CN110455677A - 一种装配式桥梁盖梁节点灌浆密实度检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于施工检测技术领域，特别提供了一种装配式桥梁盖梁节点灌浆密实度检测方法。本申请通过结合BIM技术与孔道灌浆检测，针对装配式桥梁施工质量需求，通过检测现场装配式桥梁的灌浆密实度，结合预警系统，为现场施工提供现场指导，实现监测自动化、数据处理可视化，使监测结果实时服务于施工质量管理决策。本申请对盖梁构件灌浆饱和度进行灌浆饱和度检测，随工程施工实时进行，并将检测结果实时上传至信息平台，导入至对应轴号的BIM模型中，实现基于BIM模型的检测技术。

Description

一种装配式桥梁盖梁节点灌浆密实度检测方法

技术领域

本发明涉及施工检测技术领域，尤其涉及一种装配式桥梁盖梁节点灌浆密实度检测方法。

背景技术

随着城市化进程的加快，中国各省市的交通、市政基础设施建设逐渐进入高潮，涌现出一大批工程量大、建设周期长的项目。对于市政桥梁项目，由于多数跨越市区，传统的现浇施工极易导致施工区域通行能力骤降，影响道路的交通畅通与安全，甚至时常出现交通中断，给居民工作和生活带来极大影响。传统现浇现场作业量大、建造效率低、整体能耗高，且扰民严重，存在多方面弊端，而装配式桥梁通过构件工业化制造、装配化施工，可显著加快施工进度，减小对既有交通的干扰，且有利于环境保护。在中国，全装配式桥梁起源于跨海大桥，如今在行业政策的支持下，全装配式桥梁在众多城市市政建设中得以快速发展。

在中国全装配式桥梁中，灌浆套筒连接使用范围最广。其属于钢筋连接范畴，通常是将灌浆套筒设置于上方预制构件中，其构造特点是施工精度要求高，套筒定位误差要求控制在2mm以内。套筒腔体内部灌浆密实是灌浆套筒连接有效的先决条件。国内外试验室内的灌浆套筒连接是十分有效的，但施工现场往往难以保证腔体密实。其正常使用条件下的力学性能与传统现浇砼类似，且施工速度快，具有较大优势。该技术在低抗震设防烈度地区已广泛应用，高地震危险区域的应用仍在研究中。

桥梁工程中耐久性深受预应力孔道灌浆质量影响，同时灌浆质量对桥梁的即时承载力也有影响，在实际工程检测时发现孔道可能存在缺陷。由于预应力孔道处于高强度砼、高密度钢的特殊环境中，对检测设备及检测手段都有特殊的要求，因此针对预应力孔道灌浆密实度的检测应选择更加便捷、精准、经济的方法，既要保证其检测结果具有高指导性，又需满足便于广泛地普及应用要求。

现有技术中，孔道灌浆的检测方法包括无损检测和有损检测两种，无损检测主要包括：超声波法、电磁雷达法、冲击回波法、射线法等；有损检测主要包括切片法和开槽法。现有技术中的检测方法却普遍存在着检测准确性差，检测时间长，检测效率低，检测成本高等一系列缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种装配式桥梁盖梁节点灌浆密实度检测方法，该方法能够快速、准确、直观的实现密实度检测，且能够为现场施工提供指导。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种装配式桥梁盖梁节点灌浆密实度检测方法，包含如下步骤：

