李遠(yuǎn)晨

摘 要：結(jié)合廣東多條高速公路預(yù)應(yīng)力孔道壓漿密實度檢測的現(xiàn)場情況，介紹了沖擊回波定位檢測方法、影響因素及檢測數(shù)據(jù)的處理分析方法；通過檢測數(shù)據(jù)的處理、分析，指導(dǎo)施工單位封錨壓漿、補(bǔ)漿及其他專項處理措施和建議，從而控制預(yù)應(yīng)力孔道壓漿施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：橋梁；預(yù)應(yīng)力管道；壓漿密實度；沖擊回波法；定位檢測

1 前言

目前國內(nèi)外很多機(jī)構(gòu)及研究所都對管道壓漿密實度檢測進(jìn)行了相關(guān)研究，但是各種檢測方法都具有一定的局限性，其中應(yīng)用較為成熟的電磁波雷達(dá)法和超聲波法由于受鐵皮波紋管的金屬屏蔽作用影響，并不適合應(yīng)用于孔道壓漿質(zhì)量的檢測。相對適用且最有發(fā)展前景的是沖擊回波法，相比于超聲測試法和雷達(dá)測試法，沖擊回波法信號穩(wěn)定，受鋼筋干擾小，具有一定的優(yōu)勢。

2 工程概況

作為一種新的檢測技術(shù)目前在廣東應(yīng)用于多條高速公路的橋梁預(yù)應(yīng)力管道壓漿的現(xiàn)場檢測工作中，其中某高速項目全長108公里，全線采用雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計時速100公里，設(shè)主線橋梁85座。橋梁上部結(jié)構(gòu)普遍采用預(yù)應(yīng)力梁，在后張法梁的施工過程中，預(yù)應(yīng)力管道壓漿是橋梁施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵要素之一。通過定位檢測測試數(shù)據(jù)分析管道壓漿密實度狀況，及時指出壓漿存在的問題，進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，從而控制預(yù)應(yīng)力管道壓漿施工質(zhì)量。

3 定位檢測

3.1 采用沖擊回波法

沖擊回波定位檢測法是通過瞬時力學(xué)沖擊產(chǎn)生瞬時應(yīng)力波，應(yīng)力波在結(jié)構(gòu)中傳播，當(dāng)遇到缺陷或界面時被反射，通過沖擊面與缺陷及界面間的多重反射，引起瞬時共振狀態(tài)，識別并能確定結(jié)構(gòu)是否完好無損或確定缺陷位置的方法，包括等效波速法和共振偏移法。根據(jù)在波紋管位置反射信號的有無以及底端的反射時間的長短，即可判定壓漿缺陷的有無和類型。當(dāng)孔道壓漿存在缺陷時，有：①激振的彈性波在缺陷處會產(chǎn)生反射；②激振的彈性波從底面反射回來所用的時間比壓漿密實的地方長。

3.2 測線布置

結(jié)合施工現(xiàn)場，對預(yù)制梁和現(xiàn)澆梁進(jìn)行全面的定位檢測，根據(jù)設(shè)計圖紙和施工記錄標(biāo)出孔道的位置，定位檢測測線布置：沿孔道距梁端4m內(nèi)布置測線，測點間距為20cm。因梁端存在缺陷的可能性較大，所以無論是壓漿端還是出漿端都需要布置測區(qū)，如有必要可增加測區(qū)范圍。

3.3 檢測頻率

孔道壓漿成品質(zhì)量一般在壓漿完成7天后進(jìn)行檢測，各項目檢測頻率為：每個預(yù)制梁場前2片必檢，后續(xù)生產(chǎn)的預(yù)制梁按1%的比例抽檢且不少于2片，抽查到的構(gòu)件我們根據(jù)現(xiàn)場情況對能夠檢測的孔道進(jìn)行了抽檢；現(xiàn)澆、懸澆結(jié)構(gòu)縱向預(yù)應(yīng)力孔道抽檢比例不少于5%；當(dāng)發(fā)現(xiàn)孔道壓漿質(zhì)量不合格時，加倍抽檢。

3.4 判定基準(zhǔn)

在定位檢測分析中，除了在孔道線上進(jìn)行測試外，同時也在沒有波紋管的位置沿著孔道線的方向也進(jìn)行了標(biāo)定測試。根據(jù)測試原理，沒有波紋管的地方，可以等同于波紋管孔道內(nèi)壓漿密實，即沒有波紋管的地方的反射時間，可以作為波紋管壓漿是否密實的判斷基準(zhǔn)之一。

4 定位檢測的影響因素

4.1 確定性因素

通過依托工程發(fā)現(xiàn)，大量的干擾因素會造成定位檢測準(zhǔn)確性的降低，導(dǎo)致出現(xiàn)誤判。影響因素包括隨機(jī)不確定性因素以及確定性因素。確定性影響因素可以通過大量實驗以及理論分析，把其影響精準(zhǔn)地排除。確定性因素包括以下幾類：

