节段箱梁管道注浆密实度的检测及验证

张文明

广州510199冤

摘要院介绍了采用冲击回波法对节段箱梁管道注浆密实度的检测袁对检测数据进行了频谱分析袁通过检测点和标定点的反射时间的差异来判断管道注浆密实度袁并根据检测结果进行了钻孔验证袁还分析了该方法可能的影响因素及对应措施遥

关键词院冲击回波法曰反射时间曰管道注浆密实度曰节段箱梁中图分类号院TU997文献标志码院A文章编号院1671-4563渊2018冤01-072-03

渊GuangdongNanyueTransportationInvestment&ConstructionCo.袁Ltd.

ZhangWenming

Guangzhou510199袁China冤

Thedetectionofsegmentalboxgirderpipegroutingcompactnessoftheimpactechomethodofdatameasuredbyspectrumanalysis,differencedetectionpointandtargetpointtodeterminethereflectiontimeandthecompactnessofgroutingpipe袁drillingverificationaccordingtotestresults袁weanalyzedthefactorsaffectingthemethodandthecorrespondingpossiblemeasures.impactechomethod曰reflectiontime曰pipegroutingdensity曰segmentalboxgirder0引言

在我国公路铁路等各类大型工程项目中袁预应力

器接收遥当预应力管道注浆不密实袁冲击波通过管道的传播时间被延长袁并随注浆密实度的减弱而增加曰当管道完全未注浆时袁冲击波甚至无法穿过管道袁只能沿管壁绕射袁传播时间最长遥通过分析反射回波的传播时间和频率等特征袁可以确定该检测部位管道注浆的密实情况咱2暂遥

预应力管道激振锤混凝土梁大量应用于桥梁施工袁其预应力多数通过预设在梁体管道内的钢绞线来提供袁预应力管道注浆的密实度直接关系到梁体的质量安全遥如果注浆不密实袁水和空气会进入管道内袁甚至在注浆时会残留一部分水袁这就会使处于高度张拉状态的钢绞线发生锈蚀袁造成有效预应力的降低遥当钢绞线锈蚀严重时袁甚至会发生断裂袁使桥梁结构处于高危状态袁桥梁的耐久性和安全性受到严重影响遥此外袁注浆质量缺陷还会导致混凝土应力在局部集中袁从而改变了梁体的受力状态袁影响桥梁的承载力和使用寿命遥

钢绞线传感器訳注浆密实

图1Fig.1

1

1.1

检测原理及仪器设备

检测原理

1.2

冲击回波法检测管道注浆密实度基本原理

訴注浆不密实訵未注浆

Basicprincipleofimpactechomethodfor

detectingthedensityofgroutinginpipeline

目前管道注浆密实度的检测较多的采用冲击回波本次检测使用预应力混凝土梁多功能检测仪进行

仪器设备

法进行遥冲击回波法是通过锤击等方式产生瞬态冲击弹性波并接收冲击弹性波信号袁通过分析冲击弹性波及其回波的波速尧波形和主频频率等参数的变化情况袁判断混凝土结构的厚度或内部缺陷的方法遥冲击回波法应用于管道注浆密实度检测有多种方式袁其中垂直于管道进行检测袁可以较好的发现缺陷的具体位置袁其基本原理见图1咱1暂遥

当预应力管道注浆密实时袁激振产生的冲击波可以直接穿过预应力管道袁并在另一侧反射回来被传感

72

管道注浆密实度检测袁主要包括平板电脑尧信号传输电缆袁加速度传感器袁激振锤袁前置信号放大器袁其中平板电脑可根据实际需求进行更换遥

优信号传输部件院电压电缆袁用于连接主机与前置放大器曰电荷电缆袁用于连接前置放大器与传感器遥

悠信号拾取部件院加速度传感器渊S31SC尧0408T或S305M-16冤袁用于拾取振动信号遥

忧信号激振部件院激振导向器袁激振锤1套渊包括17尧30尧50的冲击锤尧打击锤冤袁用于激发振动信号遥

圆园18年1月第25卷第1期张文明院节段箱梁管道注浆密实度的检测及验证JAN圆园18Vol25晕燥援1荷信尤号变信换号为放与大电部荷件成院正前置比的放电大压信器袁号用遥

