水电水利工程锚杆无损检测结果评定

赵 强，刘君成，曹佳丽，徐亚楠

（国网新源控股有限公司技术中心工程技术所，北京市 100161）

水电水利工程锚杆无损检测结果评定

赵 强，刘君成，曹佳丽，徐亚楠

（国网新源控股有限公司技术中心工程技术所，北京市 100161）

对某在建抽水蓄能电站的引水中支洞的某一个施工单元进行锚杆质量无损检测复查时，发现第三方试验室在初次对选定单元进行无损检测时，未严格按照锚杆无损检测相关标准的评价步骤对检测结果进行评价，检测结果中未体现单支锚杆的评价结果。尽管第三方试验室的检测结果未影响检测单元的整理质量评价，但检测报告中不体现单支锚杆合格与否的信息，对于施工质量并不能做出完全的评价。在锚杆质量评价时，应严格按照相关的标准执行，全面反映锚杆施工质量。

锚杆；无损检测；结果评定

1 概述

在水电水利工程中，大量采用喷锚支护技术，锚杆的施工质量直接影响着边坡或洞室的安全稳定。锚杆的施工属于隐蔽工程，发现质量问题难，事故处理更难。因此，锚杆检测工作是整个锚固工程中不可缺少的环节，只有提高锚杆检测工作的质量和检测评定结果的可靠性才能真正地确保锚固工程的质量与安全[1]。

传统的拉拔试验和开挖检查的方法检测锚杆锚固质量存在较多弊端，既不利于整体全面的检查锚杆的锚固质量，尤其是无法检测出注浆饱满度，又对锚杆本体及围岩造成损伤，随着无损检测技术水平的提高及其在大规模锚固工程中取得的经验，锚杆锚固质量无损检测技术已在水电水利工程中得到了广泛应用[2]。目前，大部分的水利水电、公路工程普遍采用物探检测方法（又称声频应力波反射法）检测锚杆的施工质量。

某抽水蓄能电站的锚杆施工质量均由第三方试验进行检测，并对施工质量进行评价。在对该抽水蓄能电站的锚杆施工质量进行抽检时，引水中支洞开挖支护正在施工，选定引水中支洞为检测部位，确定桩号为中支K0+781.5～K0+810为一个检测单元。抽检的依据为《水电水利工程锚杆无损检测规程》（DL/T 5424—2009），根据抽检的结果评价检测单位的检测质量，并同第三方试验室的检测结果进行对比。

2 检测原理及检测设备

锚杆无损检测时采用声频应力波反射法，通过对锚杆物探检测，得到锚杆的实际长度、砂浆密实度和不密实缺陷段的位置，计算砂浆密实度值，为控制锚杆的施工质量和施工质量评价提供依据。

2.1 锚杆长度的检测原理

锚杆长度是根据锚杆底部的反射波走时来计算。首先，在现场对已知长度锚杆进行标定，得到应力波在锚杆中的传播速度v，然后根据实测锚杆底部的反射时间t，通过下式计算出锚杆的长度：

式中：L——锚杆的计算长度，m；

t——反射应力波的到达时间，s；

v——应力波在锚杆中的传播波速，m/s。

2.2 砂浆密实度的检测原理

锚杆砂浆密实度是根据不同激发、接收方式下得到的多条波形曲线，进行综合定性分析，确定锚杆砂浆的缺陷类型。例如锚杆的缺陷主要表现为空浆、砂浆不密实等。在确定了锚杆砂浆缺陷类型之后，再根据其缺陷段反射波的传送时间来计算其所处的位置和缺陷段的长度。

图1 结果分析示意图Fig.1 Result analysis

锚杆缺陷位置计算，缺陷段长度按下式计算：

式中：l——缺陷段的计算长度，m；

L1——锚杆缺陷段起点位置，m；

L2——锚杆缺陷段终点位置，m。

锚杆砂浆密实度是在计算出锚杆的砂浆缺陷段长度后，用下式计算：

式中：P——锚杆砂浆密实度，%；

Lʹ——锚杆露筋长度，m。

L、Lʹ和l参数的意义可参考图1。

2.3 检测设备

检测设备为JL-MG（D）锚杆质量检测仪由采集仪、发射震源、检波器和分析处理软件组成。发射震源产生的弹性波，沿着锚杆传播并向锚杆周围辐射能量，检波器检测到反射回波，并由检测仪对信号进行分析与存储。反射信号的能量强度和到达时间取决于锚杆周围或端部的灌浆状况。通过对信号进行处理和分析，可以确定锚杆长度以及灌浆的整体质量。

