預(yù)應(yīng)力橋梁波紋管注漿質(zhì)量檢測(cè)方法分析

宋繼賢

（甘肅智通科技工程檢測(cè)咨詢有限公司，甘肅蘭州 730050）

0 引言

現(xiàn)階段，基于彈性波的檢測(cè)方法中主要分為沖擊回波法以及全長(zhǎng)檢測(cè)法兩種，沖擊回波檢測(cè)法的優(yōu)勢(shì)在于便攜性較好、操作簡(jiǎn)便，正逐漸成為工程無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的主流形式之一。然而沖擊回波法雖然具備較大優(yōu)勢(shì)，但是在長(zhǎng)度以及厚度方面具有一定局限性，在檢測(cè)距離較長(zhǎng)或較厚的情況下辯識(shí)性會(huì)受到一定削弱，如果采用單面或雙面單點(diǎn)形式進(jìn)行采樣檢測(cè)會(huì)導(dǎo)致監(jiān)測(cè)工作量大幅提升。而基于彈性波的全長(zhǎng)檢測(cè)技術(shù)可以一次完成檢測(cè)工作，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中需要首先利用設(shè)備從孔道錨具一段發(fā)生彈性波，利用接收設(shè)備在另一端采集彈性波數(shù)據(jù)，以此實(shí)現(xiàn)一次完成對(duì)整個(gè)孔道注漿密實(shí)度的檢測(cè)，該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力橋梁孔道注漿檢測(cè)工作之中，并且檢測(cè)精準(zhǔn)度與效率相較其他方法要高。

1 全長(zhǎng)檢測(cè)法波紋管注漿質(zhì)量檢測(cè)成效試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 試驗(yàn)儀器選擇

本次試驗(yàn)中，技術(shù)人員選擇JL-BPAC(A)型檢測(cè)儀作為試驗(yàn)設(shè)備。該設(shè)備是一種專門設(shè)計(jì)應(yīng)用對(duì)橋梁孔道注漿質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)的智能化設(shè)備。該儀器的震源主要來(lái)自于安置在設(shè)備前端的超磁致彈性震源，儀器實(shí)際使用方法為首先將震源設(shè)備以及信號(hào)接受設(shè)備分別固定在待檢測(cè)物體兩端，隨后啟動(dòng)儀器，利用設(shè)置在儀器前端震源產(chǎn)生彈性波，同時(shí)在接收端采集彈性波信號(hào)，最終實(shí)現(xiàn)檢測(cè)目的。在實(shí)際開(kāi)展檢測(cè)工作過(guò)程中，通常需要對(duì)每個(gè)孔道重復(fù)進(jìn)行三次檢測(cè)，并橫向?qū)Ρ热螜z測(cè)結(jié)果并依據(jù)辨識(shí)度對(duì)最終檢測(cè)波形進(jìn)行抉擇，隨后利用設(shè)備系統(tǒng)自帶數(shù)據(jù)處理軟件即可實(shí)現(xiàn)對(duì)灌漿質(zhì)量的檢測(cè)[1]。

1.2 試驗(yàn)器材選擇

本次試驗(yàn)，技術(shù)人員設(shè)計(jì)并制造了尺寸為3.0m×0.6m×1.2m 的實(shí)驗(yàn)橋梁，橋梁制造過(guò)程中采用鋼筋、混凝土材料分別為直徑尺寸為16mm 的鋼筋以及標(biāo)號(hào)為C50的混凝土材料。采用規(guī)格為φ70mm 的高密度聚乙烯塑料波紋管。

1.3 試驗(yàn)缺陷設(shè)計(jì)

