鐵路工程孔道壓漿質(zhì)量控制技術(shù)及密實度檢測方法研究

0 引言

鐵路工程建設(shè)中，孔道壓漿技術(shù)是確保工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其質(zhì)量控制及密實度檢測對于鐵路工程的質(zhì)量和長期使用具有至關(guān)重要的意義。

針對趙林芳[介紹橋梁預應力孔道壓漿的作用，分析了影響質(zhì)量的因素，提出孔道壓漿質(zhì)量控制措施，歸納質(zhì)量檢測方法，以提高橋梁施工質(zhì)量。周振江等詳細分析了預應力空心梁施工技術(shù)，敘述關(guān)鍵技術(shù)控制要點。王波[3聚焦橋梁施工中預應力孔道壓漿工程，基于類似項目檢測和分析，針對傳統(tǒng)工藝不足采取改進措施，提出工藝完善、質(zhì)量控制好且經(jīng)濟效益明顯的預應力孔道壓漿方案。林福生[4研發(fā)全自動重型液壓動力觸探設(shè)備，創(chuàng)新鐵路路基碎石樁樁身密實度檢測法。經(jīng)理論、試驗與現(xiàn)場應用，實現(xiàn)高效快速準確檢測，具良好經(jīng)濟效益和推廣價值。韋國棟[5以包銀高鐵某標段為例，探究全自動與傳統(tǒng)重型動力觸探設(shè)備檢測性能。對比分析工效、成本及準確度，指出全自動設(shè)備在自動化信息化方面有改進空間，為相關(guān)研究提供參考。

基于以上研究成果，本文深入探討鐵路工程孔道壓漿質(zhì)量控制技術(shù)及密實度檢測的相關(guān)方法和策略，旨在為鐵路工程建設(shè)提供可靠的技術(shù)支持和保障。

1項目概況

1.1 工程概況

浩吉鐵路橋張聯(lián)絡(luò)線項目位于河南省三門峽市，是浩吉鐵路與隴海鐵路互聯(lián)互通的紐帶。該工程為蒙西至華中地區(qū)鐵路煤運通道土建工程MHTJ-13標段的一部分，全長約 5.1km ，為單線鐵路。其中2座特大橋長2048.94m ，其中T梁53孔，道岔梁2聯(lián)，64m簡支鋼桁梁1聯(lián)，黃土隧道 1176.75m （2座），路基 1864.81m （7段）。

1.2地質(zhì)水文條件

小里程橋為黃河二級階地，部分區(qū)域為蒼龍澗河河漫灘與河床，大里程橋為黃河三級階地。地形有起伏且較開闊，地面高程 375.08～419.43m ，相對高差 44.35m 現(xiàn)為耕地、混凝土廠房及房舍。地層包括第四系全新統(tǒng)人工堆積的雜填土、填筑土及沖洪積的卵石土，第四系上更新統(tǒng)沖洪積的砂質(zhì)新黃土、黏質(zhì)新黃土、細砂、中砂、粗圓礫土及卵石土。

橋址區(qū)跨越蒼龍澗河，該河為季節(jié)性河流，勘探期間河床干涸，未見地表水，雨季有水。地下水主要為第四系孔隙水，含水層主要是碎石類土，勘探期間地下水位埋深 9.4～52.5m （絕對高程 335～368.67m） ，水位季節(jié)性變化幅度 2～7m ，變化不穩(wěn)定，主要受大氣降水及河水補給。

2孔道壓漿質(zhì)量控制技術(shù)

2.1壓漿材料的選擇與配合比設(shè)計

水泥作為壓漿材料的主要成分，選用水泥性能穩(wěn)定、強度等級不低于42.5的低堿硅酸鹽或低堿普通硅酸鹽水泥（外摻料僅為粉煤灰或礦渣）。此類水泥具有質(zhì)量穩(wěn)定、水化熱適中的特點，能夠為壓漿提供可靠的強度基礎(chǔ)，滿足工程對壓漿強度的要求。

外加劑的選擇也至關(guān)重要，優(yōu)質(zhì)的減水劑和膨脹劑是必不可少的。減水劑能夠有效降低水泥漿的水膠比，在保證水泥漿流動性的同時，提高其強度，增強其工作性能。膨脹劑則可補償水泥漿在硬化過程中的收縮，防止因收縮產(chǎn)生裂縫，確保壓漿的完整性和耐久性。

本項目采用C50混凝土，為確定其最佳配合比開展了大量試驗研究。對不同配合比的水泥漿進行了流動度、泌水率、抗壓強度等性能指標測試，最終確定最佳配合比為水泥：水：減水劑：膨脹劑 =1：0.35：0.01：0.008.

