CN106124622A - 一种基于声波散射技术的预应力孔道密实度综合评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于声波散射技术的预应力孔道密实度综合评价方法,基于声波散射技术，借鉴建筑结构现场检测技术，制定预应力孔道灌浆密实度分步骤按批次抽样检测方法，最终形成完整有效的基于声波散射技术的预应力孔道灌浆密实度综合评价方法，本发明所要解决的技术问题是，针对现有预应力孔道注浆密实度检测时，声波散射技术检测预应力注浆密实度有效性不佳，缺陷位置缺陷大小因素影响检测结果，声波散射技术的预应力孔道注浆密实度检测方法抽检方法和评价标准不统一。

Description

一种基于声波散射技术的预应力孔道密实度综合评价方法

技术领域

本发明涉及一种工程检测评定方法，更具体的说，是涉及一种基于声波散射技术的预应力孔道密实度综合评价方法。

背景技术

随着我国交通基础设施建设事业和大跨空间结构建设事业的飞速发展，我国工程用预应力技术的数量迅速增加，预应力混凝土结构因其显著的技术经济优势在大型桥梁或建筑结构中得到广泛应用。在预应力混凝土结构中，预应力体系的优势是建立在预应力筋与混凝土黏结完好的基础上，管道注浆效果的好坏直接影响到整个预应力混凝土结构的安全性、可靠性和使用寿命。

预应力管道注浆施工被视为一项隐蔽工程，注浆质量的好坏取决于施工工艺和施工管理水平。注浆施工后的梁体往往存在注浆不密实和完全空管的情况，很难达到设计要求。近年来的检测和开孔验证表明，多数情况下，实际预应力孔道注浆的脱空长度约占检测长度的10%至20%，有些病害脱空区的长度甚至占到30%，而且常见管道充水现象。管道内注浆脱空和充水不但破坏了预应力筋与混凝土黏结的完整性，而且水和空气的存在加速了管道内预应力钢筋的腐烛和锈断，对结构的预应力体系带来安全隐患，甚至造成工程事故和重大经济损失。因此，必须对结构预应力管道的注浆质量进行检测，确保结构施工质量达到设计要求和合理受力状态。

后张预应力管道压浆不密实问题被交通部列为公路桥梁建设中的十大质量通病之一。结构预应力管道的注浆质量问题得到了工程界的广泛关注，研究人员提出了许多方法对结构预应力管道注浆质量进行检测和评价，概括起来主要有冲击回波法、超声波法，电磁波法，放射法和热成像法等，在预应力管道注浆质量的检测上取得了一定的成绩。但针对波纹管注浆质量检测的理论研究还相当缺乏，检测结果很大程度上凭经验评定，检测精度不高，检测效率低下等问题在上述方法中还是普遍存在的。到目前为止，还没有形成一套系统完善的桥梁预应力管道注浆质量无损检测方法。

近年来国内开展了基于声波散射技术的波纹管注浆质量检测技术研究，声波散射法是应力波法的一种，浅层地震勘探的反射和散射原理为该方法的开展奠定了坚实基础，云南省高速公路建设过程中专门为此项技术的研究设立了课题，并且建立了波纹管注浆质量检测的地方规程，相继在云南、重庆、陕西与河北等省市开展了大量的试验研究。声波散射法基本原理是当人工所激发的弹性波在介质中传播时，由于不同的岩土层具有不同的弹性特征（速度、密度等），当弹性波通过这些岩层的分界面时，将产生反射、折射、透射，形成发射波、折射波、透射波、面波等。这些不同类型的波具有不同的传播速度、路径、频率，也就是携带了不同物性性质的信息，这些参数直接或间接的反映了它们的特征。

鉴于在波纹管注浆质量检测中，目标体的尺度多为分米级和厘米级，很难满足声波的反射条件。为达到对小尺寸目标体的研究效果，需要借鉴散射理论。散射理论适用的范围更广泛，从广义的散射理论来看，反射只是散射中的一种特殊情况，即散射体足够大时的一种逆向散射。从理论上讲，声波散射技术相比传统利用的声波反射技术更具有全面性和有效性。然而由于基于声波散射技术的预应力管道注浆密实度检测技术的影响因素众多，例如注浆与预应力钢绞线之间的连接状况，缺陷大小和缺陷长度等。目前尚未有一套完整有效的基于声波散射法的预应力孔道注浆密实度检测方法。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，而提供一种基于声波散射技术的预应力孔道密实度综合评价方法，本发明所要解决的技术问题是，针对现有预应力孔道注浆密实度检测时，声波散射技术检测预应力注浆密实度有效性不佳，缺陷位置缺陷大小因素影响检测结果，声波散射技术的预应力孔道注浆密实度检测方法抽检方法和评价标准不统一。