本次試驗(yàn)?zāi)康臑閷?duì)塑料波紋管注漿施工質(zhì)量監(jiān)測(cè)中全長(zhǎng)檢測(cè)法的應(yīng)用可行性進(jìn)行探究。為實(shí)現(xiàn)探究目標(biāo)，本次試驗(yàn)共設(shè)置4 個(gè)孔道進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，為方便識(shí)別與后續(xù)分析闡述，分別標(biāo)號(hào)為1、2、3、4，分別進(jìn)行灌漿作業(yè)，同時(shí)設(shè)置一定缺陷，具體如下所示：1號(hào)設(shè)置連續(xù)密實(shí)區(qū)以及連續(xù)空洞區(qū)分別為0.9m以及2.1m，缺陷占總長(zhǎng)度比例為70%；2 號(hào)設(shè)置連續(xù)密實(shí)區(qū)以及連續(xù)空洞區(qū)分別為1.2m 以及1.8m，缺陷占總長(zhǎng)度比例為60%；3 號(hào)設(shè)置連續(xù)密實(shí)區(qū)以及連續(xù)空洞區(qū)分別為1.5m 以及1.5m，缺陷占總長(zhǎng)度比例為50%；4 號(hào)設(shè)置連續(xù)密實(shí)區(qū)以及連續(xù)空洞區(qū)分別為1.8m以及1.2m，缺陷占總長(zhǎng)度比例為40%。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 波形起跳點(diǎn)特征及變化特征

從本質(zhì)層面分析，波形起跳點(diǎn)即是在波形離開(kāi)平衡位置開(kāi)始向垂直方向變動(dòng)后所產(chǎn)生的臨界點(diǎn)。其主要價(jià)值在于技術(shù)人員可以通過(guò)對(duì)該點(diǎn)在波形圖中的起跳位置進(jìn)行分析活動(dòng)孔道檢測(cè)速度。通常情況下，起跳點(diǎn)臨近波形圖左側(cè)且升勢(shì)較小的情況下，可判定檢測(cè)速度較高，由此可分析出檢測(cè)目標(biāo)注漿質(zhì)量未能達(dá)到預(yù)期要求。同時(shí)，通過(guò)對(duì)起跳點(diǎn)斜率進(jìn)行分析還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試孔道長(zhǎng)度進(jìn)行判斷，主要原因在于起跳點(diǎn)斜率與測(cè)試孔道長(zhǎng)度之間成負(fù)相關(guān)關(guān)系，斜率會(huì)隨著測(cè)試距離降低而提升。同時(shí)，在測(cè)試孔道距離相等的情況下，注漿效果可以通過(guò)斜率反映，斜率越低表示注漿質(zhì)量越好[2]。其主要原因在于測(cè)試孔道距離長(zhǎng)或是注漿質(zhì)量好的條件下，波傳播過(guò)程中能量衰減相對(duì)較大，而起跳點(diǎn)的位置相對(duì)變化幅度可以忽略不計(jì)，在此情況影響下，后續(xù)波雖然會(huì)繼續(xù)疊加但是受能量損失影響，在波形上的反映即為波形振幅大幅降低。

除此以外，通過(guò)對(duì)波形變化特征進(jìn)行分析可以實(shí)現(xiàn)對(duì)孔道情況了解，具體操作為在波形呈現(xiàn)出較為緊密的條件下，整體頻率呈現(xiàn)出較高的狀態(tài)，此時(shí)孔道內(nèi)注漿質(zhì)量也相對(duì)較差，反之，注漿質(zhì)量建好。

