预应力桥梁波纹管注浆质量检测方法分析

宋继贤

（甘肃智通科技工程检测咨询有限公司，甘肃兰州 730050）

0 引言

现阶段，基于弹性波的检测方法中主要分为冲击回波法以及全长检测法两种，冲击回波检测法的优势在于便携性较好、操作简便，正逐渐成为工程无损检测技术的主流形式之一。然而冲击回波法虽然具备较大优势，但是在长度以及厚度方面具有一定局限性，在检测距离较长或较厚的情况下辩识性会受到一定削弱，如果采用单面或双面单点形式进行采样检测会导致监测工作量大幅提升。而基于弹性波的全长检测技术可以一次完成检测工作，在实际应用过程中需要首先利用设备从孔道锚具一段发生弹性波，利用接收设备在另一端采集弹性波数据，以此实现一次完成对整个孔道注浆密实度的检测，该技术被广泛应用于预应力桥梁孔道注浆检测工作之中，并且检测精准度与效率相较其他方法要高。

1 全长检测法波纹管注浆质量检测成效试验设计

1.1 试验仪器选择

本次试验中，技术人员选择JL-BPAC(A)型检测仪作为试验设备。该设备是一种专门设计应用对桥梁孔道注浆质量进行检测的智能化设备。该仪器的震源主要来自于安置在设备前端的超磁致弹性震源，仪器实际使用方法为首先将震源设备以及信号接受设备分别固定在待检测物体两端，随后启动仪器，利用设置在仪器前端震源产生弹性波，同时在接收端采集弹性波信号，最终实现检测目的。在实际开展检测工作过程中，通常需要对每个孔道重复进行三次检测，并横向对比三次检测结果并依据辨识度对最终检测波形进行抉择，随后利用设备系统自带数据处理软件即可实现对灌浆质量的检测[1]。

1.2 试验器材选择

本次试验，技术人员设计并制造了尺寸为3.0m×0.6m×1.2m 的实验桥梁，桥梁制造过程中采用钢筋、混凝土材料分别为直径尺寸为16mm 的钢筋以及标号为C50的混凝土材料。采用规格为φ70mm 的高密度聚乙烯塑料波纹管。

1.3 试验缺陷设计

本次试验目的为对塑料波纹管注浆施工质量监测中全长检测法的应用可行性进行探究。为实现探究目标，本次试验共设置4 个孔道进行对比试验，为方便识别与后续分析阐述，分别标号为1、2、3、4，分别进行灌浆作业，同时设置一定缺陷，具体如下所示：1号设置连续密实区以及连续空洞区分别为0.9m以及2.1m，缺陷占总长度比例为70%；2 号设置连续密实区以及连续空洞区分别为1.2m 以及1.8m，缺陷占总长度比例为60%；3 号设置连续密实区以及连续空洞区分别为1.5m 以及1.5m，缺陷占总长度比例为50%；4 号设置连续密实区以及连续空洞区分别为1.8m以及1.2m，缺陷占总长度比例为40%。

2 试验结果分析

2.1 波形起跳点特征及变化特征

从本质层面分析，波形起跳点即是在波形离开平衡位置开始向垂直方向变动后所产生的临界点。其主要价值在于技术人员可以通过对该点在波形图中的起跳位置进行分析活动孔道检测速度。通常情况下，起跳点临近波形图左侧且升势较小的情况下，可判定检测速度较高，由此可分析出检测目标注浆质量未能达到预期要求。同时，通过对起跳点斜率进行分析还可以实现对测试孔道长度进行判断，主要原因在于起跳点斜率与测试孔道长度之间成负相关关系，斜率会随着测试距离降低而提升。同时，在测试孔道距离相等的情况下，注浆效果可以通过斜率反映，斜率越低表示注浆质量越好[2]。其主要原因在于测试孔道距离长或是注浆质量好的条件下，波传播过程中能量衰减相对较大，而起跳点的位置相对变化幅度可以忽略不计，在此情况影响下，后续波虽然会继续叠加但是受能量损失影响，在波形上的反映即为波形振幅大幅降低。

除此以外，通过对波形变化特征进行分析可以实现对孔道情况了解，具体操作为在波形呈现出较为紧密的条件下，整体频率呈现出较高的状态，此时孔道内注浆质量也相对较差，反之，注浆质量建好。

2.2 试验孔道波形分析

通过实际试验，技术人员获取1、2、3、4号孔道的检测波形图，并得出以下几项结论：第一，技术人员在对1 号孔道波形图分析过后测得起跳点波速值为5010m/s，同时在检测过程中未检测到切波现象，波形整体振幅变化程度较少且频率较高；第二，技术人员在对2 号孔道波形图进行分析后测得起跳点波速值为4737m/s，同样未检测出切波现象，首波振幅较小，波形分析中发现高频信号；第三，技术人员在对3号孔道波形图进行分析后测得起跳点波速值为4646m/s，从波形层面分析可知首波振幅呈现出相对较小的情况，且从整体波形分析，存在较多小振幅波形信号；第四，技术人员在对4 号孔道波形图进行分析后得出结论，该孔道波形起跳点速度为4563m/s，同时在检测过程中技术人员发现首波周期相对较长，且中部波形表现出较为明显的紊乱状态。

为确保试验结果可靠性，技术人员采用同种缺陷设置以及技术，利用金属波纹孔管进行对照试验，所得结果与塑料波纹孔管波形相近，由此可见全长检测法在塑料波纹孔管注浆质量检测方面具有使用价值。

2.3 饱满度分析

考虑到弹性波传播受混凝土龄期、密实程度等因素的影响较大，因此，在混凝土材料之中，弹性波传播速度呈现出不固定的浮动状态，即不存在速度定值。根据大量工程经验以及实验研究结果分析可知，28 天龄期条件下，C40、C50 混凝土中的弹性波传输速度存在一定差异，经测算分别为3800m/s 以及4300m/s。此数值来源于现场浇筑混凝土，在实验室测定中，C50 混凝土的弹性波传播速度可以达到4600m/s，此外，经过实际测量可知，弹性波在钢绞线中的传输速度最快，峰值速度可超过5000m/s。由此，技术人员在实际对孔道注浆密实度进行分析过程中可以利用波速关系开展相关工作，所用公式如公式（1）所示。

其中，D 表示孔道内注浆饱满度；Cb、Ct、Cm分别表示弹性波在钢绞线、混凝土、注浆体中的波速，单位为m/s；α表示检测刚度系数。

技术人员在经过实际检测后，通过对检测所得结果与试验设置缺陷进行横向对比后可见，在塑料波纹管注浆质量检测工作中，利用全长检测法可以获得准确的结果，基本可以检测出目标注浆质量实际情况。此外，在实际进行试验过程中，在检测目标注浆密实度在50%以下，注浆缺陷极为严重的情况下，全长检测法的检测精准度极高，具有较强的应用意义。

3 总结

综上所述，考虑到注浆质量对预应力桥梁施工质量的影响，加强对塑料波纹管注浆质量检测技术的研究具有重要意义。本文对全长检测法的应用特点进行概述，并对检测有效性进行试验分析，最终所得结果可知，全长检测法具有较强的可行性以及应用价值。