水電水利工程錨桿無(wú)損檢測(cè)結(jié)果評(píng)定

趙 強(qiáng)，劉君成，曹佳麗，徐亞楠

（國(guó)網(wǎng)新源控股有限公司技術(shù)中心工程技術(shù)所，北京市 100161）

水電水利工程錨桿無(wú)損檢測(cè)結(jié)果評(píng)定

趙 強(qiáng)，劉君成，曹佳麗，徐亞楠

（國(guó)網(wǎng)新源控股有限公司技術(shù)中心工程技術(shù)所，北京市 100161）

對(duì)某在建抽水蓄能電站的引水中支洞的某一個(gè)施工單元進(jìn)行錨桿質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)復(fù)查時(shí)，發(fā)現(xiàn)第三方試驗(yàn)室在初次對(duì)選定單元進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)時(shí)，未嚴(yán)格按照錨桿無(wú)損檢測(cè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)步驟對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，檢測(cè)結(jié)果中未體現(xiàn)單支錨桿的評(píng)價(jià)結(jié)果。盡管第三方試驗(yàn)室的檢測(cè)結(jié)果未影響檢測(cè)單元的整理質(zhì)量評(píng)價(jià)，但檢測(cè)報(bào)告中不體現(xiàn)單支錨桿合格與否的信息，對(duì)于施工質(zhì)量并不能做出完全的評(píng)價(jià)。在錨桿質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，全面反映錨桿施工質(zhì)量。

錨桿；無(wú)損檢測(cè)；結(jié)果評(píng)定

1 概述

在水電水利工程中，大量采用噴錨支護(hù)技術(shù)，錨桿的施工質(zhì)量直接影響著邊坡或洞室的安全穩(wěn)定。錨桿的施工屬于隱蔽工程，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題難，事故處理更難。因此，錨桿檢測(cè)工作是整個(gè)錨固工程中不可缺少的環(huán)節(jié)，只有提高錨桿檢測(cè)工作的質(zhì)量和檢測(cè)評(píng)定結(jié)果的可靠性才能真正地確保錨固工程的質(zhì)量與安全[1]。

傳統(tǒng)的拉拔試驗(yàn)和開(kāi)挖檢查的方法檢測(cè)錨桿錨固質(zhì)量存在較多弊端，既不利于整體全面的檢查錨桿的錨固質(zhì)量，尤其是無(wú)法檢測(cè)出注漿飽滿(mǎn)度，又對(duì)錨桿本體及圍巖造成損傷，隨著無(wú)損檢測(cè)技術(shù)水平的提高及其在大規(guī)模錨固工程中取得的經(jīng)驗(yàn)，錨桿錨固質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)技術(shù)已在水電水利工程中得到了廣泛應(yīng)用[2]。目前，大部分的水利水電、公路工程普遍采用物探檢測(cè)方法（又稱(chēng)聲頻應(yīng)力波反射法）檢測(cè)錨桿的施工質(zhì)量。

某抽水蓄能電站的錨桿施工質(zhì)量均由第三方試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。在對(duì)該抽水蓄能電站的錨桿施工質(zhì)量進(jìn)行抽檢時(shí)，引水中支洞開(kāi)挖支護(hù)正在施工，選定引水中支洞為檢測(cè)部位，確定樁號(hào)為中支K0+781.5～K0+810為一個(gè)檢測(cè)單元。抽檢的依據(jù)為《水電水利工程錨桿無(wú)損檢測(cè)規(guī)程》（DL/T 5424—2009），根據(jù)抽檢的結(jié)果評(píng)價(jià)檢測(cè)單位的檢測(cè)質(zhì)量，并同第三方試驗(yàn)室的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。

2 檢測(cè)原理及檢測(cè)設(shè)備

錨桿無(wú)損檢測(cè)時(shí)采用聲頻應(yīng)力波反射法，通過(guò)對(duì)錨桿物探檢測(cè)，得到錨桿的實(shí)際長(zhǎng)度、砂漿密實(shí)度和不密實(shí)缺陷段的位置，計(jì)算砂漿密實(shí)度值，為控制錨桿的施工質(zhì)量和施工質(zhì)量評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

