錨桿無損檢測在水利水電工程中的應用探討

毛卓良

（浙江華東建設工程有限公司，浙江 杭州 310014）

0 引言

錨桿無損檢測技術(shù)憑借著自身的應用優(yōu)勢，至今已經(jīng)在諸多工程中得到了廣泛應用。但從目前來，其在實際應用的過程中仍然面臨一定的不利因素，對于其實際應用質(zhì)量的提升起到了一定的制約作用，基于此，有必要對其展開更加深層次的探索。

1 錨桿施工質(zhì)量合格標準與規(guī)定

評判依據(jù)《水電水利工程錨桿無損檢測規(guī)程（DL/T 5424—2009）》。

（1）單根錨桿施工質(zhì)量合格評定標準，見表1。

（2）單項或單元工程錨桿施工質(zhì)量合格評定標準，見表2。

表2 單項或單元工程錨桿施工質(zhì)量合格評定標準

2 工程案例

錨桿是隧洞以及邊坡支護工程中比較關(guān)鍵的部分，直接影響著工程整體的建設質(zhì)量，筆者立足于某工程的實際情況對該水利水電工程中對于錨桿無損檢測技術(shù)的應用進行了詳細探索，該工程的輸水線路總長度為2.34km，基本上都屬于輸水隧洞。該工程有著較長的輸水隧洞線路，與此同時其工程地質(zhì)還呈現(xiàn)出較為復雜的特點，其圍巖大多都屬于Ⅲ類，其中Ⅰ-Ⅱ類圍巖在全洞長中有26%的占比，而Ⅲ類圍巖在全洞長中有50%的占比，Ⅳ類圍巖在全洞長中有16%的占比，Ⅴ類和不成洞段在全洞長中有8%的占比。本工程施工錨桿總數(shù)達到31567 根。在該工程中，其隧洞內(nèi)有著相對較為復雜的環(huán)境條件，與此同時，其地下水系的情況還會呈現(xiàn)出極為多變的狀態(tài)，錨桿處在這種較為復雜的環(huán)境條件中有極大的可能性會出現(xiàn)銹蝕問題，這便會使錨桿錨固體系本身所具有的錨固作用出現(xiàn)降低的現(xiàn)象，進而對于隧洞支護的安全性產(chǎn)生嚴重的不利影響。因此，相關(guān)工作人員要加強開展錨桿錨固質(zhì)量控制工作。

3 錨桿無損檢測的依據(jù)和方法

3.1 依據(jù)

在砂漿錨桿施工質(zhì)量方面，砂漿灌注的飽滿度對其有著直接的影響，在傳統(tǒng)的檢測工作中，大多會使用拉拔試驗方法對錨桿施工質(zhì)量進行檢測，但拉拔試驗在實際應用的過程中仍存在一定的不利因素，無法實現(xiàn)對于錨桿質(zhì)量更加精確的評定，即便是錨桿本身的抗拔力比設計值要大，也無法實現(xiàn)對于錨桿注漿飽滿程度以及錨桿長度的精確評定[1]。經(jīng)過相關(guān)調(diào)查研究試驗發(fā)現(xiàn)，對于高強螺紋錨桿來說，若是錨桿本身所具有的有效錨固長度與錨桿直徑的42 倍相符，那么錨桿的抗拔力將不會隨著錨桿長度的增加而得到加強。通常情況下，在水利水電工程中所涉及的錨桿長度都為直徑的100~400 倍，所以相關(guān)工作人員應當采用在充分明確錨桿抗拔力試驗和錨桿無損檢測技術(shù)優(yōu)勢特點的基礎上優(yōu)化選擇適當?shù)姆绞?，進而展開相應分析以及評價工作。

錨桿支護一般使用水泥砂漿、化學錨固劑或樹脂作為錨桿錨固劑。當錨固劑凝固后，錨固劑與錨桿緊密握裹，可近似看作是嵌入圍巖的一維桿狀體。

表1 單根錨桿錨固質(zhì)量無損檢測分級評價

在一維彈性桿件體系中，應力波從一種介質(zhì)向另一種介質(zhì)傳播時，其波阻抗比n 用式（1）計算：

式中：ρ-桿件材料密度，kg/m3；Vc-桿件中應力波傳播速度，m/s；A-桿件的橫截面積，m2。

從式（1）可知，在錨桿的頂端施加一個初始擾動時，就產(chǎn)生應力波并沿桿體傳播。在錨桿底端和錨桿飽滿度較差的部位，由于存在波阻抗界面，將產(chǎn)生反射波。通過分析所檢測反射波的旅行時間、波幅、頻率、相位和能量，可以判定錨桿的長度和飽滿度及其不飽滿位置。

3.2 方法

對于錨桿錨固質(zhì)量檢測方法來說，其主要涉及兩部分內(nèi)容，分別為錨桿無損檢測以及錨桿拉拔試驗檢測。其中錨桿拉拔試驗主要是為了能夠?qū)崿F(xiàn)對于錨桿拉拔力的檢測，而錨桿無損檢測方法的應用則是重點開展對于錨桿長度以及注漿密實度的檢測工作。一般來說，錨桿拉拔試驗會針對隧道拱腰附近的錨桿展開相應的檢測工作，其本身對于錨固體系來說存在著一定的破壞性，與此同時，其所應用的檢測儀器還存在著較為笨重以及操作困難等特點，所以在實際應用的過程中面臨著較大的局限性，而相對于錨桿拉拔試驗來說，錨桿無損檢測方法在應用的過程中有著更加快速和方便的特點，能夠更加高質(zhì)量解決錨固質(zhì)量相關(guān)問題，以便于能夠?qū)φ麄€隧洞中所具有的錨桿錨固質(zhì)量展開更加客觀和全面的分析。

