李偉然

（重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院 重慶市 400074）

預(yù)應(yīng)力構(gòu)件管道灌漿施工質(zhì)量監(jiān)控與檢測(cè)技術(shù)探析

李偉然

（重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院 重慶市 400074）

結(jié)合云南某橋梁實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，就國(guó)內(nèi)混凝土橋梁后張法預(yù)應(yīng)力管道灌漿及其密實(shí)度檢測(cè)原理進(jìn)行了闡述，介紹了了基于彈性波測(cè)試法的綜合檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

預(yù)應(yīng)力管道灌漿；無(wú)損檢測(cè)；彈性波

0 引言

目前預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁在我國(guó)橋梁建設(shè)中占主導(dǎo)地位，混凝土橋梁由預(yù)應(yīng)力損失引起的結(jié)構(gòu)加速劣化和承載力降低的問(wèn)題嚴(yán)重，且可能造成施工張拉過(guò)程中的梁體崩塌，所以在施工過(guò)程中應(yīng)盡量減少應(yīng)力值損失。施加預(yù)應(yīng)力常用的有先張法和后張法，且在常用的后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁的制作中，管道灌漿密實(shí)度的質(zhì)量保證是非常重要的。在橋梁建設(shè)中，后張法預(yù)應(yīng)力管道壓漿不密實(shí)的問(wèn)題早在多年前就受到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注，在眾多橋梁安全事故中導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼筋銹蝕的主要原因就是孔道壓漿不密實(shí)，因此采用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的管道灌漿質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)結(jié)構(gòu)質(zhì)量評(píng)價(jià)有重要意義。

結(jié)合實(shí)際預(yù)應(yīng)力橋梁施工過(guò)程，就張拉灌漿質(zhì)量檢測(cè)論述如下。

1 施工方法

在預(yù)應(yīng)力張拉完成后，施工人員將多余鋼絞線切除，保證外露鋼絞線在30mm以內(nèi)，通過(guò)無(wú)收縮性質(zhì)的水泥砂漿進(jìn)行封錨，封錨后等24至48小時(shí)進(jìn)行灌漿，此方法施工較快，應(yīng)用廣泛。若預(yù)應(yīng)力孔道壓漿不密實(shí)，預(yù)應(yīng)力筋在高拉應(yīng)力狀態(tài)下會(huì)加速銹蝕，且質(zhì)量缺陷的預(yù)應(yīng)力鋼筋存會(huì)使混凝土應(yīng)力集中，改變梁體受力狀態(tài)，影響橋梁的使用壽命。相比傳統(tǒng)壓漿技術(shù)，真空灌漿技術(shù)可以更好的保證預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量。真空灌漿是指在壓漿之前，施工人員要采用真空泵在管道端部抽空，使管道形成-0.1MPa的真空度，之后將水泥漿注入到管道內(nèi)，直到灌滿。此方法具有較好的密實(shí)性，可以很好的保持漿體的流動(dòng)性使水泥充滿管道，灌漿機(jī)灌漿時(shí)可將管道內(nèi)氣泡清除，且由于負(fù)壓狀態(tài)，漿體流動(dòng)很快，不會(huì)受到空氣的影響，大大縮短了灌漿時(shí)間，保證了管內(nèi)漿體稠度均衡，提升了漿體的密實(shí)度及強(qiáng)度。

2 檢測(cè)技術(shù)

為確保灌漿質(zhì)量，灌漿結(jié)束后采用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)預(yù)應(yīng)力管道進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)客觀評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)安全有重要意義。目前我國(guó)使用較為廣泛的是沖擊彈性波法。沖擊彈性波法于1992年首次用于預(yù)應(yīng)力管道檢測(cè)，運(yùn)用沖擊回波譜圖，能大概評(píng)測(cè)孔道內(nèi)的壓漿清情況。沖擊彈性法是利用錨索兩端露出的鋼絞線進(jìn)行測(cè)試，在梁的一端進(jìn)行激振，通過(guò)檢測(cè)激振信號(hào)在缺陷區(qū)域的重復(fù)反射來(lái)測(cè)試灌漿密實(shí)度的，若孔道灌漿不密實(shí)，激振信號(hào)會(huì)在缺陷處重復(fù)反射，使得波速降低，出現(xiàn)較為明顯的反射信號(hào)。

2.1定性測(cè)試

彈性波定性測(cè)試包括全長(zhǎng)衰減法（FLEA）、全長(zhǎng)波速法（FLPV）和傳遞函數(shù)法（PFTF）。測(cè)試通過(guò)在錨索梁端露出的鋼絞線激振與受信，對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道全體進(jìn)行定性測(cè)試，檢測(cè)原理圖如圖1所示。

圖1 管道灌漿密實(shí)度檢測(cè)原理示意圖

全長(zhǎng)衰減法（FLEA）在孔道灌漿密實(shí)度較低的情況下，能量散逸較少，衰減較小，振幅比大，對(duì)灌漿缺陷較為敏感，但是測(cè)試結(jié)果離散性較大；全長(zhǎng)波速法（FLPV）通過(guò)測(cè)試彈性波通過(guò)錨索的傳播時(shí)間，并結(jié)合錨索的距離計(jì)算出彈性波經(jīng)過(guò)錨索的波速，通過(guò)波速的變化來(lái)判斷預(yù)應(yīng)力管道灌漿密實(shí)度，其優(yōu)點(diǎn)是測(cè)試結(jié)果較為穩(wěn)定，適合測(cè)試大范圍缺陷，但測(cè)試原理不嚴(yán)密，對(duì)缺陷不敏感；傳遞函數(shù)法（PFTF）是在預(yù)應(yīng)力梁一端激振，如果接收端存在不密實(shí)情況，會(huì)產(chǎn)生高頻振蕩，可判定錨頭兩端附近（約0.5m）的缺陷情況，其缺點(diǎn)是測(cè)試范圍小。