本发明的一种基于声波散射技术的预应力孔道密实度综合评价方法，1）根据所抽检预应力孔道的所在位置，所在构件的受力特点及施工难易程度及抽检时期进行预应力孔道划分，确定不同的抽检阶段和抽检种类确定对应预应力孔道的抽检比例，明确预应力孔道的重点抽检对象；

2）收集相关抽检对象的施工记录，并对预应力孔道抽检工程进行现场踏勘，根据抽检对象的实际状况（混凝土外观质量，预应力锚固端质量），重新确定重点抽检对象；

3）依据声波散射技术的检测特点（对浅层、表面缺陷适用性更好），基于声波散射技术对确定的抽检对象进行现场检测，并以此确定抽检对象的基本状况；

4）对重点抽检对象或经初步抽检确定的注浆质量较差的抽检对象，综合利用声波散射技术和声波透射技术对上述抽检对象进行重点评判；

5）结合现场抽检状况及抽检对象的重要性程度，并依据重点抽检对象的评判结论，确定预应力孔道密实度按抽检对象分类结果分阶段按批次确定预应力孔道抽检工程的对应项权重；

6）借鉴建筑结构现场检测技术确定不同阶段和不同抽检对象的分阶段按批次抽检合格指标，最终形成基于声波散射技术的预应力孔道密实度综合评判方法。

本发明的方法与传统方法的区别是：在预应力孔道密实度检测过程中，借鉴建筑结构现场和混凝土结构现场检测评估实施方法的技术要点，根据所抽检预应力孔道的所在位置，所在构件的受力特点及施工难易程度将预应力孔道划分为关键预应力孔道，非关键预应力孔道两大类，并根据预应力孔道的抽检时期划分为施工期间、验收期间、运营期间（中期和长期）三个阶段，然后依据不同的抽检阶段和抽检种类确定对应预应力孔道的抽检比例，明确预应力孔道的重点抽检对象，收集相关抽检对象的施工记录，并对上述抽检对象进行现场踏勘，根据抽检对象的实际状况（混凝土外观质量，预应力锚固端质量），重新确定重点抽检对象，依据声波散射技术的检测特点（对浅层、表面缺陷适用性更好），利用超声波检测仪（声波散射技术）对确定的抽检对象进行现场检测，并以此确定抽检对象的基本状况，对重点抽检对象或经初步抽检确定的注浆质量较差的抽检对象，综合利用声波散射和声波透射技术对上述抽检对象进行重点评判，按抽检对象分类结果分阶段按批次确定预应力孔道抽检工程的对应项权重，并借鉴建筑结构现场检测技术确定不同阶段和不同抽检对象的分阶段按批次抽检合格指标，最终形成基于声波散射技术的预应力孔道密实度综合评判方法，解决了既有的基于声波散射技术检测预应力注浆密实度有效性不佳，缺陷位置缺陷大小因素影响检测结果，基于声波散射技术的预应力孔道注浆密实度检测方法抽检方法和评价标准不统一，可进一步拓展声波散射技术在预应力孔道密实度检测中的适用范围。本方法适用于包括后张法预应力桥梁结构，后张法预应力悬臂结构，后张法预应力空间张弦结构等结构，以及后张法预应力桩基或其他后张法预应力构件的孔道密实度检测，该方法对基于声波散射技术的预应力孔道密实度综合评价具有很强的可操作性和指导意义。

附图说明

图1是本发明一种基于声波散射技术的预应力孔道密实度综合评价方法操作步骤一示意图；

图2是本发明一种基于声波散射技术的预应力孔道密实度综合评价方法操作步骤二示意图；

图3是本发明一种基于声波散射技术的预应力孔道密实度综合评价方法操作步骤三示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，但是本发明并不限于实施例。

一种基于声波散射技术的预应力孔道密实度综合评价方法，包括以下步骤：

1）将预应力孔道的所在位置分为平顺段、转弯段、锚固段，同时根据所在构件的受力特点（分为拱顶、拱底）及施工难易程度（灌浆料需要高压灌注的位置，受重力作用易出现灌浆不密实的位置）将预应力孔道划分为关键预应力孔道，非关键预应力孔道两大类，并根据预应力孔道的抽检时期划分为施工期间、验收期间、运营期间（中期和长期）三个阶段，然后依据不同的抽检阶段和抽检种类确定对应预应力孔道的抽检比例，明确关键构件、施工难度大的构件或区域、锚固段混凝土表面施工状况较差、使用年限超过设计使用年限的预应力孔道为重点抽检对象；

2）根据收集到的相关抽检对象的施工记录，并根据初步确定的本工程预应力孔道重点抽检对象，对预应力孔道抽检工程进行现场踏勘，并根据抽检对象的实际状况（混凝土外观质量，预应力锚固端质量）和施工记录的一致性，重新确定重点抽检对象；