2.2 試驗(yàn)孔道波形分析

通過(guò)實(shí)際試驗(yàn)，技術(shù)人員獲取1、2、3、4號(hào)孔道的檢測(cè)波形圖，并得出以下幾項(xiàng)結(jié)論：第一，技術(shù)人員在對(duì)1 號(hào)孔道波形圖分析過(guò)后測(cè)得起跳點(diǎn)波速值為5010m/s，同時(shí)在檢測(cè)過(guò)程中未檢測(cè)到切波現(xiàn)象，波形整體振幅變化程度較少且頻率較高；第二，技術(shù)人員在對(duì)2 號(hào)孔道波形圖進(jìn)行分析后測(cè)得起跳點(diǎn)波速值為4737m/s，同樣未檢測(cè)出切波現(xiàn)象，首波振幅較小，波形分析中發(fā)現(xiàn)高頻信號(hào)；第三，技術(shù)人員在對(duì)3號(hào)孔道波形圖進(jìn)行分析后測(cè)得起跳點(diǎn)波速值為4646m/s，從波形層面分析可知首波振幅呈現(xiàn)出相對(duì)較小的情況，且從整體波形分析，存在較多小振幅波形信號(hào)；第四，技術(shù)人員在對(duì)4 號(hào)孔道波形圖進(jìn)行分析后得出結(jié)論，該孔道波形起跳點(diǎn)速度為4563m/s，同時(shí)在檢測(cè)過(guò)程中技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)首波周期相對(duì)較長(zhǎng)，且中部波形表現(xiàn)出較為明顯的紊亂狀態(tài)。

為確保試驗(yàn)結(jié)果可靠性，技術(shù)人員采用同種缺陷設(shè)置以及技術(shù)，利用金屬波紋孔管進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)，所得結(jié)果與塑料波紋孔管波形相近，由此可見(jiàn)全長(zhǎng)檢測(cè)法在塑料波紋孔管注漿質(zhì)量檢測(cè)方面具有使用價(jià)值。

2.3 飽滿度分析

考慮到彈性波傳播受混凝土齡期、密實(shí)程度等因素的影響較大，因此，在混凝土材料之中，彈性波傳播速度呈現(xiàn)出不固定的浮動(dòng)狀態(tài)，即不存在速度定值。根據(jù)大量工程經(jīng)驗(yàn)以及實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果分析可知，28 天齡期條件下，C40、C50 混凝土中的彈性波傳輸速度存在一定差異，經(jīng)測(cè)算分別為3800m/s 以及4300m/s。此數(shù)值來(lái)源于現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土，在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定中，C50 混凝土的彈性波傳播速度可以達(dá)到4600m/s，此外，經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)量可知，彈性波在鋼絞線中的傳輸速度最快，峰值速度可超過(guò)5000m/s。由此，技術(shù)人員在實(shí)際對(duì)孔道注漿密實(shí)度進(jìn)行分析過(guò)程中可以利用波速關(guān)系開(kāi)展相關(guān)工作，所用公式如公式（1）所示。

其中，D 表示孔道內(nèi)注漿飽滿度；Cb、Ct、Cm分別表示彈性波在鋼絞線、混凝土、注漿體中的波速，單位為m/s；α表示檢測(cè)剛度系數(shù)。

技術(shù)人員在經(jīng)過(guò)實(shí)際檢測(cè)后，通過(guò)對(duì)檢測(cè)所得結(jié)果與試驗(yàn)設(shè)置缺陷進(jìn)行橫向?qū)Ρ群罂梢?jiàn)，在塑料波紋管注漿質(zhì)量檢測(cè)工作中，利用全長(zhǎng)檢測(cè)法可以獲得準(zhǔn)確的結(jié)果，基本可以檢測(cè)出目標(biāo)注漿質(zhì)量實(shí)際情況。此外，在實(shí)際進(jìn)行試驗(yàn)過(guò)程中，在檢測(cè)目標(biāo)注漿密實(shí)度在50%以下，注漿缺陷極為嚴(yán)重的情況下，全長(zhǎng)檢測(cè)法的檢測(cè)精準(zhǔn)度極高，具有較強(qiáng)的應(yīng)用意義。

3 總結(jié)

綜上所述，考慮到注漿質(zhì)量對(duì)預(yù)應(yīng)力橋梁施工質(zhì)量的影響，加強(qiáng)對(duì)塑料波紋管注漿質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的研究具有重要意義。本文對(duì)全長(zhǎng)檢測(cè)法的應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行概述，并對(duì)檢測(cè)有效性進(jìn)行試驗(yàn)分析，最終所得結(jié)果可知，全長(zhǎng)檢測(cè)法具有較強(qiáng)的可行性以及應(yīng)用價(jià)值。