4 水利水電工程建設中錨桿無損檢測的應用要點及注意事項

4.1 注意事項

在實際開展錨桿無損檢測工作之前，相關(guān)工作人員應當對工程隧洞所具有的地質(zhì)情況、錨桿類型以及所應用的施工工藝等資料展開更加全面的收集工作，在正式進行檢測工作的時候，則應當對錨桿外露段表面浮渣進行仔細清理，錨桿斷面應當進行有效敲擊或者是磨平，并保障傳感器軸心能夠同錨桿軸線之間呈現(xiàn)出平行的狀態(tài)。在進行小錘擊震的時候，應當采用快速敲擊的形式。技術(shù)人員在進行擊震的過程中應當盡可能避免同接收傳感器相接觸，有效減少噪聲振動等干擾現(xiàn)象，其測試通道采集波形應當能夠展現(xiàn)出大概一致的特點，與此同時其波形需要光滑并且不存在毛刺[2]。

4.2 應用要點

對于水利工程建設來說，錨桿無損檢測技術(shù)作為一種高效的檢測手段，是其中不可或缺的組成部分，與此同時，其在實際應用過程中也面臨著較高的要求，不僅要求其檢測結(jié)果的精確性，同時還需要體現(xiàn)出其在進行問題檢測方面的及時性。所以，為了能夠切實展現(xiàn)出錨桿無損檢測技術(shù)的科學性和實效性，則要對其應用的要點展開更加詳細的了解和分析。針對錨桿的無損檢測技術(shù)應用主要指的是在正式進行錨桿施工的時候?qū)ζ渌_展的實時動態(tài)的跟蹤檢測工作，這樣一來便能夠幫助工作人員對于錨桿當下所存在的各方面問題產(chǎn)生更加明確的認識，以便于第一時間采取妥善的處理措施，對其進行針對性的完善和修正。

除此以外，對于錨桿的注漿的實際情況來說，其實際情況會受到諸多種因素的影響，其中黏結(jié)程度，也會對其產(chǎn)生一定程度的影響。若是波振的種類以及振波的接收方式存在不同，那么其在波形特征、衰減度以及頻率方面也會呈現(xiàn)出一定的差異性，對相關(guān)數(shù)據(jù)展開深入研究之后便能夠在此基礎上對錨桿內(nèi)部實際的注漿飽滿情況產(chǎn)生更加明確的了解。一般情況下來說，若是錨本身的飽滿度較高，那么其所檢測出來的波形將會體現(xiàn)出一定的規(guī)則性，與此同時還有這反射雜波小、頻率高、衰減較快以及相對振幅小的特點。但若是錨桿內(nèi)注漿飽滿度存在欠缺，便能夠?qū)Ψ瓷鋾r展開具體的測量和計算工作，最終獲取錨桿內(nèi)具體的缺陷位置以及缺陷的實際長度，進而對錨桿內(nèi)部具體的注漿狀況產(chǎn)生更加具體和明確的認識[3]。

在經(jīng)過現(xiàn)場試驗得到錨桿的具體波形之后，在對其展開具體的數(shù)據(jù)分析工作時，應當先運用頻譜分析對其具體的分布情況進行查看。因為外界的干擾將會對測試信號本身產(chǎn)生較為嚴重的影響，所以在濾波的時候應當選擇具有主頻特征以及與其錨固主頻相近的峰值作為中心頻率，接下來在兩邊適當?shù)奈恢贸鰧l率最為高、低通濾波，經(jīng)過濾波之后的波形基本上同原波形相一致，若是波形因缺陷引起的多個主頻，需要對這些信號進行保留，同時將其作為重要的依據(jù)，對相應的缺陷位置進行判斷。錨桿的長度主要指的是桿體底部所具有的反射信號計算的桿長，主要采用干體中的反射信號精確開展對于缺陷位置的合理計算工作，基于此，務必要合理開展對于反射波信號性質(zhì)的判斷工作，這樣一來便能夠為更加精確檢測錨桿長度奠定堅實的基礎。要注意的是，在實際檢測的過程中，若是錨桿各部分的密實度之間存在較大的差異性，那么錨桿不同部分所具有的波速也會存在較大的不同，如果采用平均聲速對桿長進行計算勢必會出現(xiàn)較大的誤差，最終也會導致其所計算出的錨桿長度存在誤差現(xiàn)象。

5 結(jié)論

綜上所述，優(yōu)化采用錨桿無損檢測技術(shù)，能夠高質(zhì)量完成對于錨桿長度以及注漿密實度等的高效檢測工作，并且可以切實保障檢測結(jié)果的精確性，對于水利工程整體質(zhì)量的提升有積極的促進作用。因此，相關(guān)工作人員要加強對于該方面內(nèi)容的重視，進而切實提升其應用的實效性。