基于冲击回波的预制梁孔道压浆密实度检测

薛红正　张会川　李现科

摘 要：预应力桥梁孔道灌浆施工质量对结构耐久性和安全性影响重大，预应力孔道压浆应重视事前和事中控制，并应检测压浆密实度情况。本文以某高速公路3×40 m先简支后连续预应力混凝土T梁为工程背景，对施工过程中T梁压浆密实度进行了抽检。检测结果表明，各管道预应力孔道注浆均基本密实，预应力管道压浆控制良好。

关键词：预应力桥梁;孔道压浆;密实度;抽检

中图分类号：U445.57文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）14-0103-03

Detection of Grouting Density of Precast Beam CHannel Based on Impact Echo

XUE Hongzheng ZHANG Huichuan LI Xianke

（Henan Lite Transportation Engineering Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450015）

Abstract： The quality of the prestressed bridge grouting construction has a significant impact on the durability and safety of the structure. The prestressed grouting of the channel should pay attention to the control before and during the event， and the density of the grouting should be tested. Taking a 3 × 40 m pre-stressed concrete pre-stressed concrete T-beam on a highway as the engineering background， a random inspection of the T-beam grouting density during the construction process was conducted in this paper. The test results showed that the grouting of the prestressed channels of each pipeline was basically dense， and the grouting control of the prestressed pipeline was good.

Keywords： prestressed bridge;grouting in tunnel;compactness;random inspection

预应力在桥梁使用过程中长期发挥作用，预应力张拉和压浆施工质量将直接影响预应力构件永存内力。孔道压浆的质量是重要的影响因素之一，如果压浆不密实，水和空气的进入使得处于高度张拉状态的钢绞线材料易发生腐蚀，造成有效预应力降低;严重时，钢绞线会发生断裂，从而极大地影响桥梁的耐久性、安全性。此外，预应力质量缺陷还会导致混凝土应力集中，进而改变梁体的设计受力状态，从而影响桥梁的使用寿命。预应力孔道压浆属于隐蔽工程，其质量缺陷无法像表观缺陷一样易于发现，其一旦出现质量问题，将直接影响预应力构件永存内力和耐久性。因此，预应力孔道压浆应重视事前和事中控制，及时抽查检测压浆密实度情况，及时判别压浆密实度，以便后续压浆工艺的改进和缺陷的补救。

1 桥梁工程概况

某高速公路大桥桥跨布置为3×40 m先简支后连续预应力混凝土T梁，横桥向由5片梁组成。40 m T梁纵向预应力采用[Φs]15.2 mm钢绞线，拉强度标准值[fpk]=1 860 MPa，张拉控制应力为0.75[fpk]，T梁预制混凝土强度达到混凝土设计强度等级的90%，且龄期不少于7 d后，方可张拉预应力钢束。如图1所示，单片T梁纵向布置5束15-10预应力钢絞线，预应力钢绞线采用满足《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T 5224—2014）要求的低松弛高强度预应力钢绞线，钢绞线规格为[Φs]15.2 mm，拉强度标准值[fpk]=1 860 MPa，弹性模量[Ep]=1.95×105MPa，松弛率为2.5%。预应力锚具、夹具和连接器符合相关行业规范各项技术要求，预制T梁预应力管道成孔采用金属波纹管，钢带厚度不小于0.35 mm。

2 孔道压浆的相关技术要求

设计要求预应力钢筋管道压浆所用水泥浆28 d抗压强度不应低于50 MPa，其水胶比为0.26～0.28，为减少收缩，可通过试验掺入适量膨胀剂。

后张预应力体系的管道必须具有密封性能，要求采用有良好密封性能的高密度塑料波形管，管道灌浆材料和灌浆方法要事先通过试验检测，尽可能降低浆体硬化后形成的气孔，并采用真空灌浆，必要时还应在灌浆材料中掺入适量的阻锈剂。

预应力孔道压浆前，应检査管道畅通和渗漏情况;压浆时，若从一端压不通，必须及时处理，不得从另一端补压代替;压浆顺序先下后上，同一管道压浆应连续进行，一次完成。

预应力孔道压浆时，应采用真空辅助压浆工艺，使管道内的真空度稳定在-0.06～-0.08 MPa。压浆最大压力不宜超过0.6 MPa，压浆充盈度应达到孔道另一端饱满并于排气孔排出与规定流动度相同的浆体为止。

