预应力孔道压浆密实度检测方法运用

戎益萍

杭州市交通工程集团有限公司 310007

摘要：随着经济的发展和社会的持续建设，我国很多地区的技术实施都获得了较大的突破，预应力技术的使用，为工程的稳定性提供了较多的保证。但是，在技术的使用范围扩大后，预应力孔道压浆密实度成为了业界内比较关注的技术指标，如果密实度未达到要求，将直接导致工程出现严重的安全隐患，例如桥梁结构可能会在毫无征兆的情况下突然坍塌；如果密实度超标，也不利于工程的后续建设。所以，应在今后的工作中，针对预应力孔道压浆密实度，实施有效的检测方法，确保最终的检测结果是符合实际的，根据现实情况和技术检测结果，对密实度做出适当的改变，巩固工程质量。

关键词：预应力；孔道；压浆；密实度；检测

在工程建设的过程中，预应力的控制是核心组成部分，很多工作都不能仅仅在表面的技术指标上努力，而是要充分的符合客观标准及需求，促使工程在建设过程中，保证各方面的稳定性，能够较好的抵御天气影响、环境影响，为社会建设提供较多的帮助。现阶段的多数工程都在选择预应力技术进行施工，总体上的技术水平较高，而在预应力孔道压浆密实度方面，则要进行深入的检测和分析。在此，本文主要对预应力孔道压浆密实度检测方法运用展开讨论。

一、预应力孔道压浆作用与目前现状

1、预应力孔道压浆作用

在后张法有粘结预应力施工工艺中，预应力孔道压浆是一个关键工序，其作用有：

（1）、保护预应力筋，避免其暴露于空气和水汽中而锈蚀、断裂；

（2）使预应力筋与混凝土有良好的粘结，确保预应力筋向混凝土有效施加预压力，以减轻后期荷载对锚具的作用，并且抑制超载时梁体裂缝开展的宽度和间距；

（3）减少反复荷载对锚具造成的疲劳破坏，延长锚具的使用寿命。

2、目前预应力管道压浆现状

由于孔道压浆材料质量、压浆工艺、施工管理及试验检测技术等原因，孔道容易出现不密实、空洞缺陷。比如，压浆人员为了减少压浆施工的难度，往往采用较大的水灰比来增加浆体流动性，极易造成压入孔道的浆体泌水，在孔道内形成空洞；又比如出浆孔、排气孔设置不合要求，当浆体溢出时误认为压浆完成而停止压浆，或由于出浆孔、排气孔淤塞导致残留空气无法排出，造成孔道“窝气”，形成空洞。为此，现行《公路桥涵施工技术规范》规定，孔道内的结硬浆体应饱满、密实，充盈度应合格。因此，应对预应力孔道压浆密实度进行检测，以确保桥梁的耐久性、承载力符合要求。

二、基于冲击弹性波技术的孔道压浆密实度检测方法及原理

对于预应力孔道压浆密实度而言，其受到的影响因素较多，要想更好的完成密实度检测，必须针对影响因素进行分析和解决。经过大量的讨论和分析，认为检测方法的选择和运用，应适应较多的情况。因此，基于冲击弹性波技术的检测方法被有效研发出来，当物体某处粒子因外力作用离开平衡位置，该粒子在弹性力的作用下围绕平衡位置振动，同时又引起周围粒子围绕各自平衡位置振动，这样形成的振动在弹性介质中传播的形式，称为弹性波。而通过机械冲击在弹性介质中产生的弹性波，则称为冲击弹性波。基于冲击弹性波技术的压浆密实度检测方法，是通过锤击等方法在预应力梁体表面某处激振，利用传感器采集冲击波振幅、波速、振动频率等数据并进行分析，判断预应力孔道压浆密实度的一种无损检测技术方法。该方法在实际的运用过程中，也获得了业内的肯定，日后可将该方法推广应用。