2.1 錨桿長(zhǎng)度的檢測(cè)原理

錨桿長(zhǎng)度是根據(jù)錨桿底部的反射波走時(shí)來(lái)計(jì)算。首先，在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)已知長(zhǎng)度錨桿進(jìn)行標(biāo)定，得到應(yīng)力波在錨桿中的傳播速度v，然后根據(jù)實(shí)測(cè)錨桿底部的反射時(shí)間t，通過(guò)下式計(jì)算出錨桿的長(zhǎng)度：

式中：L——錨桿的計(jì)算長(zhǎng)度，m；

t——反射應(yīng)力波的到達(dá)時(shí)間，s；

v——應(yīng)力波在錨桿中的傳播波速，m/s。

2.2 砂漿密實(shí)度的檢測(cè)原理

錨桿砂漿密實(shí)度是根據(jù)不同激發(fā)、接收方式下得到的多條波形曲線(xiàn)，進(jìn)行綜合定性分析，確定錨桿砂漿的缺陷類(lèi)型。例如錨桿的缺陷主要表現(xiàn)為空漿、砂漿不密實(shí)等。在確定了錨桿砂漿缺陷類(lèi)型之后，再根據(jù)其缺陷段反射波的傳送時(shí)間來(lái)計(jì)算其所處的位置和缺陷段的長(zhǎng)度。

圖1 結(jié)果分析示意圖Fig.1 Result analysis

錨桿缺陷位置計(jì)算，缺陷段長(zhǎng)度按下式計(jì)算：

式中：l——缺陷段的計(jì)算長(zhǎng)度，m；

L1——錨桿缺陷段起點(diǎn)位置，m；

L2——錨桿缺陷段終點(diǎn)位置，m。

錨桿砂漿密實(shí)度是在計(jì)算出錨桿的砂漿缺陷段長(zhǎng)度后，用下式計(jì)算：

式中：P——錨桿砂漿密實(shí)度，%；

L?——錨桿露筋長(zhǎng)度，m。

L、L?和l參數(shù)的意義可參考圖1。

2.3 檢測(cè)設(shè)備

檢測(cè)設(shè)備為JL-MG（D）錨桿質(zhì)量檢測(cè)儀由采集儀、發(fā)射震源、檢波器和分析處理軟件組成。發(fā)射震源產(chǎn)生的彈性波，沿著錨桿傳播并向錨桿周?chē)椛淠芰?，檢波器檢測(cè)到反射回波，并由檢測(cè)儀對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析與存儲(chǔ)。反射信號(hào)的能量強(qiáng)度和到達(dá)時(shí)間取決于錨桿周?chē)蚨瞬康墓酀{狀況。通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理和分析，可以確定錨桿長(zhǎng)度以及灌漿的整體質(zhì)量。

設(shè)備為非強(qiáng)制性送檢類(lèi)型設(shè)備，定期進(jìn)行自校準(zhǔn)，保證設(shè)備的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)在正常范圍（見(jiàn)表1）。

表1 檢測(cè)技術(shù)參數(shù)Tab.1 Technical parameters of testing

3 檢測(cè)實(shí)施

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，抽檢第三方試驗(yàn)室已經(jīng)完成檢驗(yàn)單元的錨桿，該部位為Ⅲ類(lèi)圍巖，錨桿錨固類(lèi)型為先注漿后插錨桿，錨桿采用φ22mm，長(zhǎng)度3m，入巖深度2.95m，間排距為1.5m×1.5m，該單元錨桿總數(shù)為238根，錨桿類(lèi)型為常規(guī)永久性錨桿。根據(jù)DL/T 5424—2009中6.2.1“常規(guī)永久性錨桿檢測(cè)比例應(yīng)不小于施工總數(shù)的10%，且每單項(xiàng)或單元工程不少于10根”，最終確定抽檢數(shù)為30根，見(jiàn)圖2。

圖2 檢測(cè)位置示意圖Fig.2 Illustration of testing position

4 檢測(cè)結(jié)果分析與對(duì)比

4.1 本次檢測(cè)結(jié)果

本次檢測(cè)結(jié)果如下：

（1）錨桿長(zhǎng)度的判定。實(shí)測(cè)錨桿的入巖長(zhǎng)度均大于95%。依據(jù)DL/T 5424—2009，實(shí)測(cè)單根錨桿長(zhǎng)度應(yīng)達(dá)到下列條件，判斷該錨桿長(zhǎng)度合格[3]：

