基于沖擊回波的預(yù)制梁孔道壓漿密實(shí)度檢測(cè)

薛紅正　張會(huì)川　李現(xiàn)科

摘 要：預(yù)應(yīng)力橋梁孔道灌漿施工質(zhì)量對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性和安全性影響重大，預(yù)應(yīng)力孔道壓漿應(yīng)重視事前和事中控制，并應(yīng)檢測(cè)壓漿密實(shí)度情況。本文以某高速公路3×40 m先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土T梁為工程背景，對(duì)施工過程中T梁壓漿密實(shí)度進(jìn)行了抽檢。檢測(cè)結(jié)果表明，各管道預(yù)應(yīng)力孔道注漿均基本密實(shí)，預(yù)應(yīng)力管道壓漿控制良好。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力橋梁;孔道壓漿;密實(shí)度;抽檢

中圖分類號(hào)：U445.57文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）14-0103-03

Detection of Grouting Density of Precast Beam CHannel Based on Impact Echo

XUE Hongzheng ZHANG Huichuan LI Xianke

（Henan Lite Transportation Engineering Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450015）

Abstract： The quality of the prestressed bridge grouting construction has a significant impact on the durability and safety of the structure. The prestressed grouting of the channel should pay attention to the control before and during the event， and the density of the grouting should be tested. Taking a 3 × 40 m pre-stressed concrete pre-stressed concrete T-beam on a highway as the engineering background， a random inspection of the T-beam grouting density during the construction process was conducted in this paper. The test results showed that the grouting of the prestressed channels of each pipeline was basically dense， and the grouting control of the prestressed pipeline was good.

Keywords： prestressed bridge;grouting in tunnel;compactness;random inspection

預(yù)應(yīng)力在橋梁使用過程中長期發(fā)揮作用，預(yù)應(yīng)力張拉和壓漿施工質(zhì)量將直接影響預(yù)應(yīng)力構(gòu)件永存內(nèi)力。孔道壓漿的質(zhì)量是重要的影響因素之一，如果壓漿不密實(shí)，水和空氣的進(jìn)入使得處于高度張拉狀態(tài)的鋼絞線材料易發(fā)生腐蝕，造成有效預(yù)應(yīng)力降低;嚴(yán)重時(shí)，鋼絞線會(huì)發(fā)生斷裂，從而極大地影響橋梁的耐久性、安全性。此外，預(yù)應(yīng)力質(zhì)量缺陷還會(huì)導(dǎo)致混凝土應(yīng)力集中，進(jìn)而改變梁體的設(shè)計(jì)受力狀態(tài)，從而影響橋梁的使用壽命。預(yù)應(yīng)力孔道壓漿屬于隱蔽工程，其質(zhì)量缺陷無法像表觀缺陷一樣易于發(fā)現(xiàn)，其一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，將直接影響預(yù)應(yīng)力構(gòu)件永存內(nèi)力和耐久性。因此，預(yù)應(yīng)力孔道壓漿應(yīng)重視事前和事中控制，及時(shí)抽查檢測(cè)壓漿密實(shí)度情況，及時(shí)判別壓漿密實(shí)度，以便后續(xù)壓漿工藝的改進(jìn)和缺陷的補(bǔ)救。

1 橋梁工程概況

某高速公路大橋橋跨布置為3×40 m先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，橫橋向由5片梁組成。40 m T梁縱向預(yù)應(yīng)力采用[Φs]15.2 mm鋼絞線，拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值[fpk]=1 860 MPa，張拉控制應(yīng)力為0.75[fpk]，T梁預(yù)制混凝土強(qiáng)度達(dá)到混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的90%，且齡期不少于7 d后，方可張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。如圖1所示，單片T梁縱向布置5束15-10預(yù)應(yīng)力鋼絞線，預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用滿足《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》（GB/T 5224—2014）要求的低松弛高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絞線，鋼絞線規(guī)格為[Φs]15.2 mm，拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值[fpk]=1 860 MPa，彈性模量[Ep]=1.95×105MPa，松弛率為2.5%。預(yù)應(yīng)力錨具、夾具和連接器符合相關(guān)行業(yè)規(guī)范各項(xiàng)技術(shù)要求，預(yù)制T梁預(yù)應(yīng)力管道成孔采用金屬波紋管，鋼帶厚度不小于0.35 mm。