1、定性检测方法原理

基于冲击弹性波技术的检测方法，与预应力孔道压浆密实度的检测具有较高的匹配性，其并不是单一的方法，而是运用多项方法进行联合，从而完成密实度的高效检测，所得到的数据和结果都是比较可信的。定性检测法是基于冲击弹性波技术检测的重要组成部分，其原理如下：定性检测法在应用过程中，主要是使用小锤作为工具，利用敲击预应力钢束的一端，从而有效的激发冲击波，在冲击波出现后，针对钢束两头的各项数据进行采集，主要包括波振幅指标、波速指标、振动频率等等，以此来进行密实度的有效检测。定性检测法，即使用小锤敲击预应力钢束一端激发冲击波，采集钢束两端头的波振幅、波速、振动频率等。该法只有在梁体两端预应力钢束锚头外露时才能进行定性检测。定性检测法的原理是根据孔道压浆密实度与波振幅、波速、振动频率等的函数关系，计算压浆密实度指数I。当I=1时表示孔道内压浆密实、饱满；当I=0时表示孔道内完全空洞、无浆。通常I≥0.95时表示压浆质量较好，孔道压浆无需处理。

从原理来分析，定性检测法的应用，虽然在操作上简单，并且获得的结果准确。但该方法在具体的应用当中，具有一个比较明显的限制条件，那就是必须在梁体两端预应力钢束锚头外露的情况下，才能开展的定性检测，这是日后需要重点注意的条件。

2、定位检测法原理

除了上述的定性检测法外，应用基于冲击弹性波技术检测的过程中，定位检测法也是比较重要的组成内容，且在很多方面都为预应力孔道压浆密实度的检测，提供了较多的帮助和参考，告别了以往的传统检测。

定位检测法的原理基于以下实验研究成果：

（1）、当孔道压浆存在空洞缺陷时，弹性波会在缺陷处发生较强烈反射；

（2）、弹性波从梁底面或对面的反射时间比压浆密实时长，反射信号相对延迟。因此，可沿着波纹管的走向，在梁板的顶面或侧面以一定间距布置测点，击振、拾振，根据波纹管处反射信号的有无和梁底反射信号是否延时判断缺陷的有无和范围。

就当前的工作而言，当压浆的密实度指数I<0.95，或者是预应力的钢束锚头被混凝土封闭的时候，建议选择定位检测法来进行密实度的检测工作。该方法的优势在于，能够更好的确定压浆缺陷的大小、具体范围、实际的严重程度等等，在很多方面都可与现实情况具有高度的匹配度。

从原理上来分析，定位检测法的应用，主要是在垂直于预应力钢束的方向上，利用小锤作为工具，在梁的侧面或者是在顶面的混凝土，开展有效的表面敲击工作，在敲击的过程中，采集较多的弹性波发射信号，并以此来开展密实度的检测工作。该方法不仅操作简单，且服务的领域比较广阔，受到的限制条件较少，建议推广应用。

三、预应力孔道压浆密实度检测方法的运用分析

基于冲击弹性波技术检测，虽然在很多方面都取得了突破的成果，但该方法毕竟在理论上的研究占有多数，要想充分发挥检测的优势和具体的内容，应针对不同的工程开展运用分析，从多方面进行方法的验证，确保基于冲击弹性波技术检测是能够达到较高水准。

1、工程概况

目前，桥梁建设大多数是采用预应力钢筋混凝土桥梁，而且预应力技术采用的是后张法施工，对后张法预应力钢筋孔道的处理是一道非常关键的工序。孔道压浆是保护预应力筋免遭锈蚀，保证构造物耐久性的有效途径，且孔道压浆是隐蔽工程，一旦灌注后即成暗箱，质量不易检查，如果预应力孔道压浆不密实，将严重影响结构物的整体强度和耐久性，因此，要求孔道压浆施工质量非常高。广州是南方地区的重要城市，且在工程建设和技术的运用方面，都占有我国的领先地位。因此，在预应力孔道压浆密实度的检测方法运用分析方面，本文主要将广清高速公路改扩建工程（广州段）土建工程A08合同段作为具体的研究案例。工程概况如下：桩号A41+620-YK43+626.63，路线长2.306km，主线右幅大桥508m/1座，C匝道2号桥上部结构为预应力小箱梁，预制梁场30m跨后张有粘结预应力箱梁，梁高2.2m，上宽2.4m、下宽1.0m，腹板厚度跨中和梁端分别为0.2m、0.32m。每片梁布设纵向预应力钢束10孔，左右腹板各5孔。每孔钢束由5根钢线组成，波纹管为塑料波纹管，管径80mm。检测时，箱梁存放于梁场，预应力筋已张拉、锚固，锚头外露，孔道压浆施工完成时间>7d，具有良好的检测工作条件。

