【摘要】：隧道錨桿的施工質(zhì)量檢測在規(guī)范中只有提到檢測抗拔力，不過一般一根錨桿只要頭子上有50-100cm的錨固劑就可以滿足抗拔力的要求，所以采用抗撥力檢測是不能完全反映出施工中錨桿錨固質(zhì)量的，應(yīng)用一維彈性波反射原理，通過彈性波在錨固體系中的傳播、散射、反射和衰減特性來檢測分析錨桿與漿液、漿液與圍巖的膠結(jié)質(zhì)量及錨桿的長度、缺陷位置，有效的真實反映錨桿錨固質(zhì)量，通過以云景二標(biāo)項目部2個隧道的現(xiàn)場檢測，論述無損檢測技術(shù)在錨桿施工質(zhì)量檢測中的可行性及可靠性，為推廣無損檢測技術(shù)在隧道錨桿施工質(zhì)量控制中的應(yīng)用提供一些參考。
一、前言
錨桿施工是隧道施工過程中維護(hù)圍巖穩(wěn)定，保證施工安全的重要支護(hù)手段之一。施工完成后，在一定程度上還可作為永久支護(hù)的一部分發(fā)揮作用。因此，在施工中如何保證和檢查錨桿的施工質(zhì)量，是極為重要的，但從目前施工狀況看，錨桿施工中主要存在以下幾個問題：
⑴、鉆孔困難：由于作業(yè)空間狹小，巖層強(qiáng)度高鉆到底困難。
?、?、注漿困難：因隧道圍巖破碎，水泥凈漿稠度小、強(qiáng)度低，注漿持續(xù)時間短，而且很容易倒流，或者過段時間沿縫隙流走，造成空洞。水泥凈漿稠度稠施工中注漿壓力不足，很難注漿到位。
⑶、錨桿安裝困難：因隧道圍巖破碎，錨桿鉆孔內(nèi)很容易掉渣、掉塊，使錨桿安裝不到位或無法安裝。
?、取|板安裝困難：因邊墻錨桿桿體多采用直徑為22mm的螺紋鋼筋，尾端不能直接安裝墊板，需要焊接專門加工的有絲扣的尾端，質(zhì)量難于保證。
由以上的施工困難造成錨桿長度不足、不配置墊板、布置不合理、砂漿充填不密實等諸多質(zhì)量隱患，甚至“長錨短打”現(xiàn)象也時有發(fā)生。采用抗撥力檢測不能有效的檢測錨桿的錨固質(zhì)量的，采用JL-MG(C)錨桿質(zhì)量檢測儀檢測能有效的檢測錨桿的長度及注漿的飽滿度。
二、工作原理及檢測數(shù)據(jù)分析與判定
JL-MG(C)錨桿質(zhì)量檢測儀由采集儀、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圍輻射能量，檢波器檢測到反射回波，并由檢測儀對信號進(jìn)行分析與存儲。反射信號的能量強(qiáng)度和到達(dá)時間取決于錨索周圍或端部的灌漿狀況。通過對信號進(jìn)行處理和分析，可以確定錨桿長度以及灌漿的整體質(zhì)量。
1.1錨桿桿體長度計算應(yīng)符合下列規(guī)定：
1）錨桿桿底反射信號識別可采用時域反射波法、幅頻域頻差法等。
2）桿底反射波與桿端入射首波波峰間的時間差即為桿底反射時差，若有多次桿底反射信號，則取各次時差的平均值。
3）時間域桿體長度應(yīng)按下式計算：
式中：L——桿體長度；Cm——同類錨桿的波速平均值，若無錨桿模擬試驗資料，其取值原則如下：當(dāng)錨固密實度＜30%時，取桿體波速(Cb)平均值；當(dāng)錨固密實度≥30%時，取桿系波速(Ct)平均值（m/s）；△te——時域桿底反射波旅行時。
4）頻率域桿體長度應(yīng)按下式計算：
式中：△f——幅頻曲線上桿底相鄰諧振峰間的頻差。
1.2桿體波速和桿系波速平均值的確定應(yīng)符合下列規(guī)定：
1)以現(xiàn)場錨桿檢測同樣的方法，在自由狀態(tài)下檢測工程所用各種材質(zhì)和規(guī)格的錨桿桿體波速值，桿體波速應(yīng)按下式計算平均值：
式中：Cb——相同材質(zhì)和規(guī)格的錨桿桿體波速平均值（m/s）；
Cbi——相同材質(zhì)和規(guī)格的第i根錨桿的桿體波速值（m/s），且：
L——桿體長度（m）；△te——桿底反射波旅行時（s）；
△f——幅頻曲線上桿底相鄰諧振峰間的頻差（Hz）；
n——參加波速平均值計算的相同材質(zhì)和規(guī)格的錨桿數(shù)量（n≥3）。
2)宜在現(xiàn)場錨桿試驗中選取不少于5根相同材質(zhì)和規(guī)格的同類型錨桿的桿系波速值按下式計算平均值：