2 孔道壓漿的相關(guān)技術(shù)要求

設(shè)計(jì)要求預(yù)應(yīng)力鋼筋管道壓漿所用水泥漿28 d抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于50 MPa，其水膠比為0.26～0.28，為減少收縮，可通過試驗(yàn)摻入適量膨脹劑。

后張預(yù)應(yīng)力體系的管道必須具有密封性能，要求采用有良好密封性能的高密度塑料波形管，管道灌漿材料和灌漿方法要事先通過試驗(yàn)檢測(cè)，盡可能降低漿體硬化后形成的氣孔，并采用真空灌漿，必要時(shí)還應(yīng)在灌漿材料中摻入適量的阻銹劑。

預(yù)應(yīng)力孔道壓漿前，應(yīng)檢査管道暢通和滲漏情況;壓漿時(shí)，若從一端壓不通，必須及時(shí)處理，不得從另一端補(bǔ)壓代替;壓漿順序先下后上，同一管道壓漿應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，一次完成。

預(yù)應(yīng)力孔道壓漿時(shí)，應(yīng)采用真空輔助壓漿工藝，使管道內(nèi)的真空度穩(wěn)定在-0.06～-0.08 MPa。壓漿最大壓力不宜超過0.6 MPa，壓漿充盈度應(yīng)達(dá)到孔道另一端飽滿并于排氣孔排出與規(guī)定流動(dòng)度相同的漿體為止。

關(guān)閉漿口，應(yīng)保持不小于0.3～0.5 MPa的壓力不小于3～5 min，在無漏水、漏漿的情況下完成壓漿;孔道內(nèi)的結(jié)硬漿體應(yīng)飽滿、密實(shí)，充盈度應(yīng)滿足要求。

3 壓漿密實(shí)度的檢測(cè)方案

3.1 檢測(cè)方法與評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

孔道壓漿密實(shí)度的檢測(cè)采用沖擊回波的方式，通過彈性波的透過、反射等特性，人們可以對(duì)預(yù)應(yīng)力梁的孔道灌漿密實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，其間主要采用定性檢測(cè)，必要時(shí)進(jìn)行缺陷定位檢測(cè)。檢測(cè)應(yīng)在注漿材料達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后進(jìn)行。檢測(cè)前調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)，收集注漿資料、施工記錄等，了解預(yù)應(yīng)力孔道走向、注漿工藝及注漿過程中出現(xiàn)的異常情況。沖擊回波定性檢包括全長衰減法（[IEA]）、全長波速法（[IPV]）與傳遞函數(shù)法（[ITF]）。沖擊彈性波定性檢測(cè)結(jié)果以綜合注漿指數(shù)[If]來量化表達(dá)，如式（1）所示。

[If=IEA?IPV?ITF3] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

沖擊彈性波定性檢測(cè)結(jié)果以綜合注漿指數(shù)[If]進(jìn)行判斷：若綜合注漿指數(shù)[If≥0.98]時(shí)，則預(yù)應(yīng)力孔道注漿密實(shí)或基本密實(shí);若綜合注漿指數(shù)[0.90≤If<0.98]時(shí)，則預(yù)應(yīng)力孔道注漿存在缺陷;若綜合注漿指數(shù)[0.85≤If<0.90]時(shí)，則預(yù)應(yīng)力孔道注漿存在明顯缺陷;若綜合注漿指數(shù)[If<0.85]時(shí)，則預(yù)應(yīng)力孔道注漿存在嚴(yán)重缺陷。