设备为非强制性送检类型设备，定期进行自校准，保证设备的各项技术参数在正常范围（见表1）。

表1 检测技术参数Tab.1 Technical parameters of testing

3 检测实施

根据现场情况，抽检第三方试验室已经完成检验单元的锚杆，该部位为Ⅲ类围岩，锚杆锚固类型为先注浆后插锚杆，锚杆采用φ22mm，长度3m，入岩深度2.95m，间排距为1.5m×1.5m，该单元锚杆总数为238根，锚杆类型为常规永久性锚杆。根据DL/T 5424—2009中6.2.1“常规永久性锚杆检测比例应不小于施工总数的10%，且每单项或单元工程不少于10根”，最终确定抽检数为30根，见图2。

图2 检测位置示意图Fig.2 Illustration of testing position

4 检测结果分析与对比

4.1 本次检测结果

本次检测结果如下：

（1）锚杆长度的判定。实测锚杆的入岩长度均大于95%。依据DL/T 5424—2009，实测单根锚杆长度应达到下列条件，判断该锚杆长度合格[3]：

1）岩锚梁等关键部位结构锚杆实测入孔长度大于等于设计长度的95%，且不足长度不超过20cm。

2）常规部位永久锚杆实测入孔长度大于等于设计长度的95%。

3）临时锚杆实测入孔长度大于等于设计长度的95%。

抽检的30支锚杆的入岩长度均达到95%以上，判定入岩长度均合格。

（2）锚杆砂浆饱和度的判定。实测锚杆砂浆饱和度如下：

1）锚杆饱和度D≥90%：16根；

2）锚杆饱和度90%＞D≥80%：14根；

3）锚杆饱和度80%＞D≥75%：0根；

4）锚杆饱和度D＜75%：0根。

依据DL/T 5424—2009，锚杆分级标准如下：

1）I级锚杆，长度合格，锚杆饱和度D≥ 90%。

2）Ⅱ级锚杆，长度合格，锚杆饱和度90%＞D≥80%。

3）Ⅲ级锚杆，长度合格，锚杆饱和度80%＞D≥75%。

4）Ⅳ级锚杆，长度不合格，或锚杆饱和度D＜75%。

5）缺陷部位集中在孔底或孔口段，应按以上标准降低一级评定。

抽检的30支锚杆I级锚杆和Ⅱ级锚杆数量分别为16根和14根，III级锚杆0根，Ⅳ级锚杆0根。有8根锚杆缺陷部位集中在孔口段，按标准降低一级评定，其中检测编号为13、26、31、36的锚杆由于有不密实缺陷由I级锚杆降为Ⅱ级锚杆，编号为17、23、27、34的锚杆由于有不密实缺陷由Ⅱ级锚杆降为Ⅲ级锚杆。最终评定结果为：I级锚杆12根，占抽检总数40%；Ⅱ级锚杆14根，占抽检总数46.67%；Ⅲ级锚杆4根，占抽检总数13.33%；Ⅳ级锚杆0根，占抽检总数0%。

（3）单根锚杆锚固质量的判定。依据DL/T 5424—2009，单根锚杆锚固质量达到下列级别，可判断为合格：

1）岩锚梁等关键部位锚杆，I级。

2）常规部位永久锚杆，Ⅱ级及以上。

3）临时性锚杆，Ⅲ级及以上。

判定4支Ⅲ级锚杆不合格。

（4）单项或单元工程锚固质量的评价。抽检单元的Ⅱ级及以上锚杆合格率为86.67%，且无Ⅳ级锚杆。依据DL/T 5424—2009，单项或单元工程锚杆抽检质量达到以下标准，可判断为合格：

1）岩锚梁等关键部位锚杆抽检样本中90%达到I级以上，且无Ⅳ级锚杆。

2）常规部位永久锚杆抽检样本中80%达到Ⅱ级及以上，且无Ⅳ级锚杆。

3）临时锚杆抽检样本中80%达到Ⅲ级及以上。

抽检单元的Ⅱ级及以上锚杆合格率为86.67%，且无Ⅳ级锚杆，抽检单元锚杆质量合格。

单元综合评价的结果（见表2）：抽检单元锚杆总数238根，抽检30根占总数12.6%。抽检锚杆的入岩长度均大于等于设计长度的95%，其中I级锚杆12根，占抽检总数40%；Ⅱ级锚杆14根，占抽检总数46.67%；Ⅲ级锚杆4根，占抽检总数13.33%；Ⅳ级锚杆0根，占抽检总数0%；Ⅱ级及以上锚杆合格率为86.67%。整体评价引水中支洞锚杆检测部位桩号为中支K0+781.8～K0+810区段锚杆锚固质量合格。

4.2 结果对比分析

针对该单元，第三方试验室的检测数量为24根，检测比例符合DL/T 5424—2009的规定（不小于施工总数的10%），检测的结果为：

入岩长度均大于等于设计长度的95%。

I级锚杆9根，占37.5%；Ⅱ级锚杆12根，占50%；Ⅲ级锚杆3根，占12.5%；无Ⅳ级锚杆。其中3支锚杆由于缺陷位于孔口处，由I级锚杆降为Ⅱ级锚杆；1支锚杆由于缺陷位于孔口处，由Ⅱ级锚杆降为Ⅲ级锚杆。该单元Ⅱ级以上锚杆合格率为87.5%。