从盖梁套筒的上部进行灌浆；

灌浆结束后，使用带传感器的密封构件进行封闭，传感器伸入灌浆内部；

通过传感器对灌浆饱和度进行实时监测，并将检测结果实时上传至信息平台，导入BIM模型中，实现基于BIM模型的检测。

优选的，所述盖梁套筒为金属波纹套筒。

优选的，所述传感器距离灌浆顶部表面的距离≥50mm。

优选的，所述信息平台包含登陆模块、传感器管理模块、数据管理模块和模型数据展示模块。

本发明提供了一种装配式桥梁盖梁节点灌浆密实度检测方法。本申请通过结合BIM技术与孔道灌浆检测，针对装配式桥梁施工质量需求，通过检测现场装配式桥梁的灌浆密实度，结合预警系统，为现场施工提供现场指导，实现监测自动化、数据处理可视化，使监测结果实时服务于施工质量管理决策。本申请对盖梁构件灌浆饱和度进行灌浆饱和度检测，随工程施工实时进行，并将检测结果实时上传至信息平台，导入至对应轴号的BIM模型中，实现基于BIM模型的检测技术。

附图说明

图1为传感器在不同介质中的能量衰减波形图；

图2为传感器竖向放置示意图；

图3为盖梁灌浆的现场实物图；

图4为盖梁灌浆的示意图一；

图5为盖梁灌浆的示意图二；

图6为过程中状态数据图；

图7为固化后状态数据图；

图8为盖梁套筒布设；

图9为传感器编号图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实验材料、仪器设备

（一）灌浆料

套筒内的灌浆料采用的C100高强无收缩水泥灌浆料，配合质量比为干料：水=100:12，需要分别称重干料及水。具体如下表：

表1高强无收缩水泥灌浆料技术指标

（二）PVC透明管及钢筋模型

套管和钢筋模拟：试验采用PVC透明管和配套钢筋模型进行模拟市实际灌浆情况，准备5个内径约为80mm厚的透明PVC管；另准备5个外径为8mm左右的PVC管（模拟套管中穿钢筋），并于管中部放置好钢筋限位挡块。

入浆管与出浆管模拟：取5个外径约为20mm的PVC管及5个外径约为20mm的L型PVC管。

（三）设备仪器

（1）测量仪器

本实验采用智博联ZBL-G1000灌浆饱满度检测仪，依据《雷达法检测建设工程质量》（DGJ32/TJ79-2009）进行定制，使用阻尼振动法测量灌浆料的饱满状态。基于阻尼振动衰减原理，通过于灌浆套筒内埋设传感器，传感器发出一振动波，将接收到的的电信号输入至检测仪内，仪器通过分析得到传感器周围介质的弹性模量，并经过数据处理给定其能量值和波形图，从而量化传感器感应端附近的灌浆料介质的饱满状态，并依据能量值和波形图判断其饱满状态。

（2）测量传感器

测量传感器使用SDA1003阻尼振动传感器，端部为圆柱体感应端，中部为金属导管，内部含电线，电线一段连接感应端，一端外伸出金属导管口，连接主机一起，导管外部含有一橡胶塞，用以将传感器固定于出浆口处，且预留小口使砂浆流出。

赣州市中心城区赣南大道快速路工程一标段（新世纪大桥至章江大桥西侧），西起新世纪大桥（橙香大道），东至会昌路，线位沿新赣州大道、长征大道、兴国路敷设，全长约4.2km。快速路主路均以高架方式敷设，设计范围内分别于登峰大道、五指峰路、兴国路等横向路附近设置3对平行匝道，同时于东江源大道快速路节点设置互通立交。施工内容包含桥梁工程、道路工程、排水工程等。

本工程主线高架全长3.96km，标准桥宽25m，标准跨30m，最大跨60m。为最大限度的减少对城市环境及交通的影响，本工程主线桥梁上、下部结构（桩基、承台除外）基本采用全预制形式，部分特殊桥墩及盖梁，从节约造价考虑，采用现浇。

由于盖梁灌浆套筒和墩柱灌浆套筒均为垂直状态埋设于预制混凝土构件中，套筒内灌浆料在灌浆时将带入很多气泡，不同程度分散在浆料内，在灌浆完成后，这些气泡将上移至套筒顶部液面处，待顶部液面初凝后，气泡无法溢出，集中在套筒的顶部区域，且由于套筒垂直摆放，浆料中的砂等骨料将持续下沉，导致上部浆料相对下部浆料稠度、密实度低，固化后强度相对较低，因此垂直套筒灌浆后的缺陷集中于套筒上部及顶部，将传感器埋设于套筒上部，使用仪器测量套筒灌浆后上部区域的灌浆料饱满程度，以上部灌浆料的饱满程度作为套筒灌浆总饱满程度的依据。

