng)力T梁及預(yù)應(yīng)力管道應(yīng)采用隨機方式抽取，當有下列情況之一時，應(yīng)優(yōu)先抽檢：注漿過程中注漿機出現(xiàn)故障或注漿材料發(fā)生初凝;注漿過程中發(fā)生堵塞;曲率半徑較小;其他認為有必要檢測的情況。

4 壓漿密實度抽檢結(jié)果分析

按照抽檢方案，施工過程中對該橋1-3#、2-1#和3-5#T梁進行了壓漿密實度抽檢[2-3]，檢測結(jié)果表明，各管道綜合注漿指數(shù)[If]均大于0.98，預(yù)應(yīng)力孔道注漿均基本密實，預(yù)應(yīng)力管道壓漿控制良好。以3-5#T梁為例，各管道檢測結(jié)果如表1所示;以3-5#T梁N1B管道為例，測試波形示意圖如圖3所示，解析測試結(jié)果圖示如圖4所示。

5 結(jié)論

預(yù)應(yīng)力混凝土橋是最常見的橋梁形式，預(yù)應(yīng)力的有效性和耐久性對橋梁的正常使用性能、安全性影響重大[4-5]。提高預(yù)應(yīng)力橋梁孔道灌漿施工質(zhì)量，對延長橋梁使用壽命和結(jié)構(gòu)安全具有重要的經(jīng)濟和社會意義。本文以某高速公路3×40 m先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土T梁為工程背景，對預(yù)制施工過程中T梁壓漿密實度情況進行了抽檢，檢測結(jié)果表明，各管道預(yù)應(yīng)力孔道注漿均基本密實，預(yù)應(yīng)力管道壓漿控制良好。

參考文獻：

[1]山西省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.橋梁預(yù)應(yīng)力孔道注漿密實性無損檢測技術(shù)規(guī)程：DB 14/T 1109—2015[S].北京：中國標準出版社，2015.

[2]交通運輸部.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范：JTG/T F50—2011[S].北京：人民交通出版社，2011.

[3]李炎隆，王軍忠，陳俊豪，等.沖擊回波法對混凝土內(nèi)部損傷檢測的試驗研究[J].應(yīng)用力學(xué)學(xué)，2020（1）：149-154.

[4]薛松.基于沖擊回波法的橋梁預(yù)應(yīng)力孔道灌漿密實度檢測方法研究[J].河南科技，2019（26）：78-80.

[5]渠廣鎮(zhèn)，周廣利，張科超，等.基于沖擊回波法的預(yù)應(yīng)力管道壓漿密實性檢測[J].物探與化探，2019（4）：919-924.