錨桿無損檢測在高速公路隧道中的分析與應用

宋思雨

摘 要：目前錨桿支護已成為我國巖土工程加固的重要方法，基于一維彈性波理論的錨桿無損檢測可以有效豐富我國的錨桿錨固質量檢測方法，且具有操作簡單方便，結果準確可靠的優點。本人主要對錨桿無損檢測在高速公路隧道中的分析與應用進行了深入分析和探討。

關鍵詞：錨桿無損檢測；高速公路隧道；分析與應用

中圖分類號：U455.7+1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）09-0121-01

目前在我國的隧道開挖支護等一些施工工藝中，錨桿支護是我們最常用的支護方式之一。錨桿施工到巖土體內，可以與巖土體形成一個新的復合體，這就促使巖土體自身的承載能力得到有效的增強，可見其施工質量對整個隧道的安全正常使用意義重大。“拉拔法”是我們對錨桿檢測的傳統的方法，本身具有一些缺點。如拉拔不僅屬于破壞性試驗，而且操作也比較麻煩，又無法實現我們對隧道拱頂的錨桿拉拔。如果我們采用基于一維彈性波理論的錨桿無損檢測，就可以有效解決上述問題，而且其本身的優點也較多，如操作方便，方便我們在隧道內的任意位置進項有效的檢測，還對施工進度沒有影響。

1 錨桿無損檢測的方法及原理

1.1 檢測方法

當前我們對錨桿無損的檢測方法較多。我們根據螺紋鋼筋本身具有比較均勻的介質，而且速度也比較穩定的優點，可以通過把發射裝置和接收轉化器安放在錨桿螺紋鋼筋的外露端來有效進行檢測。我們采用這種檢測方法一方面可以獲得比較穩定的信號，確保我們比較簡單地得到我們想要的結果；另一方面可以大大提高檢測結果的準確性及精度，因此我們當前對錨桿無損檢測會經常使用這種方法。

我們在錨固系統質量無損檢測中一般采用聲脈沖反射波法。主要是通過對錨頭頂面施以軸向瞬時沖擊力或施以一沖量來激發錨桿，確保聲脈沖可以在所檢測的介質中進行傳播，還需要通過接收換能器來對反射的加速度信號進行有效接收。當聲波在介質中傳播之后，就會將攜帶有關介質材料性能、內部結構及其組成的信息來準確測定相關聲學參數的大小及變化。最終我們能夠對介質的性能、內部結構及其組成情況進行科學推斷。

1.2 彈性波傳播機理與桿系波速

彈性波在工程錨桿中傳播時，彈性波的能量分成了兩部分向前傳播，一部分沿錨桿傳播，其頻率較高，但衰減較快；另一部分沿錨固體傳播，其頻率較低，能量衰減較慢，最后經桿底或缺陷反射到傳感器，被接收的是經錨桿和錨固體傳播的混合波，混合波的速度高于錨固介質，低于錨桿。按照彈性波在粘滯彈性介質中傳播的理論，傳播速度不僅取決于材料的力學性質，還與彈性波的頻率有關。所以，錨桿的桿體波速與桿系波速是不同的，一般桿體波速高于桿系波速，波速差異的因素與聲波波長、錨桿直徑、膠粘物厚度、膠粘物波速及聲波尺度效應等有關。因此錨桿長度計算時采用的波速平均值應考慮密實度的影響。由于桿系平均波速受多方面因素的影響，尚無法準確地確定與密實度的關系，但在實際檢測工作中應考慮桿長檢測精度與密實度有關。

2 錨桿錨固質量評價

2.1 錨桿長度

錨桿桿體的長度要≤50厘米，且要≥設計長度的95%，只有符合這兩者，錨桿的長度才達標。

2.2 錨固密實度評價

關于錨固密實度的計算可通過兩個條件：第一，若是錨固體的空漿段嚴重的話，那么可以憑借其長度得出其密實度；第二，可以根據反射波與入射波的能量對比情況，得到其密實度。

3 隧道錨桿無損檢測的波形分析

3.1 自由錨桿分析

錨桿處于空氣中被稱為自由錨桿，彈性波振動能量是不能投射到空氣中的，而是反射到錨桿的頭部和底部，這樣的話產生的能量降低的速度會慢，底端反射的波和入射波有著一樣的相位，并且波形也類似。在放置在倉庫中的施工材料，對Φ22藥卷錨桿和Φ25中空注漿錨桿這兩種類型的錨桿在自由狀態下進行了測試，錨桿底部的反射信號很顯眼，并且幅值要比入射信號大，同時在后續波形中也很清楚地看到2次、3次的桿底反射信號。

3.2 錨固質量好的錨桿

錨桿施工后，如果其質量好的話，那么桿體和漿液膠之間有著很好的粘接，并且勻稱，注漿密實度超過九成。通過實際測試，得到的波形屬于入射波，并且能量消減得很快，然而底部的反射比較弱，甚至是沒有，頻譜集中并且是單峰的。

3.3 錨固欠密實的錨桿

錨桿施工后，若是漿液不合格的話會導致錨固的強度比較低，但是不會出現空漿的情況，通常注漿的密實度為75%～90%。通過實際測試，波屬于入射波，并且能量能量減退得比較快，同時往往會有底部反射，并且比較清楚，另外底部反射類似與入射波，并且幅值比較大。

3.4 存在空漿缺陷的錨桿

在錨桿的施工過程中，在注漿的時候有時會發生空漿、漏漿的現象，這導致錨固有些地方是空洞或是密實度不行。在缺陷部位截面面積減小，致使波的阻抗能力下降，而入射波在這一界面會形成反射波，反射波幅值的變化情況與缺陷的大小相關。

4 錨桿無損檢測中需要注意的問題

（1）進行測試之前一定要盡可能收集的資料要多，這樣能夠關于隧道能夠更加深入地了解掌握其地質狀況、錨桿屬于什么型的及施工工藝等等；（2）在對錨桿進行測試之前，首先需要對處于自由情況下的錨桿進行測試，這樣做是為了掌握這種狀態下錨桿在應力波的傳播速度使多少；（3）錨桿露在外邊的長度不能太長，一定要保證其頭部的干凈、平正整齊，并且頭部與傳感器一定要粘結實，并且兩者是垂直的關系；（4）檢測的時候切不能建設施工，這樣做是為了防止產生噪音影響；（5）了解掌握實測信號，并且對波速受錨固密實情況的影響如何要考慮進去，同時還要綜合幅值、合聲時、頻譜等等，這樣解譯出來的情況更加真實牢固。

5 結語

綜上所述，隨著經濟的發展，交通運輸事業的不斷發展，這帶動了高速公路建設規模的日益壯大，但與此同時在公路建設中使用的傳統的錨桿檢測方法過于單一的情況，而解決這一問題，采用隧道錨桿無損檢測。因此本文以錨桿無損檢測應用在高速公路中的相關情況進行了論述，希望能夠更好地了解該項技術，從而更好地發揮其在高速公路建設中的作用，更好地帶動這一行業的發展。

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