水電水利工程錨桿無損檢測結果評定

趙 強，劉君成，曹佳麗，徐亞楠

（國網新源控股有限公司技術中心工程技術所，北京市 100161）

水電水利工程錨桿無損檢測結果評定

趙 強，劉君成，曹佳麗，徐亞楠

（國網新源控股有限公司技術中心工程技術所，北京市 100161）

對某在建抽水蓄能電站的引水中支洞的某一個施工單元進行錨桿質量無損檢測復查時，發現第三方試驗室在初次對選定單元進行無損檢測時，未嚴格按照錨桿無損檢測相關標準的評價步驟對檢測結果進行評價，檢測結果中未體現單支錨桿的評價結果。盡管第三方試驗室的檢測結果未影響檢測單元的整理質量評價，但檢測報告中不體現單支錨桿合格與否的信息，對于施工質量并不能做出完全的評價。在錨桿質量評價時，應嚴格按照相關的標準執行，全面反映錨桿施工質量。

錨桿；無損檢測；結果評定

1 概述

在水電水利工程中，大量采用噴錨支護技術，錨桿的施工質量直接影響著邊坡或洞室的安全穩定。錨桿的施工屬于隱蔽工程，發現質量問題難，事故處理更難。因此，錨桿檢測工作是整個錨固工程中不可缺少的環節，只有提高錨桿檢測工作的質量和檢測評定結果的可靠性才能真正地確保錨固工程的質量與安全[1]。

傳統的拉拔試驗和開挖檢查的方法檢測錨桿錨固質量存在較多弊端，既不利于整體全面的檢查錨桿的錨固質量，尤其是無法檢測出注漿飽滿度，又對錨桿本體及圍巖造成損傷，隨著無損檢測技術水平的提高及其在大規模錨固工程中取得的經驗，錨桿錨固質量無損檢測技術已在水電水利工程中得到了廣泛應用[2]。目前，大部分的水利水電、公路工程普遍采用物探檢測方法（又稱聲頻應力波反射法）檢測錨桿的施工質量。

某抽水蓄能電站的錨桿施工質量均由第三方試驗進行檢測，并對施工質量進行評價。在對該抽水蓄能電站的錨桿施工質量進行抽檢時，引水中支洞開挖支護正在施工，選定引水中支洞為檢測部位，確定樁號為中支K0+781.5～K0+810為一個檢測單元。抽檢的依據為《水電水利工程錨桿無損檢測規程》（DL/T 5424—2009），根據抽檢的結果評價檢測單位的檢測質量，并同第三方試驗室的檢測結果進行對比。

2 檢測原理及檢測設備

錨桿無損檢測時采用聲頻應力波反射法，通過對錨桿物探檢測，得到錨桿的實際長度、砂漿密實度和不密實缺陷段的位置，計算砂漿密實度值，為控制錨桿的施工質量和施工質量評價提供依據。

2.1 錨桿長度的檢測原理

錨桿長度是根據錨桿底部的反射波走時來計算。首先，在現場對已知長度錨桿進行標定，得到應力波在錨桿中的傳播速度v，然后根據實測錨桿底部的反射時間t，通過下式計算出錨桿的長度：

式中：L——錨桿的計算長度，m；

t——反射應力波的到達時間，s；

v——應力波在錨桿中的傳播波速，m/s。

2.2 砂漿密實度的檢測原理

錨桿砂漿密實度是根據不同激發、接收方式下得到的多條波形曲線，進行綜合定性分析，確定錨桿砂漿的缺陷類型。例如錨桿的缺陷主要表現為空漿、砂漿不密實等。在確定了錨桿砂漿缺陷類型之后，再根據其缺陷段反射波的傳送時間來計算其所處的位置和缺陷段的長度。

圖1 結果分析示意圖Fig.1 Result analysis

錨桿缺陷位置計算，缺陷段長度按下式計算：

式中：l——缺陷段的計算長度，m；

L1——錨桿缺陷段起點位置，m；

L2——錨桿缺陷段終點位置，m。

錨桿砂漿密實度是在計算出錨桿的砂漿缺陷段長度后，用下式計算：

式中：P——錨桿砂漿密實度，%；

L?——錨桿露筋長度，m。

L、L?和l參數的意義可參考圖1。

2.3 檢測設備

檢測設備為JL-MG（D）錨桿質量檢測儀由采集儀、發射震源、檢波器和分析處理軟件組成。發射震源產生的彈性波，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行分析與存儲。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量。