如图1所示，传感器在不同介质中的能量衰减不同，传感器周围介质特性与其振动衰减规律直接相关，传感器在空气、流体灌浆料、固化灌浆料三种不同介质中的振动能量衰减规律不同，测量传感器的能量值可以直接判断传感器周围灌浆料是否饱满，仪器可以测量并储存上传浆料固化前和固化后两种状态下的数据。

实施例1：PVC透明管灌浆模拟试验

一、试验准备

取两个内径为80mm的PVC透明管，将其底部管口封口，不进行侧壁开孔和顶部封口，灌浆时直接从顶部管口倒入，灌浆完毕后将顶部管口用带传感器的塞子封闭，制作盖梁内预埋套筒模型。

二、试验步骤

（一）盖梁套筒模型试验（两个试件）

（1）将塑料钢筋模型放入至PVC套筒内，将其固定在套筒中心部，对PVC套筒从上部管口直接进行灌浆，灌浆完毕后用带传感器的塞子将顶部管口封闭，传感器头应埋入管口以下50mm处，并进行侧壁拍照及记录灌浆表面的饱满程度。

（2）分别在5min、15min、30min、1h、3h、12h时使用仪器进行检测（仪器的两个接口与传感器两条导线不分正负极对接），并于指定时刻进行侧壁拍照，5min、15min、30min对应其初凝前流动性较好时状态，观察其浆体液面下降程度和仪器检测结果；1h、3h、12h对应浆体固化后状态，检测其固化后的饱满状态。结果表明，灌浆料在5min~30min阶段状态均维持在流体状态，其测量得到的能量值与波形图均与5min时状态的数据接近，因此为方便数据纪录、对问题套筒进行及时调整，选择灌浆后5min时为过程中状态。另外发现在1h~6h时间段，浆料处于一种类似果冻状的弹性状态，浆料既不呈现流动状态也不呈现固化状态，因此选择12h及之后为浆料固化后状态测量时间点，并得到了其固化后的能量值和波形图。过程中与固化后状态数据图见图6、图7，图6和图7中能量值均为71。

（3）将设备仪器纪录结果进行保存、导出，并将试验结果上传至信息平台，检查过程否正常。根据试验结果分析，选择5min、12h作为实际构件检测中过程中和固化后两种测量状态的时间点。

（4）灌浆3d后，将试件等长裁剪成十段，截面水平，从下往上依次对每段进行编号，编1 ~ 10号，并做好标记，用于观察套筒内各高度处截面饱满状态，缺陷、空洞情况。

（5）试验全过程进行录像，将录像资料保存，以便以后使用。

将仪器检测结果和透明PVC侧壁饱满状态对比分析后，确定仪器检测结果可靠有效，能够作为套筒灌浆饱满度判定标准，该方法能够准确判断灌浆过程的密实度。

三、细节说明

（1若存在塞子尺寸与对应管口内径不匹配情况，选择相对管口内径较小的塞子尺寸，对该尺寸塞子外包防水胶带，以增加其外径匹配对应管口。

（2）实际试验中，可能存在传感器塞子的通浆孔尺寸过小，导致灌浆时灌浆的排量很大，对塞子产生较大压强，推动塞子和传感器向外移动，针对该情况应对塞子通浆孔尺寸进行扩大，并在实际检测中进行处理。