3）利用超声波探测仪，基于声波散射技术的检测特点（对浅层、表面缺陷适用性更好），对本工程确定的重点抽检对象进行浅层和表面缺陷的探测，根据现场检测结果确定抽检对象的基本状况，并对重点抽检对象按测试结果进一步划分为非缺陷构件、存在缺陷可能构件、缺陷构件等；

4）对经初步抽检确定的存在缺陷可能或缺陷构件，应综合利用声波散射技术（对浅表、表层缺陷适用性较好）和声波透射技术（散射技术的一种，深层缺陷适用性较好）对上述抽检对象的注浆质量进行重点评判；

5）结合现场抽检状况及抽检对象的重要性程度，并依据重点抽检对象的评判结论，确定预应力孔道密实度按抽检对象分类结果分阶段按批次确定预应力孔道抽检工程的对应项权重；

6）借鉴建筑结构现场检测技术确定不同阶段和不同抽检对象的分阶段按批次抽检合格指标，最终形成基于声波散射技术的预应力孔道密实度综合评判方法。

实施例一

如图1、图2、图3所示，

参照大跨度双薄壁墩预应力刚构桥预应力孔道的设计、施工技术资料等，确立大桥运营前下腹板、上腹板预应力钢束中较为重要的预应力孔道（跨中正弯矩区下腹板预应力钢束孔道、墩顶负弯矩区上腹板预应力钢束孔道）作为关键预应力孔道，并确定该抽检对象为验收阶段预应力孔道，依据施工期间的基本施工技术资料和确定该阶段跨中下腹板束预应力孔道的抽检比例为30%，上腹板束预应力孔道的抽检比例为15%，确定该阶段墩顶下腹板束预应力孔道的的抽检比例为15%，上腹板束预应力孔道的抽检比例为35%，其中墩顶负弯矩区上腹板束预应力孔道和跨中正弯矩区下腹板束预应力孔道为重点抽检对象。

参见图1为本发明一种基于声波散射技术的预应力孔道密实度综合评价方法步骤2)即重点抽检对象区分：根据收集到的受检工程的预应力孔道的施工记录，并根据结构受力特点确定的本工程预应力孔道重点抽检对象为跨中正弯矩区下腹板束和墩顶负弯矩区上腹板束预应力孔道为抽检重点，对受检工程的预应力分项进行现场踏勘，重新确定结构受力关键位置和现场混凝土外观质量较差，预应力锚固端质量较差的预应力孔道为重点抽检对象，其中预应力孔道混凝土外观质量较差的及预应力锚固端封锚条件较差的预应力孔道应全部纳入抽检对象，关键受力区域的抽检比例参见步骤1。

参见图2为本发明一种基于声波散射技术的预应力孔道密实度综合评价方法步骤3)即基于声波散射技术的重点抽检预应力孔道密实度现场检测：利用超声波探测仪，首先对预应力孔道混凝土外观质量较差、锚固端封锚条件欠佳和关键受力区域的预应力孔道密度度进行检测，结合声波散射技术的检测特点（对浅层、表面缺陷适用性更好），首先对本工程确定的重点抽检对象进行浅层和表面缺陷的探测，按抽检结果对抽检对象进行划分为为非缺陷构件、存在缺陷可能构件、缺陷构件等，并确定存在缺陷可能构件、缺陷构件的进一步抽检比例为80%和100%。

参见图2为本发明一种基于声波散射技术的预应力孔道密实度综合评价方法步骤4)即基于声波散射技术与投射技术的缺陷孔道重点评判：根据步骤3）确定的经初步抽检确定的存在缺陷可能或缺陷构件的进一步重点评判抽检比例，综合利用声波散射技术（对浅表、表层缺陷适用性较好）和声波透射技术（散射技术的一种，深层缺陷适用性较好）对存在缺陷或缺陷抽检对象的注浆质量进行重点评判，对于声波散射技术和投射技术仍无法进行准确评判的个别预应力孔道应选取重点区域进行现场剔凿取证。

参见图3为本发明一种基于声波散射技术的预应力孔道密实度综合评价方法步骤5)即预应力孔道密实度综合评判指标确定：结合现场抽检状况及抽检对象的重要性程度，并依据重点抽检对象的评判结论，确定预应力孔道密实度按抽检对象分类结果分阶段按批次确定预应力孔道抽检工程的对应项权重，跨中正弯矩下腹板束预应力孔道抽检合格率占本工程预应力孔道抽检合格率权重为0.3，墩顶负弯矩上腹板束预应力孔道抽检合格率占本工程预应力孔道抽检合格率比重0.3，跨中正弯矩上腹板束预应力孔道抽检合格率占本工程预应力孔道抽检合格率比重0.1，墩顶负弯矩下腹板束预应力孔道抽检合格率占本工程预应力孔道抽检合格率比重0.15，其他非重点受力构件或区域抗弯束预应力孔道抽检合格率占本工程预应力孔道抽检合格率比重0.1，其他构造束预应力束（如竖向预应力束）孔道抽检合格率占本工程预应力孔道抽检合格率0.05。