按照該配合比配制的水泥漿，經(jīng)測試其流動度為（ ^18±4）s ，能在規(guī)定時間內(nèi)順利完成壓漿操作；3h泌水率為0，有效避免了壓漿不密實問題；7d抗壓強度達到40MPa，28d抗壓強度達到 55MPa ，各項性能指標均完全滿足設(shè)計和規(guī)范要求，為孔道壓漿質(zhì)量提供了有力的材料保障。

2.2壓漿設(shè)備的選型與維護

壓漿泵選螺桿式，其壓力穩(wěn)定、流量均勻、操作易懂，其工作原理如圖1所示，該泵能保壓漿持續(xù)施壓，使水泥漿均填孔道。其配套高速攪拌機可快速攪勻水泥漿，確保質(zhì)量穩(wěn)定，防止攪拌不均。

設(shè)備良好運行是壓漿質(zhì)量的關(guān)鍵。需定期檢查維護壓漿泵與攪拌機，壓漿前需確保泵壓與管道暢阻。預留孔道所用材料及先張梁預應力筋隔離套管，使用前應檢查其外觀，確保無油污、損傷和空洞。壓漿后即時清洗設(shè)備管道，防泥漿凝固堵塞，影響下次使用與壓漿效果。

2.3壓漿施工工藝的控制要點

在壓漿前，采用高壓風對孔道進行徹底清理，清除孔道內(nèi)殘留的雜物、灰塵和積水，確?？椎纼?nèi)部清潔暢通，為水泥漿的順利填充創(chuàng)造良好條件。

嚴格按照先下后上的順序進行壓漿，對于多跨箱梁和復雜孔道結(jié)構(gòu)，遵循此順序能夠保證每個孔道都能壓漿密實。對于曲線孔道，從最低點開始壓漿，使水泥漿能夠自下而上填充孔道，從最高點排氣和泌水，有效排出孔道內(nèi)的空氣和多余水分，確保壓漿質(zhì)量。

壓漿壓力控制在 0.5～0.7MPa ，當排氣孔排出與規(guī)定稠度相同的水泥漿時，表明孔道內(nèi)已基本填充密實，可關(guān)閉排氣孔。繼續(xù)壓漿至壓力達到0.7MPa，穩(wěn)壓2min后關(guān)閉壓漿孔，以確保水泥漿充分填充孔道，避免出現(xiàn)空洞和不密實區(qū)域。壓漿時間控制在30min內(nèi)完成，避免水泥漿在管道內(nèi)停留時間過長而發(fā)生凝固，影響壓漿效果。

3孔道壓漿密實度檢測方法

3.1傳統(tǒng)檢測方法

孔道壓漿密實度檢測前期準備中，處理壓漿過程的水很關(guān)鍵。需在樁身混凝土澆注完24h內(nèi)壓水疏通，壓漿前沖洗管道并吹去積水，保證用水質(zhì)量。施工過程中及時排水，完成后保濕，且每次結(jié)束后清洗設(shè)備做好保養(yǎng)，確保設(shè)備可靠。孔道壓漿密實度傳統(tǒng)檢測方法有敲擊法、雷達法、超聲法等。

敲擊法是一種傳統(tǒng)檢測手段，通過人工使用專業(yè)工具敲擊管道表面，借助聲音特性判斷孔道內(nèi)是否存在空洞或不密實現(xiàn)象。聲音清脆通常表示壓漿密實，而聲音沉悶或有空洞聲則可能存在缺陷。

雷達法則利用電磁波在不同介質(zhì)傳播特性檢測壓漿密實情況，遇界面發(fā)生反射和折射，接收分析反射電磁波信號，便能判斷孔道內(nèi)缺陷。其具有無損、高效優(yōu)點，可在不影響原有結(jié)構(gòu)前提下，精準探測路基內(nèi)部密實度，助力提升施工質(zhì)量與效率。圖2為雷達檢測工作原理。

超聲法是通過測量超聲波在孔道內(nèi)的傳播速度和波幅衰減情況來判斷壓漿密實度。在密實的壓漿材料中，超聲波傳播速度較快，波幅衰減較小；而在存在空洞或不密實的區(qū)域，傳播速度會降低，波幅衰減明顯。

3.2不同檢測方法的對比分析

無損檢測的各種方法特點各異。敲擊法依靠聲音的傳播和反射，通過人耳感知來判斷缺陷，操作簡單、成本低，但精度較低，易受人員經(jīng)驗和主觀判斷的影響，僅能檢測出明顯的缺陷，適用于初步檢測、快速篩查及結(jié)構(gòu)外觀的大致評估。