為了較好的準(zhǔn)確測(cè)試預(yù)應(yīng)力梁管道（兩端錨頭露出）的灌漿缺陷，采用彈性波反射法、彈性波定性測(cè)試法、沖擊回波定位測(cè)試法進(jìn)行綜合檢測(cè)，此方法可以細(xì)致的對(duì)梁體孔道內(nèi)整體灌漿密實(shí)性、小范圍不密實(shí)區(qū)、孔道沁水等缺陷進(jìn)行較全面的檢測(cè)。

為了量化灌漿質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果，引入基于FLEA、FLPV、PFTF的反映灌漿密實(shí)度的灌漿指數(shù)If，If=1時(shí)灌漿完全飽滿，If=0未灌漿。If是根據(jù)基準(zhǔn)值自動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算的，If指數(shù)越高，說(shuō)明預(yù)應(yīng)力管道越飽滿，預(yù)應(yīng)力束與主梁的結(jié)合程度也越好，若If低于0.8，則說(shuō)明灌漿質(zhì)量差，可能出現(xiàn)空隙。灌漿空隙一般出現(xiàn)在波紋管頂部，需采用定位測(cè)試并根據(jù)掃描結(jié)果判定是否需要在管道上方打孔補(bǔ)漿。

2.2定位測(cè)試

定位測(cè)試采用沖擊回波，沿管道上方或側(cè)方，以掃描形式連續(xù)測(cè)試，通過(guò)反射信號(hào)的特性測(cè)試管道內(nèi)灌漿的狀況。根據(jù)彈性波定性測(cè)試的結(jié)果，再利用沖擊回波等效波速法(IEEV)對(duì)有缺陷的管道灌漿進(jìn)行定位測(cè)試。IEEV法利用在波紋管上部激振時(shí)，根據(jù)回波的反射特性來(lái)判斷缺陷的具體位置。當(dāng)管道灌漿存在缺陷時(shí)，激振的回波在缺陷處會(huì)產(chǎn)生反射，激振的回波從梁底部反射回來(lái)所用的時(shí)間比灌漿密實(shí)的地方長(zhǎng)，即比用梁長(zhǎng)得到的等效波速慢。

定位精確檢測(cè)結(jié)果可出現(xiàn)密實(shí)、松散、空洞型三種灌漿類型，如圖2所示。

圖2 管道灌漿密實(shí)度檢測(cè)結(jié)果示意圖

（1）密實(shí)型：漿體健全，灌漿密實(shí)；（2）松散型：漿體強(qiáng)度偏低，或漿體有蜂窩狀細(xì)小氣泡，與鋼絞線有不接觸，但仍具有連續(xù)性，對(duì)鋼絞線起到一定的保護(hù)最用，此類缺陷一般不處理；（3）空洞型：漿體中有空洞，空洞缺陷類型需要二次灌漿。根據(jù)具體情況由相關(guān)單位提出補(bǔ)救措施，通過(guò)復(fù)測(cè)合格后可正常使用。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，預(yù)應(yīng)力灌漿檢測(cè)技術(shù)是非常重要的工作，會(huì)直接影響到橋梁的安全問(wèn)題。采用多種方法綜合測(cè)試灌漿質(zhì)量是較有發(fā)展前途的，但能全數(shù)、全面的檢測(cè)預(yù)應(yīng)力管道灌漿只是理想的，即目前的檢測(cè)技術(shù)來(lái)看，施工噪聲等人為因素會(huì)干擾彈性波的激振與受信，對(duì)無(wú)損檢測(cè)結(jié)果影響較大，有時(shí)難以獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，而這種干擾是無(wú)法避免的。另外檢測(cè)設(shè)備連接較為繁瑣，大型橋梁預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量較多，測(cè)試效率不高。所以不受干擾，可移動(dòng)、非接觸式檢測(cè)是該檢測(cè)工藝未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)之一。

[1]吳佳曄,楊超,季文洪,劉秀娟,魏永高.預(yù)應(yīng)力管道灌漿質(zhì)量檢測(cè)方法的現(xiàn)狀和進(jìn)展[J].四川理工學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2010,23(5)：500-503

[2]高速公路橋梁連續(xù)箱梁預(yù)應(yīng)力管道的灌漿施工探析[J]. 何瑞青,饒利明.交通標(biāo)準(zhǔn)化,2013(12)：80-82

[3] 劉臺(tái)喜.市政橋梁預(yù)應(yīng)力管道灌漿施工技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)分析[J].四川水泥,2016(04)

[4]韓石.智能壓漿及基于沖擊彈性波檢測(cè)工藝在德香高速公路中的應(yīng)用.中國(guó)公路學(xué)會(huì)養(yǎng)護(hù)與管理分會(huì)第六屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下卷）,2016

U445.57

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1007-6344（2017）05-0251-01

李偉然 男（1993-）碩士 重慶交通大學(xué)