設備為非強制性送檢類型設備，定期進行自校準，保證設備的各項技術參數在正常范圍（見表1）。

表1 檢測技術參數Tab.1 Technical parameters of testing

3 檢測實施

根據現場情況，抽檢第三方試驗室已經完成檢驗單元的錨桿，該部位為Ⅲ類圍巖，錨桿錨固類型為先注漿后插錨桿，錨桿采用φ22mm，長度3m，入巖深度2.95m，間排距為1.5m×1.5m，該單元錨桿總數為238根，錨桿類型為常規永久性錨桿。根據DL/T 5424—2009中6.2.1“常規永久性錨桿檢測比例應不小于施工總數的10%，且每單項或單元工程不少于10根”，最終確定抽檢數為30根，見圖2。

圖2 檢測位置示意圖Fig.2 Illustration of testing position

4 檢測結果分析與對比

4.1 本次檢測結果

本次檢測結果如下：

（1）錨桿長度的判定。實測錨桿的入巖長度均大于95%。依據DL/T 5424—2009，實測單根錨桿長度應達到下列條件，判斷該錨桿長度合格[3]：

1）巖錨梁等關鍵部位結構錨桿實測入孔長度大于等于設計長度的95%，且不足長度不超過20cm。

2）常規部位永久錨桿實測入孔長度大于等于設計長度的95%。

3）臨時錨桿實測入孔長度大于等于設計長度的95%。

抽檢的30支錨桿的入巖長度均達到95%以上，判定入巖長度均合格。

（2）錨桿砂漿飽和度的判定。實測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DL/T 5424—2009，錨桿分級標準如下：

1）I級錨桿，長度合格，錨桿飽和度D≥ 90%。

2）Ⅱ級錨桿，長度合格，錨桿飽和度90%＞D≥80%。

3）Ⅲ級錨桿，長度合格，錨桿飽和度80%＞D≥75%。

4）Ⅳ級錨桿，長度不合格，或錨桿飽和度D＜75%。

5）缺陷部位集中在孔底或孔口段，應按以上標準降低一級評定。

抽檢的30支錨桿I級錨桿和Ⅱ級錨桿數量分別為16根和14根，III級錨桿0根，Ⅳ級錨桿0根。有8根錨桿缺陷部位集中在孔口段，按標準降低一級評定，其中檢測編號為13、26、31、36的錨桿由于有不密實缺陷由I級錨桿降為Ⅱ級錨桿，編號為17、23、27、34的錨桿由于有不密實缺陷由Ⅱ級錨桿降為Ⅲ級錨桿。最終評定結果為：I級錨桿12根，占抽檢總數40%；Ⅱ級錨桿14根，占抽檢總數46.67%；Ⅲ級錨桿4根，占抽檢總數13.33%；Ⅳ級錨桿0根，占抽檢總數0%。

（3）單根錨桿錨固質量的判定。依據DL/T 5424—2009，單根錨桿錨固質量達到下列級別，可判斷為合格：

1）巖錨梁等關鍵部位錨桿，I級。

2）常規部位永久錨桿，Ⅱ級及以上。

3）臨時性錨桿，Ⅲ級及以上。

判定4支Ⅲ級錨桿不合格。

（4）單項或單元工程錨固質量的評價。抽檢單元的Ⅱ級及以上錨桿合格率為86.67%，且無Ⅳ級錨桿。依據DL/T 5424—2009，單項或單元工程錨桿抽檢質量達到以下標準，可判斷為合格：