2、检测步骤及方法

工程建设过程中的预应力孔道压浆密实度检测，是不可忽视的内容，基于冲击弹性波技术检测在体系上是比较健全的，通过对该工程的密实度进行检测，完全可以有效的验证方法是否可行。经过讨论与分析，认为在检测步骤和方法上，可从以下内容来出发：使用基于冲击弹性波技术的预应力混凝土梁多功能检测仪，先以定性检测法对预应力钢束端头击振、拾振，利用专用软件对振动信号进行分析、处理、计算压浆密实度指数I；对I<0.95的箱梁，再按照定位检测法，以20cm间距，沿波纹管走向在箱梁腹板侧面布置测点，进一步确定压浆缺陷的大小及范围。在最终的检测结果上，预应力孔道压浆密实度符合实际的标准和要求，能够进行下一步的建设工作，后续运营时，并未出现严重的问题，总体稳定性较高。

使用基于冲击弹性波技术的预应力混凝土梁多功能检测仪，先以定性检测法对预应力钢束端头击振、拾振，利用专用软件对振动信号进行分析、处理、计算压浆密实度指数I；对I<0.95的箱梁，再按照定位检测法，以20cm间距，沿波纹管走向在箱梁腹板侧面布置测点，进一步确定压浆缺陷的大小及范围。

3、检测结果验证

检测结果及钻孔验证经定性法检测，一部分预应力孔道压浆密实度指数I<0.95；经定位法进一步检测、判断，孔道压浆缺陷多位于压浆施工进浆口附近区域。缺陷最严重的某片箱梁，孔道空洞范围长达3m，位于进浆口段。定位检测弹性波反射信号及延时。

以钻孔方式对定性检测法确定的空洞缺陷进行验证：用冲击钻对该梁空洞区钻直径约52mm的孔，深度达波纹管外壁谨慎钻进。在钻穿管壁时，能感觉到有空洞。再用细铁丝探入孔内，确认管内灌浆不密实、有空洞，空洞位于波纹管上部，大小约45mm，约占波纹管内空间的一半。

四、关于预应力孔道压浆密实度检测方法的讨论

目前，国内的各项建设工程均在持续的发展，为了更好的完成建设工作，必须要掌控好各项指标，避免造成负面影响。预应力技术的应用，推动了几乎所有建设工程的发展，但所带来的技术要点也是比较多的，预应力孔道压浆密实度就是重要的组成部分。预应力孔道压浆缺陷，对桥梁结构耐久性和承载力影响较大，关系到桥梁使用寿命能否达到设计预期。压浆施工质量与施工工艺、设备、材料、施工管理等有关，其中任一环节出现问题，皆会导致孔道压浆空洞、不密实。相对于其他的指标而言，预应力孔道压浆密实度在检测方法上，要求非常严格，不仅仅是数据搜集的全面性，还必须在数据搜集上能够符合客观实际，甚至是符合后续的工程变化情况。尽管《公路桥涵施工技术规范》对此有明确的质量验收要求，但由于检测手段和专业水平限制，监理单位和施工单位皆难以对孔道压浆结硬后的密实度进行有效的检测。本次研究所提出的检测方法，总体上的可行性较高。基于冲击弹性波技术的孔道压浆结硬后密实度检测法，是一种先进的无损检测手段，检测效率快、准确度高。应积极推广应用该技术，以抽样检测的方式对在建桥梁后张预应力孔道压浆质量进行检测，促进各方施工管理工作，确保工程质量。同时，应进一步加深预应力孔道压浆密实度的研究，针对不同的工程情况，选择匹配的检测方法，良好运用的同时，不断的进行开拓和优化。

总结

本文对预应力孔道压浆密实度检测方法运用展开讨论，从目前的工作来看，多数地区的建设工程，均可以对预应力孔道压浆密实度进行有效的掌控，最终也可以推动工程的发展。值得注意的是，随着建设工程的复杂程度提升，预应力孔道压浆密实度的影响因素也在增加，同时与其他的建设指标、技术指标都具有密切的关联，如果其他指标和内容发生变化，预应力孔道压浆密实度也会随之改变，这就要求检测方法要灵活的运用，不可固守体系和操作方式。

参考文献：

[1]魏连雨，张志明，王清洲，马士宾，梁永广.桥梁预应力孔道压浆密实度的无损检测方法[J].无损检测，2013，01：27-30.

