岩土预应力锚固工程注浆无损检测及其应用研究

岩土预应力锚固工程注浆无损检测及其应用研究

郑麟,王佳音

江苏山石矿业服务有限公司 江苏省徐州市 221000

摘要：目前岩土的质量安全检测的方法需要创新，改进传统的检测的方法。随着岩土检测技术的完善，新型无损检测技术的发展也得到相应提升，在施工过程中已成为发展前景较好的检测手段。然而岩土预应力锚固工程注浆无损检测技术仍存在许多不足之处，亟待解决。目前，我国无损检测技术的发展时间还较短，发展水平也较低。

关键词：岩土；预应力；锚固

1 锚索技术分析

锚索是通过外端固定于坡面，另一端锚固在滑动面以内的稳定岩体中穿过边坡滑动面的预应力钢绞线，直接在滑面上产生抗滑阻力，增大抗滑摩擦阻力，使结构面处于压紧状态，以提高边坡岩体的整体性，从而从根本上改善岩体的力学性能，有效地控制岩体的位移，促使其稳定，达到整治顺层、滑坡及危岩、危石的目的。

锚固法注浆采用排气注浆法施工。下倾的孔，注浆管插至孔底，砂浆由孔底注入，空气由锚索孔排出；上倾和水平孔，砂浆由孔口注入，空气压向孔底，由孔底进入排气管排出孔外。通过注浆可以提升其稳定性。注浆完毕后的注浆检测可以在一定的基础上对注浆的质量更好地控制，促进其质量能够达标。

2 预应力锚固工程质量检测的背景分析

2.1 预应力锚固工程质量检测现状

目前，锚杆材料种类越来越多，中国在岩土工程方面的投资也在不断增加。在相关实践的项目中，锚定方法存在一定的弊端。

比如它的隐蔽性较明显。在继续实际的审计以及监督的过程中，工作的开展较困难，如果从根本上解决锚定的有效性问题相对较困难。如果在实际的注浆过程中，注浆液本身质量存在一定问题，而施工单位在实际的施工过程中忽视此方面的问题，但是注浆过程仍然完成。

因此在实际的发展过程中锚固的工程前景发展较差，此工程的数量会大幅减少。在实际的发展过程中按检测方法和测力的方法分为以下两个方面的内容：一种是动法检测，另一种是静力法检测。

2.2 传统锚固工程注浆检测现状

土工预应力锚杆在实际的隐蔽工程是没有办法进行合理解决的。如果注浆过程导致整个项目发生失败，在实际检测的过程中，针对固定的锚固工程的开挖方法做出相关的检测工作，在施工的现场通过开挖的方式，进而对质量做出相应的判断。

该方法在实际的发展过程中会带来一定的优势，凭借此方面的优势能够广泛应用于工程，但是此方法在实际的检测过程中会出现工程受损问题，因此现代检测的方法不合适。

3 工程概括

注浆处理技术是指在钻进施工时分两次或多次注浆，以达到更好的锚固效果。此项目采用自钻空心锚固工程施工。自钻空心锚杆注浆是一种二次注浆工艺。

第一次注浆与钻孔同时进行。浆体较薄（水灰比约为1∶1），既能排渣，又能有效充填岩土裂隙，加固破碎岩体。第二次注浆，钻至设计要求深度后，浆体较厚[水灰比约（0.45～0.6）∶1]。两种注浆均采用压力注浆法，可使浆液更充分地充填钻孔和岩石裂隙。

4 无损检测分析

4.1 无损检测技术

回弹锤法是一种常用的混凝土强度无损检测方法，测量结果受各种因素（如混凝土成分和成分、湿度或龄期）影响。高强混凝土质量对试验结果有不同影响。

对于强度超过90 MPa的骨料，可忽略不计。为用回弹锤确定高强混凝土的抗压强度，需要对不同强度的母岩骨料建立特殊的校准关系。

HSC强度是准确确定正常体重混凝土，普通体重的上限的标定关系具体是搬到在测试测量HSC数量最大反弹，与抗压强度值根据调整后的公式计算小于HSC的实际强度。

该方法是基于受冲击载荷作用下缺陷混凝土结构的动态响应。

与类似的NDT技术，如冲击回波法相比，该方法使用非接触式设备产生冲击（产生冲击波的冲击管）和响应监测（激光测振仪测量混凝土表面速度）。对不同长度和深度的混凝土试件（平行于自由表面的Penny裂缝）进行了试验和数值（有限元）研究。回弹锤法和超声波脉冲速度法是检测混凝土性能常用的两种无损检测方法。

