水利工程中无损检测技术应用研究

2022-12-07廖文强

大众标准化 2022年21期

关键词：探地锚杆水利工程

廖文强

（广东建科源胜工程检测有限公司，广东东莞 523000）

1 无损检测技术在水利工程中的具体应用

1.1 超声波技术的原理和应用

1.1.1 技术原理

高压电晶体具有较高的振荡频率，通过高压电晶体振荡过程中产生的压电效应，形成一定规模的机械振动，并利用电波信号向外传输这一振动频率，即可实现水利工程的超声波无损检测，无损检测技术具有较高的环境适应能力，应用范围广，且检测成本低，可以有效提高水利工程的质量检测效率。同时当超声波接触到非金属材料或混凝土材料时，其频率会在21~501 kHz之间出现一定程度的波动，在接触到对机械振动较为敏感的材料时，超声波频率会明显升高，利用超声波检测技术，检测人员可以对水利工程的施工材料进行大致判断，并对其结构特征进行相应分析，以确定合适的施工技术指标。

1.1.2 具体应用

超声波无损检测技术主要应用于水利工程混凝土结构质量检测，检测人员须根据混凝土结构截面大小选取合适的检测方式。当混凝土结构的截面过大时，检测人员只能在混凝土侧面安置一个探头，因此一般选用单面检测法，以降低检测难度。当混凝土结构截面相对较小时，则可选用双面探测法，在混凝土结构两侧安置多个探头，以提高检测结果的精确性。在超声波无损检测技术的应用过程中，检测人员须以混凝土结构的侧面大小为范围，持续移动发射探头和接收探头，严格控制移动速度，保证探头移动的同步性，保证检测获取的混凝土声波参数符合实际，确保检测工作的完整性。检测效果图如图1所示。

1.2 探地雷达检测技术的原理和应用

1.2.1 技术原理

检测人员通过发射天线向水利工程地基结构发射高频电磁脉冲，待电磁波进入地基结构后，会继续向周围传播，在传播过程中若电磁波接触到具有明显分界性质的土壤结构时出现散射或反射现象，以供检测人员分析。合理搭建探地雷达检测系统，可以提高反射波的接收效率，并对接受时间、反射时长等重要数据进行详细记录，通过对不同地基结构的电磁波往返时长进行分析，结合探地雷达检测系统的运行状态，检测人员对就可以对水利工程地基结构、土壤地质条件等因素进行深入研究，以此提高水利工程的施工效率和施工质量。

1.2.2 具体应用

为保证探地雷达无损检测技术的有效应用，检测人员须在对地基结构进行区域划分，按照区域面积进行测线布置工作。为提高反射波的接收效率，检测人员应根据地基结构特点科学选择探地雷达设备，搭建信息传输通道，确保探地雷达检测系统能够持续稳定地接收到检测数据；为保证检测数据的真实性，检测人员要合理控制地基结构与雷达天线之间的距离，保证探地雷达能够紧贴测线进行移动，从而提高高频电磁脉冲信号的覆盖范围，并且能够有效提高接收天线的数据采集精度，通过探地雷达系统将采集到的脉冲信号转换为数字信号，利用三维建模技术进行相应处理，检测人员即可对水利工程地基结构的剖面图进行有效分析。

1.3 回弹检测技术的原理和应用

1.3.1 技术原理

回弹无损检测技术主要是通过对回弹仪的弹簧施加一定压力，使其发生弹性形变，利用其变形过程中产生的弹性势能对重锤造成一定程度的冲击，以保证传力杆在一定速率下对混凝土结构进行持续性撞击，结合传力杆撞击过程中弹簧的位移距离，检测人员就可对混凝土结构的强度进行精确分析。

1.3.2 具体应用

通过技术分析得出，当保护层的厚度超过20 mm且混凝土直径为4~6 mm时，混凝土回弹值较低，为了避免回弹值对混凝土检测结果的影响，须根据图纸或采用混凝土保护层测定仪来精确定位保护层内直径较大的混凝土块位置。在利用回弹无损检测法进行水利工程混凝土结构强度检测工作时，须及时清理混凝土结构表面的杂质，并尽量选用外表光滑、结构平整的混凝土进行检测工作，避免杂质、平滑度等因素对混凝土回弹值的测量结果造成影响。同时在实际检测过程中，检测人员须确保回弹仪铅垂线与混凝土结构的水平轴线相互垂直，并通过缓慢按压等方式检测弹簧质量，避免回弹过程中弹簧变形程度过大，导致传力杆压力突增引起混凝土结构破损。同时在对混凝土材料进行回弹检测时，若混凝土结构表面存在轻微破损导致钢筋外露，则须保证传力杆下落点与钢筋之间的距离不得小于0.03 m，以防混凝土表面开裂。为保证混凝土回弹检测结果的准确性，检测人员应分点分区域对混凝土样品进行多次测量，并记录混凝土材料的平均回弹值