[2]吴佳晔，刘秀娟.预应力孔道灌浆密实度检测技术的现状与发展[J].市政技术，2013，04：17-22.

[3]王自彬.预应力孔道压浆密实度检测研究[J].中国市政工程，2014，01：30-32+92.

[4]郭捷菲，孙宏.桥梁预应力管道压浆质量快速无损检测研究[J].公路工程，2014，05：236-240.

[5]魏永高，张全升，邵新鹏，荆玉才.预应力混凝土梁孔道压浆质量无损检测技术研究[J].市政技术，2010，06：128-131.

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（二）建筑门厅

门厅空间主要指建筑入口场地，该空间的人流量最大，师生进入教室前都需从此进入，如果门厅空间面积过小将会造成拥挤，严重影响师生的课下活动。除此之外，建筑门厅会影响学生的视觉感受，带给学生不一样的心理变化，为此在进行门厅空间设计上，需要从多个方面考虑，包括空间规模、色彩搭配、出行便利等等，现对设计要点具体分析：

第一，门厅出入口。门厅是建筑内外的直接通道，为保障学生进出安全，建筑内外高度应合理控制，并在建筑门口预留足够的空间，既扩大了学生的进出流量，同时也可作为休息空间，观赏建筑外景色[4]。

第二，门厅空间划分。建筑内部门厅空间应包含较多区域，比如说公告栏、休闲区、等候区、植物观赏区等，如图2所示。基于此，门厅空间要具有一定的空间，满足视野开阔要求，并对空间进行精心设计，增加空间活力。

第三，门厅与楼梯连接。建筑门厅空间多数与楼梯相互连接，从而构成一定的交通空间，如果连接方式合理，交通空间也会变为交流空间，会受到学生的欢迎。比如说使用大台阶，增宽楼梯宽度等，为学生提供更多的游戏空间。

（三）活动平台

活动平台是一个半开敞或者完全开敞的公共空间，在校园建筑中多以与教室直接相连，促进学生与室外环境的互动。其中屋顶空间最为典型，在当代校园建筑中屋顶花园深受学生喜爱，是学生共享校园环境、与同学之间进行交流的公共场地。将屋顶作为活动平台，可提高校园建筑的利用率，增大公共空间面积，同时在屋顶可以将校园景观一览无遗，促进学生与自然互动，有利于放松心情[5]。

（四）底层架空空间

底层架空主要在建筑低层，与校园的地面环境直接接触，如图3所示，底层架空空间不仅赋予了校园建筑更多功能，同时与校园环境相互结合使其更富亲切感，是学生休息、娱乐游戏的乐土。为建筑外廊类似，该公共空间有利于植被、水体的引入，增加空间的自然美感。除此之外，在雨、雪天气，底层架空空间将会成为学生观赏雨景、雪景的最佳场地。

结语

综上所述，在全面素质教育备受关注的当下，开放教育逐渐被采用并取得良好的教育效果，在此情况下校园建筑开放空间设计成为校园建设的重要内容之一。对校园建筑开放空间设计过程中，应遵从视觉感受、空间层次、以人为本等几项原则，对廊道空间、建筑门厅、活动平台、底层架空空间等进行科学合理设计。

参考文献：

[1]刘宁波，郑涛，黄帅，腾云龙.军校校园建筑外部空间改造设计的基本理论与原则[J].四川建筑科学研究，2015，03：135-138.

[2]李强.场所精神视角下的特色校园空间构建——以河南建筑职业技术学院新校区规划设计为例[J].苏州科技学院学报（工程技术版），2011，02：68-71.

[3]田立，梁俊.开放交流空间在现代校园中的表达——以中南大学冶金与环境大楼设计为例[J].中外建筑，2013，12：138-139.

[4]张险峰，车有路.与开放教育理念相适应的教育建筑空间设计初探[J].城市建筑，2012，02：28-29.

[5]张亚萍.苏州工艺美术职业技术学院校园开放空间改造设计刍议[J].西南农业大学学报（社会科学版），2012，11：113-116.