1）巖錨梁等關(guān)鍵部位結(jié)構(gòu)錨桿實(shí)測(cè)入孔長(zhǎng)度大于等于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的95%，且不足長(zhǎng)度不超過(guò)20cm。

2）常規(guī)部位永久錨桿實(shí)測(cè)入孔長(zhǎng)度大于等于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的95%。

3）臨時(shí)錨桿實(shí)測(cè)入孔長(zhǎng)度大于等于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的95%。

抽檢的30支錨桿的入巖長(zhǎng)度均達(dá)到95%以上，判定入巖長(zhǎng)度均合格。

（2）錨桿砂漿飽和度的判定。實(shí)測(cè)錨桿砂漿飽和度如下：

1）錨桿飽和度D≥90%：16根；

2）錨桿飽和度90%＞D≥80%：14根；

3）錨桿飽和度80%＞D≥75%：0根；

4）錨桿飽和度D＜75%：0根。

依據(jù)DL/T 5424—2009，錨桿分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如下：

1）I級(jí)錨桿，長(zhǎng)度合格，錨桿飽和度D≥ 90%。

2）Ⅱ級(jí)錨桿，長(zhǎng)度合格，錨桿飽和度90%＞D≥80%。

3）Ⅲ級(jí)錨桿，長(zhǎng)度合格，錨桿飽和度80%＞D≥75%。

4）Ⅳ級(jí)錨桿，長(zhǎng)度不合格，或錨桿飽和度D＜75%。

5）缺陷部位集中在孔底或孔口段，應(yīng)按以上標(biāo)準(zhǔn)降低一級(jí)評(píng)定。

抽檢的30支錨桿I級(jí)錨桿和Ⅱ級(jí)錨桿數(shù)量分別為16根和14根，III級(jí)錨桿0根，Ⅳ級(jí)錨桿0根。有8根錨桿缺陷部位集中在孔口段，按標(biāo)準(zhǔn)降低一級(jí)評(píng)定，其中檢測(cè)編號(hào)為13、26、31、36的錨桿由于有不密實(shí)缺陷由I級(jí)錨桿降為Ⅱ級(jí)錨桿，編號(hào)為17、23、27、34的錨桿由于有不密實(shí)缺陷由Ⅱ級(jí)錨桿降為Ⅲ級(jí)錨桿。最終評(píng)定結(jié)果為：I級(jí)錨桿12根，占抽檢總數(shù)40%；Ⅱ級(jí)錨桿14根，占抽檢總數(shù)46.67%；Ⅲ級(jí)錨桿4根，占抽檢總數(shù)13.33%；Ⅳ級(jí)錨桿0根，占抽檢總數(shù)0%。

（3）單根錨桿錨固質(zhì)量的判定。依據(jù)DL/T 5424—2009，單根錨桿錨固質(zhì)量達(dá)到下列級(jí)別，可判斷為合格：

1）巖錨梁等關(guān)鍵部位錨桿，I級(jí)。

2）常規(guī)部位永久錨桿，Ⅱ級(jí)及以上。

3）臨時(shí)性錨桿，Ⅲ級(jí)及以上。

判定4支Ⅲ級(jí)錨桿不合格。

（4）單項(xiàng)或單元工程錨固質(zhì)量的評(píng)價(jià)。抽檢單元的Ⅱ級(jí)及以上錨桿合格率為86.67%，且無(wú)Ⅳ級(jí)錨桿。依據(jù)DL/T 5424—2009，單項(xiàng)或單元工程錨桿抽檢質(zhì)量達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)，可判斷為合格：