于将微弱的电图2预应力混凝土梁多功能检测仪

Fig.2

Multi-functiontesterforprestressed

concretebeams

2

节段箱梁的检测及验证

2.1

某概况

轨道交通工程于2007年竣工验收并通车袁2016

年因线路改造有一片25m简支节段箱梁被拆除遥我们

对拆下来的梁体进行了管道注浆密实度检测袁并对不密实段进行了打孔验证遥

该节段箱梁为斜腹板单箱单室截面袁梁高1.7m袁顶宽9.3m袁底宽4.0m袁箱梁跨中顶板尧底板厚250mm袁腹500板段袁每mm厚段遥300长原采mm度2.5用曰预梁m制端顶袁节节段段板间拼厚的装250剪法力施mm通工过袁袁共底板尧腹板厚剪分力为键10及环个节

氧树脂来穿递遥箱梁底板共设置8束9-15.2钢绞线袁腹板共设置检测

钢绞线和2.2

4根12-15.22根9-15.2钢绞线遥

该箱梁拆除时已按照节段切开袁现场对每节段分别进行了检测遥为便于验证袁检测主要在梁底板的管道上2.2.1

进行遥将测底板线布的置

待测预应力管道沿纵向标出袁在管道上

方布置测点袁测点间距20cm遥另外在测线旁无管道的混凝土底板上袁沿测线平行布置一条标定线袁并对应测2.2.2点的位置布置标定点遥

数数据据采采集集

采用单点激发单点接收的方式遥检测时袁将传感器布置在测点上袁根据梁板厚度选择

17的激

振锤袁在距测点3~5cm的管道上方进行敲击采集数据2.2.3袁每个测对数于据点管道处和理

标定点分别进行测试遥注浆密实度检测袁主要采用频谱分析的

方法对数据进行分析处理遥为了提高检测的分辨力和稳定性袁在频谱分析时袁选用MEM渊最大熵法冤咱3暂方法进行分析遥

先对标定的数据进行分析处理袁根据频谱变化在频谱图上确定无管道处密实梁板的梁底反射时间t渊上以标定线表示冤袁并根据板厚计算密实梁板混凝1频谱图土的波速v遥将密实梁板混凝土的波速v代入管道处的检测数据进行分析袁确定管道处梁底的反射时间tt2遥当

2与t1的差值较大时袁说明管道注浆不密实袁存在缺陷袁差值越大缺陷程度也越大袁在此用偏离率=t对2.3

缺陷选分程取析度2-t1t1和进7节验行段证

数值评估遥底板N2Z1#管道和6节段底板N1Z3#管道的2.3.1

检测结果进行分析并钻孔验证遥从7表节1段可底板以看N2Z1#管道

出0#过10%袁远较其他测点偏~4#测点t大遥在频2较大袁其

值基本超

谱图渊图3冤上可以看

出袁0#~4#测点的反射时间比标定测线的反射时间滞后严重袁相比其它测点也有明显的延迟袁判断该区段注浆不密实遥在4#测点处进行钻孔袁当钻头在穿透波纹管时袁有明显的推进感袁即波纹管内存在空腔袁向钻孔内注水袁水位下降迅速袁并很快从节段边缘波纹管断开处

流出袁说明0#而在其它密实测~4#测点间的空腔已贯通袁如图4a所示遥点处钻孔袁钻进阻力较大袁直至钻到钢绞线位置袁没有明显的推进感袁现场观察钻孔处钢绞线与注浆体粘结紧密遥

表1

N2Z1#尧N1Z3#管道检测数据Table1N2Z1#andN1Z3#pipelinedetectiondata

管道N2Z1#测点反射时间偏离率反射时间N1Z3#偏离率编号t0%t10.13082ms14.70.11392ms%20.127417.730.120511.10.11390.1137

0.30.140.12348.518.2

0.11430.350.13130.110.660.11220.11451.670.11271.080.11251.40.11291.30.11420.80.51.60.11471.0109