超声脉冲的传播速度与样品的密度、均匀性和均匀性有关。利用这两种方法对混凝土抗压强度进行了估算，建立了锤回弹值/超声脉冲速度与混凝土抗压强度的关系。结果表明，联合NDT方法（也称为sonreb方法）比单一NDT方法更准确。

4.1.1 混凝土强度测量不确定度评定及回弹法引起的测试偏差分析

影响混凝土强度测量结果的因素很多，如被测量对象、测量仪器设备、测量环境、测量方法以及测量人员造成的误差等。无损评价可有效将回弹法应用于测试偏差分析。在此过程中，假设冲击载荷所使用的力时间函数，估计其模拟参数，即弹性材料的性能，以保证其稳定性。

4.1.2 回弹法测试混凝土强度的试验分析

（1）相关概述。用浓度约为1%的酚酞醇溶液测试碳化深度（深度值应为垂直距离，颜色较浅的部分应为实际碳化深度）。采用洛氏硬度值为hrc58–hrc62的钢钻，强度测量曲线顺序为特殊曲线、区域曲线和统一曲线。

（2）回弹值计算。一般情况下，测试区域的数量不应小于10个，否则数据将不具有代表性。在一般实验中，每个测试区域应选取16个（4×4）测试点，且相邻测试点不得小于2 cm，应及时记录数据。

现代技术的数显回弹仪，将该计算方法嵌入数显回弹仪主机内，可自动计算出回弹值。

（3）混凝土强度估算。根据各试验区查表将混凝土强度值进行转换，即可计算出构件试验区混凝土强度平均值。

若测量面积小于10个，则强度估计值为测量面积强度的最小换算值；调查面积不小于10个的，按单独计算。

4.2 渗透检测技术

渗透探伤技术使用时，液体与明亮的光线颜色或材料应用于表面的产品进行测试，然后站在一段时间后，一些产品有缺陷的零件进行测试会充满液体材料。通过这些液态材料，可更清楚地观察缺陷部件的特性。

4.3 后装拔法

回装拔法是将示踪棒埋置，待示踪棒凝固后再拔出，记录并分析草图。通过实验分析其抗拉能力，发现抗拉能力和抗压能力是相关的。抗拉能力强，则抗压能力强，抗拉能力弱，则抗压能力弱。因此，抗压能力应以抗拉能力来判断。

4.4 应力波反射法

目前，检测锚杆的注浆质量方法主要是通过采用应力波反射法对此进行相应的研究和分析。该方法在实际的发展过程中能够对锚索的质量进行科学和多元化的综合评价。

应力波反射法检测方法还处于一个相对发展的阶段，其原理为：在暴露的电缆振动，弹性应力波沿着导体底部，通过对周围的介质做出一定改变，处理接收到的反射信号，进而将信号传到固定端的传感器，然后根据传感器过信号做出传输以及反射，最终分析和评估工程灌浆锚栓的质量。

应力波反射检测的方法可以对锚固的范围、速度以及质量等方面做出正确的分析和检测。但锚杆的注浆密实度的定量测量方面有缺陷，仍需要做出相关的改进。沿锚杆传播的波有一部分能量会通过注浆体进入岩体，因此波幅会减小，并将在螺栓的内端反射。反射跃迁将被螺栓外端的压电晶体接收和记录。如果锚杆周围注浆体完全充填，即锚杆均匀性好，则反射过渡幅值衰减比注浆不足或较差时要大。

6 结束语

锚固工程灌浆检测技术从理论、信号分析和工程实践都处于一个全新的阶段。目前，弹性波试验的理论研究是基于小应变桩试验理论，并把它作为一维问题。然而，由于锚杆工程围岩锚固系统的岩土环境比桩基础复杂，施工难度更大，渠道注浆比桩基施工大得多。因此，需要创新理论，使之更符合实际情况。

参考文献

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