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　　 錨桿作為支護系統(tǒng)的一個重要組成部分被廣泛地應(yīng)用于地下工程初期支護中，在高速公路隧道工程中采用較多的是全長粘結(jié)砂漿錨桿，傳統(tǒng)的錨桿檢測方法是抗拔試驗，但這種方法測試結(jié)果不能完全反映錨固效果的好壞（研究表明：①當(dāng)注漿長度大于錨桿直徑40倍時，錨固力就在于鋼筋的拉拔極限；②無法確定長度）因此，采用聲頻應(yīng)力波對錨桿的錨固質(zhì)量進行無損檢測，配合抗拔力試驗，進行綜合分析，能對錨桿的錨固質(zhì)量作出比較全面的評價。

 

　　2檢測原理

 

　　檢測錨桿錨固質(zhì)量采用的儀器為JL-MG(C)錨桿質(zhì)量檢測儀，該儀器的檢測原理為：在錨桿外露端激振，產(chǎn)生彈性應(yīng)力波信號沿鋼筋傳播，當(dāng)鋼筋周圍或底端介質(zhì)發(fā)生變化時（砂漿不飽滿或空漿），將產(chǎn)生反射信號；通過附在鋼筋端部的傳感器拾取彈性波的傳播和反射信號，進行波形分析，可判斷錨桿中有無空漿或密實狀況；并根據(jù)反射波的位置可計算錨桿長度或空漿、不密實的位置，從而評價錨桿的密實度。

 

　　應(yīng)力波在錨桿中的傳播規(guī)律符合以下公式

 

　　 V＝2L/t

 

　　其中V—應(yīng)力波在錨桿中的傳播速度，m/s。

 

　　L—錨桿的長度，m。

 

　　t—應(yīng)力波從錨桿外端到底部，再回到外端的時間，s。

 

　　在細長桿中（桿的橫向尺寸遠小于波長）縱波的傳播速度V0可按下式進行計算：

 

　　V0=

 

　　根據(jù)鋼材的密度ρ＝7.85g/cm3，鋼材彈模E＝2.08×105MPa，應(yīng)力波在自由的錨桿中傳播的速度在5148m/s左右，應(yīng)力波在自由的錨桿中存在明顯的反射波，故采用聲頻應(yīng)力波測出自由錨桿的長度，誤差不超過1％，用此方法也可對儀器進行核查。對于埋設(shè)在巖體內(nèi)的錨桿，如果注漿越飽滿，則桿底部反射越不明顯，這時，給應(yīng)力波從錨桿底部反射回來的傳播時間判讀增加難度，也就確定錨桿的長度變難。（但同時也說明反射波越弱，注漿越飽滿。）錨桿周圍充填砂漿時，會影響應(yīng)力波在錨桿中的傳播速度，根據(jù)實際測試結(jié)果，應(yīng)力波在巖體內(nèi)的錨桿中傳播的速度在4100～5000m/s之間。但是，相同的設(shè)計、施工工藝，在相同的圍巖介質(zhì)中，應(yīng)力波的傳播速度變化不大，這就要求測試時，應(yīng)對不同條件的施工錨桿進行試驗，測試應(yīng)力波在該類型錨桿中的傳播速度，以便更好地測試錨桿的長度。

 

　　3實例

 

　　 在對某高速公路隧道錨桿質(zhì)量檢測過程中，采用JL-MG(C)錨桿質(zhì)量檢測儀進行檢測，其評價標準為：

 

　　錨固質(zhì)量分類 波形特征 錨固狀態(tài)

 

　　優(yōu) 波形規(guī)則，只有較微弱的底部反射波或沒有底部反射波。 密實

 

　　良好 波形較規(guī)則，有底部反射波和局部有較弱的反射波。 局部欠密實

 

　　一般 波形欠規(guī)則，有底部反射波或局部有較強的反射波。 局部不密實或空漿

 

　　差 波形不規(guī)則，底部有較強的反射波或底部反射波提前（錨桿欠長），或有多處較強的反射波。 多處不密實或空漿

 