实施例2：灌浆密实度现场检测试验

灌浆密实度检测对象主要为垂直贯穿盖梁水平轴线两侧的金属波纹套管，盖梁的金属波纹管为垂直竖向布置于水平轴线两侧，金属套筒底部封闭，顶部开口，先进行压浆过程，从盖梁下部入浆口灌入，待浆料从上部出浆口流出后封闭下部管口，然后进行两侧金属波纹管灌浆，灌浆时直接从上部灌入。在盖梁灌浆完成后，将带有传感器的塞子从波纹管顶口封口（传感器头应埋入管口以下50mm处）。

待灌浆结束后，根据PVC管定性试验中的观测分析，选择5min、12h为灌浆过程中和固化后两种状态进行测量。

将设备仪器纪录结果进行保存、导出，并将试验结果上传至信息平台。在实际检测过程中，检测方式以构件-节点的编号进行存储，且仪器的上传方式为：在一个构件的所有点都存储完毕后，统一进行上传。

传感器安装、套管灌浆以及检测全过程进行实时录像，将录像资料录入数据库，以便以后参考使用。

方案中，盖梁下部检测点选择如下：

对于盖梁套筒灌浆检测选择三个单元构件，按相同方案检测其灌浆，盖梁的套筒布设具体如图8所示，其中箭头方向为盖梁纵向，且由盖梁中心指向端部外侧方向。

对全截面所有金属套筒均进行三组灌浆检测（共18×3=54个点），按照灌浆时顺序依次进行检测，并将结果保存上传至信息平台。传感器编号见图9。

本密实度灌浆实验还配有专用的实验平台——密实度实验数据管理平台。在平台中能够很好的查看对应的数据，数据由现场采集的设备，通过无线网络传输至平台中，平台经过分析处理，结合BIM模型展示出实验结果，实验人员及现场施工人员能直观的看到实验结果。

平台功能：器设备数据通过无线网络上传至平台，在采集灌浆传感器上的数据时，输入传感器编号，连接无线网络，数据将通过无线网络传输至平台。监测数据管理，平台将上传的数据配合模型展示出来。汇总所有实验数据，保存在数据库中。

平台简介

在实验过程中保存灌浆传感器的数据，用于分析实验结果。用户登录系统后，可以查看到当前施工的模型，在模型上有对应的传感器。传感器的数据保存在数据库中，可以按照时间，现场的桩号查找出传感器的数据，并且把传感器的数据展示在饼状图中，统计合格率，直观地展现出实验结果。

模型查看：在这个页面里左侧是模型，在模型上用3种颜色代表三种状态，分别代表灌浆饱满，灌浆中间态，灌浆不饱满。点击模型上的构件后，查看当前构件的基本情况。在右侧是饼状图，分为墩柱和盖梁两个部分分别统计。

监测数据展示：在该页面里面展示实验数据，可以查看一次测量数据的波形图。

视频资料管理：在这里可以上传一些现场的视频资料，左侧是播放窗口，右侧为上传的视频资料列表。

数据表：密实度监测表(density)、密实度数据记录表（density_history）、构件关联表（mon_density_beam、beam_data）

密实度监测查看：点击选择桩号，选择当前要查看的数据，分为墩柱密实度检测和盖梁密实度检测，在点击模型构件了之后展示该构件下的数据。在这里可以分类别、分时间段、分状态、分桩号查看所有的实验数据，点击一条数据可以查看波形图,并支持导出excel。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种装配式桥梁盖梁节点灌浆密实度检测方法，其特征在于，包含如下步骤：

从盖梁套筒的上部进行灌浆；

灌浆结束后，使用带传感器的密封构件进行封闭，传感器伸入灌浆内部；

通过传感器对灌浆饱和度进行实时监测，并将检测结果实时上传至信息平台，导入BIM模型中，实现基于BIM模型的检测。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述盖梁套筒为金属波纹套筒。

3.根据权利要求1或2所述的检测方法，其特征在于，所述传感器距离灌浆顶部表面的距离≥50mm。

4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述信息平台包含登陆模块、传感器管理模块、数据管理模块和模型数据展示模块。