1）巖錨梁等關(guān)鍵部位錨桿抽檢樣本中90%達(dá)到I級(jí)以上，且無(wú)Ⅳ級(jí)錨桿。

2）常規(guī)部位永久錨桿抽檢樣本中80%達(dá)到Ⅱ級(jí)及以上，且無(wú)Ⅳ級(jí)錨桿。

3）臨時(shí)錨桿抽檢樣本中80%達(dá)到Ⅲ級(jí)及以上。

抽檢單元的Ⅱ級(jí)及以上錨桿合格率為86.67%，且無(wú)Ⅳ級(jí)錨桿，抽檢單元錨桿質(zhì)量合格。

單元綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果（見(jiàn)表2）：抽檢單元錨桿總數(shù)238根，抽檢30根占總數(shù)12.6%。抽檢錨桿的入巖長(zhǎng)度均大于等于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的95%，其中I級(jí)錨桿12根，占抽檢總數(shù)40%；Ⅱ級(jí)錨桿14根，占抽檢總數(shù)46.67%；Ⅲ級(jí)錨桿4根，占抽檢總數(shù)13.33%；Ⅳ級(jí)錨桿0根，占抽檢總數(shù)0%；Ⅱ級(jí)及以上錨桿合格率為86.67%。整體評(píng)價(jià)引水中支洞錨桿檢測(cè)部位樁號(hào)為中支K0+781.8～K0+810區(qū)段錨桿錨固質(zhì)量合格。

4.2 結(jié)果對(duì)比分析

針對(duì)該單元，第三方試驗(yàn)室的檢測(cè)數(shù)量為24根，檢測(cè)比例符合DL/T 5424—2009的規(guī)定（不小于施工總數(shù)的10%），檢測(cè)的結(jié)果為：

入巖長(zhǎng)度均大于等于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的95%。

I級(jí)錨桿9根，占37.5%；Ⅱ級(jí)錨桿12根，占50%；Ⅲ級(jí)錨桿3根，占12.5%；無(wú)Ⅳ級(jí)錨桿。其中3支錨桿由于缺陷位于孔口處，由I級(jí)錨桿降為Ⅱ級(jí)錨桿；1支錨桿由于缺陷位于孔口處，由Ⅱ級(jí)錨桿降為Ⅲ級(jí)錨桿。該單元Ⅱ級(jí)以上錨桿合格率為87.5%。

表2 檢測(cè)結(jié)果Tab.2 Testing result

按照DL/T 5424—2009的要求，在錨桿長(zhǎng)度合格的基礎(chǔ)上，首先根據(jù)其飽滿(mǎn)度及缺陷部位確定錨桿級(jí)別，之后根據(jù)錨固部位確定單根錨桿的質(zhì)量，最后根據(jù)合格錨桿的比例評(píng)價(jià)單項(xiàng)或單元工程的質(zhì)量。

對(duì)比本次檢測(cè)與第三方試驗(yàn)室完成的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于該單元錨桿質(zhì)量評(píng)價(jià)的結(jié)果基本一致，即抽檢樣本中80%達(dá)到Ⅱ級(jí)以上，且無(wú)Ⅳ級(jí)錨桿，檢測(cè)單元評(píng)價(jià)的結(jié)果也合格。但第三方試驗(yàn)的檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果中（見(jiàn)表3）并未體現(xiàn)不合格錨桿的信息，編號(hào)為17、19、22的錨桿屬于Ⅲ級(jí)錨桿，對(duì)于常規(guī)部位永久錨桿，Ⅱ級(jí)及以上為合格錨桿，這3支錨桿為不合格錨桿。

表3 第三方試驗(yàn)室關(guān)于III級(jí)錨桿的評(píng)定Tab.3 Evaluation about grade III anchors of the third paty lab

5 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)錨桿質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照DL/T 5424—2009的要求，在選定檢測(cè)單項(xiàng)或單元工程的基礎(chǔ)上，首先評(píng)定錨桿的長(zhǎng)度是否合格，其次應(yīng)根據(jù)飽滿(mǎn)度對(duì)錨桿進(jìn)行分級(jí)，之后根據(jù)錨固部位判定單支錨桿是否合格，最后根據(jù)合格比例評(píng)價(jià)檢測(cè)單元或單項(xiàng)工程的錨固質(zhì)量。

[1]王詞重.水電工程注漿錨桿質(zhì)量的無(wú)損檢測(cè)技術(shù).人民長(zhǎng)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]中國(guó)水利電力物探科技信息網(wǎng)，工程物探手冊(cè) [M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2011.China water conservancy and electricity geophysical technology information network，Engineering Geophysical Prospecting Manual[M].Beijing：China Water & Power Press，2011.

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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 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 學(xué)科代碼：570.35 DOI：10.3969/j.issn.2096-093X.2016.06.011

趙 強(qiáng)（1981—），男，碩士，高級(jí)工程師，主要專(zhuān)業(yè)方向?yàn)榻饘俨牧霞昂附?、水工結(jié)構(gòu)材料質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)定。E-mail：13810839225@163.com