　　 測試時，在錨桿的頂端布置傳感器，用小錘敲擊錨桿頂端，產(chǎn)生的彈性波沿錨桿向下傳播并向錨桿周圍輻射能量，彈性波遇到砂漿不均勻，波阻抗發(fā)生變化的界面時產(chǎn)生反射波將向上傳播到錨桿頂端并被傳感器接收記錄，通過檢測儀對實測波形的綜合分析和儲存。反射信號的能量強度和到達時間取決于錨桿周圍或端部的灌漿狀況。通過對信號進行處理和分析，可以確定錨桿長度以及灌漿的整體質(zhì)量。其評價核心是：利用應(yīng)力波在不同波阻抗界面的反射能量及相位的變化原理。錨桿的長度通過反射波時間可得，砂漿錨桿的飽滿度涉及的理論問題比較復(fù)雜，原理上應(yīng)進行阻抗分析。但實際上錨桿檢測數(shù)量巨大，難以像基樁檢測一樣進行大量的波阻抗變化分析，因此檢測過程中一般通過反射波相對能量的比值來經(jīng)驗判斷錨桿砂漿密實度。

 

 

　    錨桿設(shè)計3.0m，在3.0m處有反射信號，在1.0m處有一較強反射信號，判斷是小缺陷引起，判定為良。

 

　　 錨桿設(shè)計3.5m，在3.5m處有一反射信號，波形較規(guī)則，但衰減較慢，這屬于錨桿與漿粘結(jié)一般，根據(jù)密實度剛剛能判定為良。

 

　　 錨桿設(shè)計3.5m，在1.2m和2.4m處都有一較強反射信號，但3.5m處又沒有反射信號，判定錨桿只有1.2m長，2.4m處是二次反射，雖密實度剛夠合格，但長度不夠，判定為不合格。

 

　　 錨桿設(shè)計3.5m，波形很規(guī)則，頻率較高，無任何反射信號，只能判定為長度達到要求，密實度較好。

 

　　  檢測數(shù)據(jù)處理根據(jù)波動理論，任何一個反射波都是由低頻到高頻的不同頻率的子波所構(gòu)成的。頻率高，能量衰減快，引起質(zhì)點振動時間短，不同界面反射波的高頻成分子波可能是分離的。頻率低，能量衰減慢，引起質(zhì)點振動的時間長，不同界面反射波低頻成分是相互疊加的。錨桿質(zhì)量檢測主要任務(wù)是確定界面的位置，因此如何分離各界面的反射波非常重要。傳統(tǒng)方法是對采集到的波形數(shù)據(jù)進行傅里葉變換。通過變換，可提出各反射波的主頻。由于傅里葉變換是一種純頻域分析方法，反映的是整個信號全部時間下的整體頻域特征，而不能提供如何局部時間段上的頻域信息。小波變換是在傅里葉變換的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，具有時頻分析功能。其良好的局部化特征，能對信號在任意時刻的任何細節(jié)進行細致的分析和處理，因此在錨桿質(zhì)量無損檢測在高速公路隧道施工的應(yīng)用，對檢測錨桿錨固質(zhì)量是否合格取得了很好的效果。

 

　　4結(jié)論與建議

 

　　 錨桿無損檢測技術(shù)較適合對錨桿進行大規(guī)模的普查，因檢測速度比較快，對其錨固質(zhì)量進行定性檢測分析判定較好，通過和拉拔試驗相配合使用，能夠確定錨桿各段的錨固力值大小，但對檢測出現(xiàn)沒有反射回波時的錨桿長度的判定還存在一定的困難，對錨桿注漿密實度的定量判斷還存在一些問題，有待理論和實踐的進一步研究驗證；目前的錨桿無損檢測技術(shù)還有待完善，因此，在工程建設(shè)中還必須加強施工過程的監(jiān)控，切不可忽視施工過程的管理與監(jiān)督，隨著這種檢測方法的不斷推廣和應(yīng)用，將對錨桿技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生積極的推動作用，同時更會對社會給建設(shè)單位帶來較好經(jīng)濟效益，具有廣闊的應(yīng)用前景。