1）巖錨梁等關鍵部位錨桿抽檢樣本中90%達到I級以上，且無Ⅳ級錨桿。

2）常規部位永久錨桿抽檢樣本中80%達到Ⅱ級及以上，且無Ⅳ級錨桿。

3）臨時錨桿抽檢樣本中80%達到Ⅲ級及以上。

抽檢單元的Ⅱ級及以上錨桿合格率為86.67%，且無Ⅳ級錨桿，抽檢單元錨桿質量合格。

單元綜合評價的結果（見表2）：抽檢單元錨桿總數238根，抽檢30根占總數12.6%。抽檢錨桿的入巖長度均大于等于設計長度的95%，其中I級錨桿12根，占抽檢總數40%；Ⅱ級錨桿14根，占抽檢總數46.67%；Ⅲ級錨桿4根，占抽檢總數13.33%；Ⅳ級錨桿0根，占抽檢總數0%；Ⅱ級及以上錨桿合格率為86.67%。整體評價引水中支洞錨桿檢測部位樁號為中支K0+781.8～K0+810區段錨桿錨固質量合格。

4.2 結果對比分析

針對該單元，第三方試驗室的檢測數量為24根，檢測比例符合DL/T 5424—2009的規定（不小于施工總數的10%），檢測的結果為：

入巖長度均大于等于設計長度的95%。

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

表2 檢測結果Tab.2 Testing result

按照DL/T 5424—2009的要求，在錨桿長度合格的基礎上，首先根據其飽滿度及缺陷部位確定錨桿級別，之后根據錨固部位確定單根錨桿的質量，最后根據合格錨桿的比例評價單項或單元工程的質量。

對比本次檢測與第三方試驗室完成的結果可以發現，對于該單元錨桿質量評價的結果基本一致，即抽檢樣本中80%達到Ⅱ級以上，且無Ⅳ級錨桿，檢測單元評價的結果也合格。但第三方試驗的檢測數據發現檢測結果中（見表3）并未體現不合格錨桿的信息，編號為17、19、22的錨桿屬于Ⅲ級錨桿，對于常規部位永久錨桿，Ⅱ級及以上為合格錨桿，這3支錨桿為不合格錨桿。

表3 第三方試驗室關于III級錨桿的評定Tab.3 Evaluation about grade III anchors of the third paty lab

5 結束語

對錨桿質量無損檢測結果進行評價時，應嚴格按照DL/T 5424—2009的要求，在選定檢測單項或單元工程的基礎上，首先評定錨桿的長度是否合格，其次應根據飽滿度對錨桿進行分級，之后根據錨固部位判定單支錨桿是否合格，最后根據合格比例評價檢測單元或單項工程的錨固質量。

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

[3]DL/T 5424—2009水電水利工程錨桿無損檢測規程[S].DL/T 5424—2009 Code for anchor bolt no-damage detecting of hydropower and water resources engineering[S].

[4]高蘇杰.抽水蓄能的責任[J].水電與抽水蓄能.2015，1（1）：1-7.GAO Sujie.The responsibility of pumped storage[J].Hydropower and Pumped Storage，2015，1（1）：1-7.

[5]楊文道，張巖雨，潘菊芳.抽水蓄能機組電動工況啟動的自動控制[J].水電與抽水蓄能，2015，1（2）：16-21.YANG Wendao，ZHANG Yanyu，PAN Jufang.The automatic control of the pumped start-up of the pumped-storage unit[J].Hydropower and Pumped Storage，2015，1（2）：16-21.

[6]周攀.基于有限狀態機的抽水蓄能機組工況轉換控制[J].水電與抽水蓄能，2015，1（1）：91-96.ZHOU Pan.The condition transformation control strategy for pumped-storage power station based on finite state machine[J].Hydropower and Pumped Storage，2015，1（1）：91-96.

[7]郝國文，李建光，張志明，楊艷平.抽水蓄能機組抽水工況下同期并網參數的整定計算方法[J].水電與抽水蓄能，2015，3（3）：32-37.HAO Guowen，LI Jianguang，ZHANG Zhiming，YANG Yanping.Parameters setting method for synchronization of pumped storage power unites under the pumping condition[J].Hydropower and Pumped Storage，2015，3（3）：32-37.

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 文獻標識碼：A 學科代碼：570.35 DOI：10.3969/j.issn.2096-093X.2016.06.011

趙 強（1981—），男，碩士，高級工程師，主要專業方向為金屬材料及焊接、水工結構材料質量檢測及評定。E-mail：13810839225@163.com