某桥混凝土浇筑密实度研究与分析

2020-08-06

四川水泥 2020年8期

（河南省交通科学技术研究院有限公司，河南郑州 450006）

1 工程概况

某桥设计荷载等级：公路—Ⅱ级；地震峰值加速度为0.05g，对应地震基本烈度Ⅵ度。桥面总宽度为0.5 m（护栏）+3.5 m（行车道）+0.5 m（护栏）。上部结构型式为30+40+30m 预应力混凝土箱梁，箱梁为现浇预应力结构连续，单箱单室；箱梁混凝土设计强度：C50。桥梁下部结构桥台采用墩柱式桥台，钻孔灌注桩基础，桥墩采用柱式墩、承台接钻孔灌注桩基础。桥梁预制完成后发现梁体腹板线性较差，有胀模现象、且局部麻面，需进一步了解混凝土浇筑质量，通过雷达对其密实性进行检测。

2 检测原理

雷达是利用高频电磁脉冲波的反射来探测介质层位或目的体，它通过发射天线向需要探测的目的介质发射高频宽带短脉冲电磁波，此电磁波经过不同介质层位或目的体反射后返回，为接收天线所接收。电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电性质及几何形态的变化而变化。因此，根据接收到波的旅行时间、幅度与波形等资料，可探测介质的结构、构造及目标体的埋藏深度等。

3 检测仪器与方法

根据桥梁结构外观状况及检测部位，采用两种方法进行检测：

（1）对外观较好的箱梁腹板中线以上的部分采用剖面法进行检测，检测仪器采用美国地球物理测量系统（GSSI）公司的TerraSIRch SIR-3000 探地雷达系统（见图3-1），配置频率为1.5GHz 和900MHz 的高频地面耦合天线，本项目选择1.5GHz。该探地雷达在标定有效期内，各项参数满足相关规程要求。侧线布置在距腹板与翼缘交接处向下分别20cm 和40cm 处两道。

图3-1 TerraSIRch SIR-3000 探地雷达主机和配套1.5GHz、900MHz 天线

（2）对表面较差腹板中线以下的部分采用较精确的空间扫描法进行检测，检测仪器采用德国喜利得（hilti）公司生产的Ps1000 混凝土探测仪（如图3-2），该仪器能精确测试以60cm×60cm 或者120cm×120cm 为一幅图（本项目采用60cm×60cm 大小图幅），深30cm 范围内混凝土内钢筋分布、预应力分布、保护层厚度、金属非金属构件位置以及混凝土浇筑密实度、空洞等缺陷，并可三维显示，图像直观，若多幅图相连能大面积反映混凝土密实度、空洞等浇筑质量问题，但此法检测时间较长。

图3-2 hilti ps1000 混凝土探测仪（透视仪）

4 试验结果与分析

方法（1）和方法（2）数据处理分别采用专用配套后处理软件RADAN和PROFIS PS 1000。处理流程相似，基本为现场检测数据经导出后，先后经水平刻度调整，叠加、抽道、加密，地面反射波信号位置确定，信号延时信息调整，设置和修改介电常数，信号振幅增益调整，水平相关分析，消除雪花噪音干扰，水平叠加，背景去除，滤波等处理，最后输出成图。

软件RADAN 成果解释采用界面追踪的解释方法，在色谱图和波列图中判断混凝土层的回波信号，根据回波相位追踪同相轴即反射界面，判断混凝土层厚度及缺陷。PROFIS PS 1000 成果解释采用标准方法输出2D 和3D 图形，直接判断混凝土密实度、空洞等浇筑质量缺陷位置及大小。

4.1 剖面法

根据抽检位置混凝土表面状况及雷达色谱图，图4-1 为箱梁左腹板6.5m处，图4-2 为箱梁左腹板4.0m 处，图4-3 为箱梁右腹板2.7m 处等几个位置进行验证后，得出如下结论：梁体腹板测线布置靠近翼缘附近，该处混凝土表观质量较好，钢筋保护层基本在5cm 附近，局部胀模位置接近10cm。雷达成果图中，没有发现明显的异常体回波反射信号，未发现混凝土内部有明显较大的空洞，推断混凝土浇筑的完整性和密实性基本较好。

图4-1 箱梁左腹板6.5m 处雷达色谱图

图4-2 箱梁左腹板4.0m 处雷达色谱图

图4-3 箱梁右腹板2.7m 处雷达色谱图

4.2 空间法

根据抽检位置混凝土表面状况及雷达2D、3D 标准图分析结果，得出如下结论：梁体腹板测点布置距底板较近，该处混凝土表观质量较靠近翼缘板位置差，均匀性较差，局部有明显蜂窝、麻面现象。雷达成果图中，图4-4为左腹板6.5m 位置混凝土内深200mm 附近有不规则的空洞，大小约5～15mm。由于检测成果的准确性会受到现场工作条件、介电常数率定误差等因素的影响，造成检测结果存在不同程度的误差，建议结合设计、施工、监理等技术资料和采用其他方法对检测结果进行验证。