式中：Ct——桿系波速的平均值（m/s）；
Cti——第i根試驗桿的桿系波速值（m/s），且：
L——桿體長度（m）；△te——桿底反射波旅行時（s）；
△f——幅頻曲線上桿底相鄰諧振峰間的頻差（Hz）；
n——參加波速平均值計算的試驗錨桿的數(shù)量（n≥5）。
2）錨固密實度可根據(jù)下式按長度比例估算。
式中：D——錨固密實度；Lr——錨桿入巖深度；Lx——錨固不密實段長度。
錨固質(zhì)量判定：首先，錨桿桿體長度不小于設(shè)計長度的95%，且不足長度不超過0.5m，可評定錨桿長度合格；其次再根據(jù)密實度劃分為≥90%為優(yōu)、80%～90%為良、75%～80%為合格、＜75%為不合格。
三、錨桿的模擬檢測
為了真實可靠的檢測錨桿的長度和注漿飽滿度，現(xiàn)場進(jìn)行了模擬試驗，模擬試驗在西周嶺隧道的邊墻上進(jìn)行，按試驗檢測規(guī)范要求，分別按注漿灌注飽滿度為100%，75%，50%，無注漿為制作試驗錨桿，鉆孔深度為3.4M，錨桿外露0.1M，制作試驗錨桿，錨桿應(yīng)平直，不能有彎曲現(xiàn)象，待注漿達(dá)到齡期后（指試件標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天）采用JL-MG(C)錨桿質(zhì)量檢測儀對試驗錨桿進(jìn)行檢測，從檢測結(jié)果分析得出：錨桿長度和注漿飽滿的誤差在5%。
對以上的1、3、4種情況的錨桿分別進(jìn)行了拉撥力試驗檢測，結(jié)果抗撥力全部都能達(dá)到設(shè)計要求（云景二標(biāo)的隧道錨桿設(shè)計拉撥力為≥90KN），因此本人感覺拉撥力試驗不能完全反映隧道錨桿在施工中的真實情況，采用JL-MG(C)錨桿質(zhì)量檢測儀檢測錨桿能更有效的反映錨桿錨固質(zhì)量。
四、工地隧道錨桿實測分析及對應(yīng)抗撥力
本項目總共兩座隧道，Ⅲ、Ⅳ類圍巖層多，因受地質(zhì)構(gòu)造影響，該兩座隧道共有14條斷層，其中有6條斷層對隧道影響范圍較大對圍巖完整影響較強(qiáng)烈。且部分路段存在著巖暴，為了安全施工隧道的開挖后應(yīng)及時進(jìn)行初支，而錨桿的錨固質(zhì)量就更為的重要。而按照規(guī)范及設(shè)計要求采用抗撥力檢測不能及時快速的反映錨桿的錨固質(zhì)量，為了不影響工程進(jìn)度，為此我項目部采購JL-MG(C)錨桿質(zhì)量檢測儀對隧道的錨桿錨固質(zhì)量進(jìn)行檢測，及時的有效的控制施工質(zhì)量，對過程中發(fā)現(xiàn)問題及時進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng)，對公路隧道錨桿施工質(zhì)量有了穩(wěn)步的提高。在檢測的過程中也對無損檢測結(jié)果和抗撥力檢測進(jìn)行了對比，以下是幾個典形的波形分析與對應(yīng)的錨桿拉撥力（未進(jìn)行破壞拉撥）。
?、?span id="yqoeiom" class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"> 、錨固質(zhì)量優(yōu)的波形及抗撥力
錨桿波形采自溪口隧道的邊墻錨桿，從圖中看出波速在錨固質(zhì)量為優(yōu)的錨固系統(tǒng)中波形規(guī)則呈指數(shù)快速衰減，持續(xù)時間短，2L/Cm時刻前無缺陷反射波，桿底反射波信號微弱或沒有呈單峰形態(tài)，或可見微弱的桿底諧振峰，其相鄰頻差△f≈2L/Cm，密實度≥90%。設(shè)計長度為3.5m，實測長度為3.372m，飽滿度為95%；經(jīng)抗撥力檢測結(jié)果107.5KN。錨固質(zhì)量為優(yōu)的其抗撥力能滿足設(shè)計要求。
②、錨固質(zhì)量為良的波形及抗撥力
波形采自己于西周嶺隧道，從圖中我們可以看出其波速在其錨固質(zhì)量為良的系統(tǒng)中波形較規(guī)則，呈較快速衰減，持續(xù)時間較短，2L/Cm時刻前有較弱的缺陷反射波，或可見較清晰的桿底反射波，呈單峰或不對稱的雙峰形態(tài)，或可見較弱的諧振峰，其相鄰頻差△f≥2L/Cm，密實度80%～90%。圖10設(shè)計長度為3.5m，實測長度為3.549m，飽滿度為86%；經(jīng)抗撥力檢測結(jié)果97.7KN。錨固質(zhì)量為良的其抗撥力能滿足設(shè)計要求。