0.11190.70.11501.2110.1126梁0.11171.40.11440.7板厚度=0.250.50.1195m袁

梁0.12245.2板厚度=0.257.7m袁反射时间t速v=4.51=0.1111kmsms袁反射时间t波波速v=4.41=0.1136kmsms袁

2.3.2

从6表节1段还底板可以N1Z3#管道

看出10#和11#测点t2较大袁其啄值

均超过5%袁较其他测点偏大遥在频谱图渊图5冤上可以看出袁10#和11#测点的反射时间相比标定测线的反射时间滞后袁比其它测点也有一定的延迟袁判断该处注浆不密实遥从节段边缘波纹管断开处可以观察到明显73

的空

圆园18年1月第25卷第1期广东土木与建筑JAN圆园18Vol25晕燥援1腔遥在相应测点处进行钻孔验证袁发现该处波纹管内存在空腔袁但向钻孔内注水后袁水面并不下降袁也不从节段边缘处渗出袁说明该处的空腔规模较小袁且并未贯通袁只是小范围的缺陷袁如图4b所示遥

11109标定线t81t27632不密实段100.0010.0300.058反射时间0.087ms0.1160.144图3N2Z1#管道注浆密实度检测频谱图

Fig.3

N2Z1#pipelinegroutingdensitydetection

spectrummap

訳N2Z1#

图4管道钻孔验证

訴N1Z3#

Fig.4

Verificationofpipeline

1110987不密实段632100.0010.0300.060反射时间ms0.00.1180.148图5N1Z3#管道注浆密实度检测频谱图

Fig.5

N1Z3#pipelinegroutingdensitydetection

spectrummap

2.4

在以小结

上检测中袁当

值超过5%时袁注浆缺陷相对较小袁为单个空腔曰当

值超过10%时袁注浆缺陷较大袁

多个测点间会形成连片空腔袁由于冲击回波法检测采用人工锤击的方式产生冲击弹性波袁并由传感器接收回波袁振动优采集干扰外界数据袁现振易场动受测的影响到以下试时袁周遥多种因素影响院

围因传感器精度较高袁易受到

壁间悠多次传震感荡器袁耦数合据效分果析的影响不能主要采遥有用冲较大频击谱弹振分性动析波遥

袁会因此在梁传板感

74

器耦合不能采用传统的黄油等介质袁只能由传感器和混凝土直接接触遥如果混凝土表面起皮或者存在气孔袁将对测试结果有较大影响袁这种情况需要对混凝土表面进行打磨处进行忧袁如标果定混凝测理线的影响遥

土内部存遥在标缺定陷必须袁对标选定出择密的实的波混凝速有土较大影响袁并会直接影响检测结果遥所以标定时袁可以多选几条测线进行波应力尤管道位管道位置只置能的影响速比较通过间遥遥

接对方于式大多确定数袁成型的比如依梁据体图袁预纸测量遥如果管道位置比设计有较大的偏差袁会严重影响检测结果遥必要时袁可以采用如探地雷达等仪器先测定管道的位置遥

另外袁从本次检测数据还可以发现袁管道密实处的梁底反射时间t射时间t2一般略大于无管道密实混凝土处的反用水泥或1遥这主要是因为注浆施工时袁注浆材料一般采

专用注浆料加水形成纯浆体袁没有掺配石子和砂子等骨料袁这导致注浆体本身的波速相比混凝土要偏低袁在检测时要注意区分这种介质差异造成的检测误差遥

3

总结

通过此次节段箱梁的检测和验证袁可以看出冲击

回波法能有效的检测出管道注浆是否存在缺陷袁还可以对缺陷的位置进行定位遥但管道内注浆体的实际情况较为复杂袁该方法采用单点激发单点接收的方式进行数据采集袁检测覆盖范围较小袁要精确确定注浆缺陷的范围袁必须要加密测点遥

另外袁通过对缺陷位置的钻孔注水可以发现袁受注

浆体分布不均匀的影响袁注浆密实度检测结果的验证袁有时并不很直观遥这给注浆缺陷的修补带来了一定的困难遥今后还需要结合对缺陷的修补工作袁进一步研究直观性的验证方法遥

参考文献

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咱咱咱