参见图3为本发明一种基于声波散射技术的预应力孔道密实度综合评价方法步骤6)即基于声波散射技术的预应力孔道密实度综合评价方法建立，根据现场检测结果并按照分类抽检对象的权重确定本工程的不合格数。借鉴建筑结构现场检测技术确定不同阶段和不同抽检对象的分阶段按批次抽检合格与不合格判定指标，见下表。

抽检对象的判定

样本容量	合格判定率	不合格判定率	样本容量	合格判定率	不合格判定率
						2~5	100%	<100%	50	88%~100%	<88%
8-13	95%~100%	<95%	80	90%~100%	<90%
						20	90%~100%	<90%	125	95%~100%	<95%
32	88%~100%	<88%

总结以上步骤1）~步骤6）最终形成适用于大跨度双薄壁墩预应力刚构桥的一种基于声波散射技术的预应力孔道密实度综合评判方法。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于声波散射技术的预应力孔道密实度综合评价方法，其特征在于，所述评价方法基于声波散射技术，借鉴建筑结构现场检测技术，制定预应力孔道灌浆密实度分步骤按批次抽样检测方法，最终形成完整有效的基于声波散射技术的预应力孔道灌浆密实度综合评价方法，所述评价方法包括以下施工步骤：

1）根据所抽检预应力孔道的所在位置，所在构件的受力特点及施工难易程度将预应力孔道划分为关键预应力孔道和非关键预应力孔道两大类，并根据预应力孔道的抽检时期划分为施工期间、验收期间、运营期间三个阶段，然后依据不同的抽检阶段和抽检种类确定对应预应力孔道的抽检比例，明确预应力孔道的重点抽检对象；

2）收集相关抽检对象的施工记录，并对预应力孔道抽检工程进行现场踏勘，根据抽检对象的实际状况、查看抽检对象的混凝土外观质量，预应力锚固端质量，重新确定重点抽检对象；

3）依据声波散射技术的检测特点，基于声波散射技术对确定的抽检对象进行现场检测，并以此确定抽检对象的基本状况；

4）对重点抽检对象或经初步抽检确定的注浆质量较差的抽检对象，综合利用声波散射技术和声波透射技术对上述抽检对象进行重点评判；

5）结合现场抽检状况及抽检对象的重要性程度，并依据重点抽检对象的评判结论，确定预应力孔道密实度按抽检对象分类结果分阶段按批次确定预应力孔道抽检工程的对应项权重；

6）借鉴建筑结构现场检测技术确定不同阶段和不同抽检对象的分阶段按批次抽检合格指标，最终形成基于声波散射技术的预应力孔道密实度综合评判方法。

2.根据权利要求1所述的一种基于声波散射技术的预应力孔道密实度综合评价方法，其特征在于，所述预应力孔道包括关键受力构件或关键受力区域的预应力孔道，关键受力构件包括悬挑结构，桥梁结构主梁，拱式结构的主拱圈，关键受力区域包括悬挑结构的根部，桥梁结构的跨中、墩顶、支座顶部，拱式结构的拱脚、拱顶。

3.根据权利要求1所述的一种基于声波散射技术的预应力孔道密实度综合评价方法，其特征在于，步骤2）中所述的抽检对象的实际状况包括混凝土外观质量，预应力锚固端状况，预应力张拉状况，预应力孔道表面状况，普通钢筋锈蚀，混凝土材质优劣、强度；所述混凝土外观质量包括蜂窝、麻面、裂缝，所述预应力锚固端状况包括封锚情况，锚固端混凝土状况，所述预应力孔道表面状况包括渗水、流浆。

4.根据权利要求1所述的一种基于声波散射技术的预应力孔道密实度综合评价方法，其特征在于，步骤3）或步骤4)中所述的声波散射技术和声波透射技术的先后顺序可根据现场条件确定，亦可先利用声波透射技术确定深层、较大缺陷，再利用声波散射技术进行局部浅层和微小缺陷的详查。

5.根据权利要求1所述的一种基于声波散射技术的预应力孔道密实度综合评价方法，其特征在于，步骤5)中所述的分阶段按批次确定预应力孔道抽检工程的对应项权重，分阶段按批次包括使用年限，受力特点，预应力张拉情况，预应力束用途，施工条件。

6.根据权利要求1所述的一种基于声波散射技术的预应力孔道密实度综合评价方法，其特征在于，步骤6)中所述的不同阶段包括施工期间自检，使用期间抽检，达到设计使用年限的检测鉴定等，不同抽检对象包括同一预应力孔道的初检、复检、存在争议的定检。