关闭浆口，应保持不小于0.3～0.5 MPa的压力不小于3～5 min，在无漏水、漏浆的情况下完成压浆;孔道内的结硬浆体应饱满、密实，充盈度应满足要求。

3 压浆密实度的检测方案

3.1 检测方法与评判标准

孔道压浆密实度的检测采用冲击回波的方式，通过弹性波的透过、反射等特性，人们可以对预应力梁的孔道灌浆密实度进行检测，其间主要采用定性检测，必要时进行缺陷定位检测。检测应在注浆材料达到设计强度的80%后进行。检测前调查现场，收集注浆资料、施工记录等，了解预应力孔道走向、注漿工艺及注浆过程中出现的异常情况。冲击回波定性检包括全长衰减法（[IEA]）、全长波速法（[IPV]）与传递函数法（[ITF]）。冲击弹性波定性检测结果以综合注浆指数[If]来量化表达，如式（1）所示。

[If=IEA?IPV?ITF3]                               （1）

冲击弹性波定性检测结果以综合注浆指数[If]进行判断：若综合注浆指数[If≥0.98]时，则预应力孔道注浆密实或基本密实;若综合注浆指数[0.90≤If<0.98]时，则预应力孔道注浆存在缺陷;若综合注浆指数[0.85≤If<0.90]时，则预应力孔道注浆存在明显缺陷;若综合注浆指数[If<0.85]时，则预应力孔道注浆存在严重缺陷。

3.2 检测仪器设备

压浆密实度的检测采用预应力混凝土梁多功能检测仪SPC-MATS，如图2所示。该设备主要由仪器主机、传感器、外置放大器、激振锤、导向器、电缆、无线操控系统和配套的产品软件组成，可以进行数据采集、数据解析、自动生成报告等一体化操作，能对预应力灌浆密实度进行快速定性测试、准确定位测试和缺陷类型判别。

3.3 检测抽查方案

目前，国家和公路行业规范对于预应力孔道注浆检测尚无标准，其检测抽查数量无明确规定，河南省地方标准也尚未涵盖该部分内容。目前仅有山西省等个别省份对预应力孔道注浆检测颁布了地方标准。

本项目参照山西省在2016年1月30日实施的地方标准《桥梁预应力孔道注浆密实性无损检测技术规程》（DB 14/T 1109—2015）[1]，并结合项目具体情况，确定如下抽查方案。一是对于装配式预应力T梁桥，抽检梁数不少于总数的10%，单跨抽查数量不少于1片，且抽检总数不少于3片，每片受检T梁的预应力孔道100%进行检测。二是当以综合注浆指数[If]判定注浆密实性等级Ⅳ、Ⅴ类占孔道抽检总数50%及以上时，应采用定性法双倍抽检;若仍出现上述情况时，则应全检。三是检测预应力T梁及预应力管道应采用随机方式抽取，当有下列情况之一时，应优先抽检：注浆过程中注浆机出现故障或注浆材料发生初凝;注浆过程中发生堵塞;曲率半径较小;其他认为有必要检测的情况。

4 压浆密实度抽检结果分析

按照抽检方案，施工过程中对该桥1-3#、2-1#和3-5#T梁进行了压浆密实度抽检[2-3]，检测结果表明，各管道综合注浆指数[If]均大于0.98，预应力孔道注浆均基本密实，预应力管道压浆控制良好。以3-5#T梁为例，各管道检测结果如表1所示;以3-5#T梁N1B管道为例，测试波形示意图如图3所示，解析测试结果图示如图4所示。

5 结论

预应力混凝土桥是最常见的桥梁形式，预应力的有效性和耐久性对桥梁的正常使用性能、安全性影响重大[4-5]。提高预应力桥梁孔道灌浆施工质量，对延长桥梁使用寿命和结构安全具有重要的经济和社会意义。本文以某高速公路3×40 m先简支后连续预应力混凝土T梁为工程背景，对预制施工过程中T梁压浆密实度情况进行了抽检，检测结果表明，各管道预应力孔道注浆均基本密实，预应力管道压浆控制良好。

参考文献：

[1]山西省质量技术监督局.桥梁预应力孔道注浆密实性无损检测技术规程：DB 14/T 1109—2015[S].北京：中国标准出版社，2015.

[2]交通运输部.公路桥涵施工技术规范：JTG/T F50—2011[S].北京：人民交通出版社，2011.

[3]李炎隆，王军忠，陈俊豪，等.冲击回波法对混凝土内部损伤检测的试验研究[J].应用力学学，2020（1）：149-154.

[4]薛松.基于冲击回波法的桥梁预应力孔道灌浆密实度检测方法研究[J].河南科技，2019（26）：78-80.

[5]渠广镇，周广利，张科超，等.基于冲击回波法的预应力管道压浆密实性检测[J].物探与化探，2019（4）：919-924.