表2 检测结果Tab.2 Testing result

按照DL/T 5424—2009的要求，在锚杆长度合格的基础上，首先根据其饱满度及缺陷部位确定锚杆级别，之后根据锚固部位确定单根锚杆的质量，最后根据合格锚杆的比例评价单项或单元工程的质量。

对比本次检测与第三方试验室完成的结果可以发现，对于该单元锚杆质量评价的结果基本一致，即抽检样本中80%达到Ⅱ级以上，且无Ⅳ级锚杆，检测单元评价的结果也合格。但第三方试验的检测数据发现检测结果中（见表3）并未体现不合格锚杆的信息，编号为17、19、22的锚杆属于Ⅲ级锚杆，对于常规部位永久锚杆，Ⅱ级及以上为合格锚杆，这3支锚杆为不合格锚杆。

表3 第三方试验室关于III级锚杆的评定Tab.3 Evaluation about grade III anchors of the third paty lab

5 结束语

对锚杆质量无损检测结果进行评价时，应严格按照DL/T 5424—2009的要求，在选定检测单项或单元工程的基础上，首先评定锚杆的长度是否合格，其次应根据饱满度对锚杆进行分级，之后根据锚固部位判定单支锚杆是否合格，最后根据合格比例评价检测单元或单项工程的锚固质量。

[1]王词重.水电工程注浆锚杆质量的无损检测技术.人民长江，2007（38）11：83-85.WANG Cizhong.Evaluation of Nondestructive Technology for Grouting Anchors in Hydropower Engineering.Yangtze River，2007（38）11 ：83-85.

[2]中国水利电力物探科技信息网，工程物探手册 [M].北京：中国水利水电出版社，2011.China water conservancy and electricity geophysical technology information network，Engineering Geophysical Prospecting Manual[M].Beijing：China Water & Power Press，2011.

[3]DL/T 5424—2009水电水利工程锚杆无损检测规程[S].DL/T 5424—2009 Code for anchor bolt no-damage detecting of hydropower and water resources engineering[S].

[4]高苏杰.抽水蓄能的责任[J].水电与抽水蓄能.2015，1（1）：1-7.GAO Sujie.The responsibility of pumped storage[J].Hydropower and Pumped Storage，2015，1（1）：1-7.

[5]杨文道，张岩雨，潘菊芳.抽水蓄能机组电动工况启动的自动控制[J].水电与抽水蓄能，2015，1（2）：16-21.YANG Wendao，ZHANG Yanyu，PAN Jufang.The automatic control of the pumped start-up of the pumped-storage unit[J].Hydropower and Pumped Storage，2015，1（2）：16-21.

[6]周攀.基于有限状态机的抽水蓄能机组工况转换控制[J].水电与抽水蓄能，2015，1（1）：91-96.ZHOU Pan.The condition transformation control strategy for pumped-storage power station based on finite state machine[J].Hydropower and Pumped Storage，2015，1（1）：91-96.

[7]郝国文，李建光，张志明，杨艳平.抽水蓄能机组抽水工况下同期并网参数的整定计算方法[J].水电与抽水蓄能，2015，3（3）：32-37.HAO Guowen，LI Jianguang，ZHANG Zhiming，YANG Yanping.Parameters setting method for synchronization of pumped storage power unites under the pumping condition[J].Hydropower and Pumped Storage，2015，3（3）：32-37.

Evaluation of Nondestructive Testing Result for Anchors in Hydropower and Hydraulic Engineering

ZHAO Qiang，LIU Juncheng，CAO Jiali，XU Yanan
（Engineering and Technology Department，Technology Center of State Grid Xinyuan Co., Ltd.，Beijing 100161，China）

A repeated nondestructive testing of anchors of a pumped storage power station under construction was conducted，for certain uint of the mid diversion branch cave，the results of the third party inspection were found didn’t be in strict accordance with the evaluation steps in anchor nondestructive testing standards，such results didn’t contain the evaluation of single anchor.Although the third party inspection results didn’t deviate the complete evaluation of the certain uint，the lack of the evaluation of the single anchor，such behavior would lead to can’t make a complete evaluation of construction quality.With the relevant standards of the anchors should be carry out strictly，the anchor construction quality can be fully reflected.

anchors；nondestructive testing；result evaluation

TV743 文献标识码：A 学科代码：570.35 DOI：10.3969/j.issn.2096-093X.2016.06.011

赵 强（1981—），男，硕士，高级工程师，主要专业方向为金属材料及焊接、水工结构材料质量检测及评定。E-mail：13810839225@163.com