3.2 檢測(cè)儀器設(shè)備

壓漿密實(shí)度的檢測(cè)采用預(yù)應(yīng)力混凝土梁多功能檢測(cè)儀SPC-MATS，如圖2所示。該設(shè)備主要由儀器主機(jī)、傳感器、外置放大器、激振錘、導(dǎo)向器、電纜、無線操控系統(tǒng)和配套的產(chǎn)品軟件組成，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)解析、自動(dòng)生成報(bào)告等一體化操作，能對(duì)預(yù)應(yīng)力灌漿密實(shí)度進(jìn)行快速定性測(cè)試、準(zhǔn)確定位測(cè)試和缺陷類型判別。

3.3 檢測(cè)抽查方案

目前，國家和公路行業(yè)規(guī)范對(duì)于預(yù)應(yīng)力孔道注漿檢測(cè)尚無標(biāo)準(zhǔn)，其檢測(cè)抽查數(shù)量無明確規(guī)定，河南省地方標(biāo)準(zhǔn)也尚未涵蓋該部分內(nèi)容。目前僅有山西省等個(gè)別省份對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道注漿檢測(cè)頒布了地方標(biāo)準(zhǔn)。

本項(xiàng)目參照山西省在2016年1月30日實(shí)施的地方標(biāo)準(zhǔn)《橋梁預(yù)應(yīng)力孔道注漿密實(shí)性無損檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》（DB 14/T 1109—2015）[1]，并結(jié)合項(xiàng)目具體情況，確定如下抽查方案。一是對(duì)于裝配式預(yù)應(yīng)力T梁橋，抽檢梁數(shù)不少于總數(shù)的10%，單跨抽查數(shù)量不少于1片，且抽檢總數(shù)不少于3片，每片受檢T梁的預(yù)應(yīng)力孔道100%進(jìn)行檢測(cè)。二是當(dāng)以綜合注漿指數(shù)[If]判定注漿密實(shí)性等級(jí)Ⅳ、Ⅴ類占孔道抽檢總數(shù)50%及以上時(shí)，應(yīng)采用定性法雙倍抽檢;若仍出現(xiàn)上述情況時(shí)，則應(yīng)全檢。三是檢測(cè)預(yù)應(yīng)力T梁及預(yù)應(yīng)力管道應(yīng)采用隨機(jī)方式抽取，當(dāng)有下列情況之一時(shí)，應(yīng)優(yōu)先抽檢：注漿過程中注漿機(jī)出現(xiàn)故障或注漿材料發(fā)生初凝;注漿過程中發(fā)生堵塞;曲率半徑較小;其他認(rèn)為有必要檢測(cè)的情況。

4 壓漿密實(shí)度抽檢結(jié)果分析

按照抽檢方案，施工過程中對(duì)該橋1-3#、2-1#和3-5#T梁進(jìn)行了壓漿密實(shí)度抽檢[2-3]，檢測(cè)結(jié)果表明，各管道綜合注漿指數(shù)[If]均大于0.98，預(yù)應(yīng)力孔道注漿均基本密實(shí)，預(yù)應(yīng)力管道壓漿控制良好。以3-5#T梁為例，各管道檢測(cè)結(jié)果如表1所示;以3-5#T梁N1B管道為例，測(cè)試波形示意圖如圖3所示，解析測(cè)試結(jié)果圖示如圖4所示。

5 結(jié)論

預(yù)應(yīng)力混凝土橋是最常見的橋梁形式，預(yù)應(yīng)力的有效性和耐久性對(duì)橋梁的正常使用性能、安全性影響重大[4-5]。提高預(yù)應(yīng)力橋梁孔道灌漿施工質(zhì)量，對(duì)延長橋梁使用壽命和結(jié)構(gòu)安全具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。本文以某高速公路3×40 m先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土T梁為工程背景，對(duì)預(yù)制施工過程中T梁壓漿密實(shí)度情況進(jìn)行了抽檢，檢測(cè)結(jié)果表明，各管道預(yù)應(yīng)力孔道注漿均基本密實(shí)，預(yù)應(yīng)力管道壓漿控制良好。

參考文獻(xiàn)：

[1]山西省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.橋梁預(yù)應(yīng)力孔道注漿密實(shí)性無損檢測(cè)技術(shù)規(guī)程：DB 14/T 1109—2015[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015.

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