③、錨固質(zhì)量為合格的波形及抗撥力
波形采自己于溪口隧道，從圖中我們可以看出其波速在其錨固質(zhì)量為合格的系統(tǒng)中波形欠規(guī)則，呈逐步衰減或間歇衰減趨勢形態(tài)，持續(xù)時間較長，2L/Cm時刻前可見明顯的缺陷反射波或清晰的桿底反射波，但無桿底多次反射波，呈不對稱多峰形態(tài)，可見諧振峰，其相鄰頻差△f≥2L/Cm，密實度75%～80%。設(shè)計長3.0m，實測長度為2.971m，飽滿度為79%；經(jīng)抗撥力檢測結(jié)果97.7KN。質(zhì)量為合格的其抗撥力也能滿足設(shè)計要求。
④、錨固質(zhì)量為長度不合格的波形及抗撥力
波形采自己于溪口隧道，從圖中我們可以看出桿底反射信號一般為正相位，特別是出現(xiàn)多個同相位反射波信號時，頻譜呈等間隔多峰形態(tài)，由此計算的桿長明顯小于設(shè)計長度。圖12設(shè)計長度為3.0m，實測長度為1.152m，飽滿度為75%；經(jīng)抗撥力檢測結(jié)果78.0KN（不合格）。
?、荨㈠^固質(zhì)量為密實度不合格的波形及抗撥力
波形采自己于西周嶺隧道，從圖中我們可以看出其波速在其錨固質(zhì)量為不合格的系統(tǒng)中波形不規(guī)則，呈慢速衰減或間歇增強(qiáng)后衰減形態(tài)，持續(xù)時間長，2L/Cm時刻前可見明顯的缺陷反射波及多次反射波，或清晰的、多次桿底反射波信號，呈多峰形態(tài)，桿底諧振峰明顯、連續(xù)，或相鄰頻差△f＞2L/Cm，密實度＜75%。設(shè)計長度為3.5m，實測長度為3.571m，飽滿度為50%；經(jīng)抗撥力檢測結(jié)果78.0KN（不合格）。
?、?、錨固質(zhì)量為長度和密實度都不合格的波形及抗撥力
波形采自己于西周嶺隧道，以上④、⑤兩點總合。設(shè)計長度為4.0m，實測長度為3.497m，飽滿度為50%；經(jīng)抗撥力檢測結(jié)果92.8KN（合格）。
從上述我們可以看出當(dāng)用JL-MG(C)錨桿質(zhì)量檢測儀檢測錨桿錨固質(zhì)量檢測結(jié)果在合格及以上，采用抗撥力檢測還是能反映出錨桿的錨固質(zhì)量，當(dāng)其結(jié)果不合格時，采用抗撥力檢測就不能完全反映出錨桿的錨固質(zhì)量。所以采用抗撥力檢測是不能完全反映錨桿錨固質(zhì)量的真實情況，采用應(yīng)力波檢測可以彌補(bǔ)其缺點，兩種方法相結(jié)合才能更有效的檢測錨桿的錨固質(zhì)量。
五、總結(jié)
經(jīng)過現(xiàn)場的多次檢測以及抗拉撥力的檢測的對比，無損檢測的結(jié)果比較能夠符合現(xiàn)場的實際情況，而抗拉撥力檢測就無法做到這一點，表明該檢測方法在檢測錨桿錨固質(zhì)量中具有一定的應(yīng)用價值。但是在實際檢測中我們發(fā)現(xiàn)由于無損檢測使用的是電子元件，極易受到以下幾個方面的影響：
1) 檢測前錨桿的端頭有沒有清理干凈，安裝傳感器時應(yīng)該清理探頭，以免影響接收信號。
2) 采集信號時應(yīng)該選取較好的信號保存，所采集較好的信號應(yīng)該是：多次采集的重復(fù)性好，波形光滑不應(yīng)含毛刺或振蕩性波形，波形最后應(yīng)趨近于基線。
3) 在軟件中分析錨桿對其底部的反射波應(yīng)判斷準(zhǔn)確，不然對錨桿的長度會影響很大的。
隧著高速公路的高速發(fā)展，隧道的錨桿檢測越其的重要，也就需要一種新的成熟的檢測技術(shù)對其檢測，應(yīng)力無損檢測作為一種工程質(zhì)量管理輔助手段，具有現(xiàn)場操作簡單、人力少、時間短、不影響工程進(jìn)度，能為隧道施工建設(shè)提供更好質(zhì)量保證，在以后能得到廣泛的應(yīng)用。
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