雷達法依電磁波反射散射，儀器接收分析信號，檢測快，可大面積速檢且初步定位缺陷，但定位定量精度有限，易受金屬干擾，適合大面積快速檢測與內(nèi)部缺陷初步定位，如鐵路橋梁孔道掃描。

超聲法用超聲波傳播特性，測參數(shù)變化檢缺陷，精度高，能精準定位定量分析，可探測小缺陷，但期檢測速度慢，受管道材質(zhì)、形狀尺寸影響大，常用于精度要求高、需精確分析關(guān)鍵或疑似缺陷部位。

不同檢測方性能對比如圖3所示。從圖3可以看出，超聲法準確性、效率和成本綜合表現(xiàn)優(yōu)；敲擊法成本低，但準確性與效率欠佳；雷達法準確性、效率中等，成本相對較高。

3.3檢測數(shù)據(jù)分析

3.3.1不同檢測方法密實度分析

在該鐵路橋梁工程中，選取2聯(lián)道岔連續(xù)梁（共8跨），分別采用敲擊法、雷達法和超聲法進行孔道壓漿密實度檢測。每聯(lián)道岔連續(xù)梁頂板孔道38束、腹板8束，底板孔道12束，共檢測兩聯(lián)116個孔道，不同檢測方法密實度檢測結(jié)果如表1所示。

從表1檢測數(shù)據(jù)來看，超聲法檢測出的不密實孔道數(shù)量最少且不密實率最低，表明其檢測精度最高；敲擊法檢測出的不密實孔道數(shù)量最多且不密實率最高，說明其檢測精度相對較低；雷達法檢測結(jié)果則介于兩者之間。

3.3.2不同檢測方法干密度分析

為進一步驗證檢測結(jié)果的準確性，對判定為不密實的孔道進行鉆孔取芯并計算其干密度進行驗證。觀察到3種方法（敲擊法、雷達法、超聲法）測量不同測點的干密度值變化。不同檢測方法干密度變化如圖4所示。

從圖4整體趨勢分析，敲擊法所測不密實孔道的干密度在 2.15～2.2g/cm³ 之間波動，整體呈現(xiàn)先下降后上升再趨于穩(wěn)定的趨勢，數(shù)值波動范圍相對較小。雷達法的數(shù)據(jù)在 2.2～2.28g/cm³ 之間，整體呈緩慢上升趨勢，波動幅度不大。超聲法的數(shù)據(jù)在 2.25～2.3g/cm³ 之間，也是先下降后上升并逐漸穩(wěn)定，且波動范圍相較于雷達法較窄。從三者的均值來看，超聲法的均值最大，雷達法次之，敲擊法最小。

3.3.3計算標準差分析

通過計算標準差來比較3種方法的離散程度。標準差越小，說明數(shù)據(jù)越集中，測量結(jié)果越穩(wěn)定。計算發(fā)現(xiàn)敲擊法標準差 S₁=2.25 ，雷達法標準差 S₂=2.2 ，超聲法標準差 S₃=2.12 ，超聲法測量的干密度數(shù)據(jù)標準差最小，其穩(wěn)定程度最高，雷達法和敲擊法穩(wěn)定性相對接近，但略低于超聲法。整體而言，3種方法所測數(shù)據(jù)標準差接近，但超聲法所測數(shù)據(jù)更加穩(wěn)定。

4結(jié)束語

本文依托實際鐵路工程項目，對鐵路工程孔道壓漿質(zhì)量控制技術(shù)及密實度檢測方法展開深入研究。在孔道壓漿質(zhì)量控制方面，從材料、設(shè)備、工藝多環(huán)節(jié)把控，確定最佳配合比、選好維護設(shè)備并嚴格控制施工工藝。在密實度檢測上，對比敲擊法、雷達法、超聲法，發(fā)現(xiàn)超聲法檢穩(wěn)定度最高，能準確對缺陷定位和定量分析，更適用于鐵路工程孔道壓漿密實度檢測，為鐵路工程建設(shè)提供有力技術(shù)支撐。

參考文獻

[1]趙林芳.橋梁預應力孔道壓漿質(zhì)量控制與檢測[J].山西建筑，2016，42（13）：169-170.

[2]周振江，帥如毅.預應力空心梁孔道壓漿施工質(zhì)量控制[J].江西建材，2014（16）：121.

[3]王波.預應力孔道壓漿質(zhì)量控制[J].大眾標準化，2020（8）：12-13.

[4]林福生，王攀，王金寶，等.鐵路路基碎石樁樁身密實度高效檢測技術(shù)[J].建筑機械化，2024，45（11）：120-124.

[5]韋國棟，趙亞斌.鐵路路基碎石樁密實度檢測設(shè)備對比研究[J].建筑機械化，2024，45（12）：107-110.