（1）梁、板的厚度，一般來說，當(dāng)管徑相同時，板厚越薄，沖擊回波定位檢測法的測試精度越高，這也是IEEV法的特點?；谀壳暗亩ㄎ粰z測的技術(shù)水平，在采用D50激振錘激振時，等效波速法一般要求梁、板的厚度不超過0.6m，而共振偏移法則要求管道最大埋深不超過0.6m。

（2）管道的排列，對于梁體中多排灌漿孔道，定位檢測往往只能檢測出最靠近檢測面。因此，當(dāng)有雙排管道時，盡可能從兩個側(cè)面測試。

（3）管道的位置，對角落邊界條件比較復(fù)雜的管道需要加密測點。

（4）壓漿齡期，顯然的壓漿齡期較短時，壓漿料強(qiáng)度較小，未能和混凝土梁結(jié)合為一體共同受力，其情況接近于缺陷狀態(tài)。規(guī)范對壓漿料有具體要求，必須滿足3d抗壓強(qiáng)度達(dá)到20MPa，7d抗壓強(qiáng)度達(dá)到40MPa?，F(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)部分有質(zhì)量問題的壓漿料在壓漿長達(dá)1個月的時間才能凝固硬化，甚至更長時間。

4.2 不確定性因素

除此之外，定位回波法檢測時應(yīng)考慮隨機(jī)不確定性因素。隨機(jī)因素占比越大，誤判可能性越高。這些隨機(jī)因素可以分一下三類：

（1）第一類來源為砼結(jié)構(gòu)自身的離散性，沖擊回波法頻率響應(yīng)與混凝土的波速和混凝土板的厚度有關(guān)，波速越大，頻率越大，板厚越大，頻率越小。根據(jù)公路鋼筋混凝土設(shè)計規(guī)范，不同標(biāo)號的混凝土材料強(qiáng)度本身具有一定的離散性。以C50的混凝土為例，變異系數(shù)為0.11，標(biāo)準(zhǔn)差為強(qiáng)度平均值的11%，1倍標(biāo)準(zhǔn)差范圍外即約占40%的混凝土強(qiáng)度會偏離平均值11%左右，更不用提工程施工不一定能滿足規(guī)范要求，與混凝土強(qiáng)度相關(guān)的混凝土波速也具有較大的離散性。

（2）第二類來源為激振錘沖擊脈沖及激振位置的可靠性，為了得到檢測結(jié)構(gòu)的彈性波響應(yīng)頻譜，需要在混凝土表面作用一個沖擊脈沖。理想的沖擊脈沖在時間無限小而作用力無限大的激勵。然而，在真實世界中不可能存在時間無限小而作用力無限大的情況。

（3）第三類來源為檢測設(shè)備數(shù)據(jù)采樣以及數(shù)據(jù)分析的適用性，信號采樣和處理直接影響到檢測信號的有效性，對檢測精度具有重要影響。

5 檢測結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

目前通過對廣東多條高速公路200多片預(yù)制梁以及部分現(xiàn)澆梁管道的檢測以及開孔驗證情況，發(fā)現(xiàn)檢測過程中盡管大部分的管道壓漿質(zhì)量較好，但是壓漿存在明顯缺陷的情況仍然不少，部分孔道梁端端頭處甚至完全空洞。

圖1為單個管道缺陷比例的數(shù)量分布直方圖。從圖中可以看出，大部分管道（接近80%）是飽滿的，但是有不小一部分管道的缺陷很嚴(yán)重。缺陷管道的頻率隨著缺陷比例的增大而逐漸減小，但是并沒有顯著消失，在20%的位置上仍然有不小的數(shù)值。這種管道缺陷比例的概率分布形式明顯是不對稱的，和正態(tài)分布不一致，其概率分布形式更接近于冪律分布。

6 結(jié)語

研究表明PC橋梁壓漿密實度采用的基于沖擊彈性波的檢測技術(shù)是目前最為有效的檢測方法，但它仍受諸多因素的影響，還需進(jìn)一步完善以保證檢測的精確性。對依托工程進(jìn)行管道壓漿質(zhì)量檢測，并總結(jié)了壓漿質(zhì)量的情況，提出了壓漿缺陷比例的分布屬于冪律分布的觀點。結(jié)合現(xiàn)場驗證，明確了壓漿缺陷的無損檢測方法的工程適用性及可靠性，同時，根據(jù)目前國內(nèi)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)壓漿技術(shù)規(guī)范的欠缺，針對性的編制檢測地方指南，將會對系統(tǒng)控制預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量，保證PC橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] JTG D62—2012.公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范[S].