1.4 锚杆无损检测技术

1.4.1 技术原理

锚杆无损检测方法被广泛应用水利工程锚固弹性质量检测工作当中，在应用锚杆无损检测技术时，技术人员须在锚杆螺纹钢裸露位置安装收发换能器，并在裸露端涂抹适量黄油膏以确保换能器与螺纹钢连接紧密紧，保证换定位器能够精准测量相关数据。检测人员沿锚杆螺纹钢裸露位置发射声频应力波，应力波穿过换能器进入锚杆内部并进行反射，同时波幅不断减少，此时换能器将对反射波的波幅进行实时记录。若反射波相较于发射波，其波幅衰减程度越大，则说明该锚杆质量越好，相反若反射波波幅衰减程度较小，则说明锚杆内部浆体质量不高，需须对锚杆进行灌浆操作，以提高锚固弹性质量。利用螺纹钢作为锚杆无损检测的介质，可以减少发射波与反射波所受的外界干扰，并有效控制应力波传播速度，以提高检测结果的准确性。利用应力波衰减的相关原理，检测人员还可对锚杆锚固质量进行弹性波检测，并对检测过程中收集到弹性波波形、波幅进行具体分析，并对相关数据进行分类评价。进一步提高锚杆锚固质量检测结果的可靠性。在水利工程中合理利用锚杆无损检测技术，可以有效规避常规拉拔仪检测技术的缺点，同时该技术对锚杆直径、锚深、锚杆外露长度等因素不存在硬性要求，还可应用束锚桩检测工作当中，极大地提高了水利工程无损检测技术的应用范围，并且该无损检测技术具有检测速度快、检测精度高、检测方法多、检测难度小等优点。1.4.2 具体应用

在水利工程锚杆无损检测技术的具体应用过程中，检测人员可通过应力波的收发时间等数据计算出锚杆具体长度。同时一般采用BS-I锚杆检测仪进行无损检测，其应力波发射方式为超磁发射。在具体操作中须多名检测人员协同作业，保证检测工作顺利进行。

检测人员根据水利工程的施工图纸，在检测区域放置一台操作主机，并以2 m为间隔，安插一定数量的波形传感器。当应力波反射饱和度为95%，且锚杆长度一般位于4.5~5.5 m时,此时第一道反射波波幅较大，随后反射波波幅下降明显，则可表明锚杆锚固弹性波质量较高，锚杆内部浆体分布均匀。若在检测过程中发现锚杆应力波饱和度较低，且锚杆长度较长，则说明锚杆质量不佳，检测人员须对锚杆进行灌浆操作，以提高锚杆质量，保证锚杆锚固弹性波波形符合要求。

合理利用锚杆无损检测技术,可对水利工程中的各类型锚杆锚桩进行质量检测，并对锚杆锚桩的锚固深度及倾角等关键数据进行具体分析，有效节约检测时间和检测成本，避免钻孔灌浆操作对检测结果产生影响，进而提高无损检测结果的合理性。

锚固无损检测技术不会对锚杆锚桩的锚固属性产生直接影响，从而保证锚固质量，有效规避检测过程中锚杆锚桩出现破损开裂问题，同时该技术仅需2~3名检测人员共同作业，进一步降低了检测成本。

2 水利工程无损检测技术优化

为对水利工程无损检测技术的相关结果进行优化，确保检测质量，检测人员应根据实际情况进行碳化深度测量。检测人员须选取一批外观检测合格、表面结构平整光滑的混凝土材料作为样品，通过相关仪器对其进行钻孔施工，钻孔结束后须及时清理孔洞周围的杂质，并控制孔径大小在6~9 mm，确保孔洞周围清洁后，向其中注入浓度比1%的酚酞酒精溶液。通过碳化深度仪对混凝土样品的碳化深度进行测量分析，即可确定混凝土材料的整体质量，降低后续无损检测的工作量，提高检测效率。完成混凝土碳化深度测量工作后，检测人员还须利用钢筋定位扫描仪对混凝土材料内部的钢筋结构进行测量，对碳化深度、钢筋保护层厚度等数据进行重点分析，若混凝土样品的钢筋保护层偏薄，则说明这批混凝土材料的抗腐蚀性能普遍较低，即便混凝土材料的超声波、回弹值检测结果均符合施工要求，也应禁止使用这批混凝土材料进行水利工程施工，最大程度上保证施工质量，确保施工安全。