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某水電工程中錨桿檢測技術應用

文檔作者：謝靈文檔來源：中水成勘院工程物探檢測有限公司		更新日期： 2026年09月03日	點擊數：
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LOW CARBON WORLD 2019/9
某水電工程中錨桿檢測技術應用
謝靈（中水成勘院工程物探檢測有限公司，四川成都610000）
【摘要】錨桿質量檢測當中應用物探方法已經是當前水電站工程錨桿施工質量控制的一個極其重要的手段，同時也是必不可少的手段之一，
并且也是評價和驗收錨桿施工質量的其中一個標準。基于此，本文以水電工程為例，首先對錨桿檢測技術的原理進行了相關內容的介紹，并闡
述了其計算方法，同時并將其應用到實例當中，證實了這一方法具有優異的效果。
【關鍵詞】錨桿質量檢測；水電站工程；應用
【中圖分類號】TV554 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-2066（2019）09-0056-02
引言
某水電站以發電為主袁規模相對比較大且地質條件相對
比較復雜袁通過現場對各種不同類型的錨桿進行測試袁效果比
較滿意袁同時也能夠對工程錨桿施工質量進行可觀的反映遙當
前袁在控制水電站工程錨桿施工質量方面袁對錨桿質量檢測通
過物探方法是一種較為重要的手段袁本文以此作為出發點袁對
某水電工程中錨桿檢測技術應用進行了深入的研究袁以便能
夠為這一技術的廣泛推廣奠定堅實的基礎遙
1 檢測原理
一般情況下袁通過聲頻應力波反射法對錨桿質量進行檢
測袁利用的是一維波動理論基本原理遙對于圍巖堯混凝土砂漿
和錨桿所構成的變截面體系而言袁通過桿體袁錨桿端部發射的
應力波向四周傳播袁在截面就會出現相對較為復雜的投射博
和反射波袁通過對該體系簡化模型可以得到如下院
滓R=滓r
蓸ZZ12 -1 蔀 Z2 Z1 蓸 +1 蔀 淵1冤
滓T= 2S1滓i S訐2
Z2 Z1 蓸 -1 蔀 Z2 Z1 蓸 +1 蔀 淵2冤
VR=Vi 1-Z2 Z1 蓸蔀1+Z2 Z1 蓸蔀淵3冤
VT=2Vi 1+Z2 Z1 蓸蔀淵4冤
式中院滓R要要縱向壓應力曰
滓i要要橫向某點壓應力
滓T要要橫向壓應力曰
滓r要要軸向某點壓應力曰
Vi要要任意點縱波波速曰
VT要要橫向縱波波速曰
VR要要縱向縱波波速曰
滓要要巖體密度曰
Z要要波阻抗袁Z=琢VS曰
S要要截面積曰
V要要縱波波速遙
由以上公式可以發現袁當材料所具有的特性堯桿中截面面
積存在差異的時候袁相應的在該截面處入射波存在透射和反
射以及反射波的值也會存在差異遙當圍巖堯砂漿和錨桿之間均
勻密實澆灌的時候袁此時它們波阻抗基本上一致袁能量可以向
圍巖中大部分的透射袁僅僅有小部分進行發射袁且具有較為規
律的反射信號遙當澆灌密實性以及均勻性不好的時候袁此時就
存在著投射波以及反射波袁投射系數由式淵5冤進行計算院
R= 籽1V1 -籽2V2 籽1V1 +籽2V2
淵5冤
式中院R要要投射系數曰
V1堯V2要要兩界面縱波波速曰
籽1堯籽2要要兩界面介質密度遙
由式淵5冤可以看出袁任何一個界面參數改變袁都將會出現
反射波袁并且發射隨著參數變化的程度增大而變強袁這樣各個
界面反射波的強度以及時間就可以利用激發錨桿所出現的反
射信號獲取得到袁錨桿的長度以及錨固質量此時就可以利用
反射波的旅行強度以及時間獲取袁可以根據公式淵6冤堯淵7冤進行
計算院
L=12
VT 淵6冤
E=
T
0乙Adt 淵7冤
式中院T要要反射波時間曰
V要要為錨桿波速曰
A要要反射波振幅函數曰
E要要反射波歸一化能量曰
L要要錨桿長度或缺陷處深度遙
利用反射波的能量值判定砂漿密實度遙有缺陷的錨固模
型如圖1 所示袁圖2 為反射波的時間序列圖遙
在圖2 當中袁T0堯T1堯T2堯T3堯T4表示的是依次是直達波時間堯
圍巖同錨桿外露端接觸面的反射時間堯B界面的反射時間堯C界
面反射時間堯D界面反射時間堯錨桿底部反射時間袁E1表示的是
入射波波幅袁E2表示的則是錨桿底部反射波波幅遙同試驗對比
資料進行結合袁在實際當中可以歸一化處理E1堯E2袁從而對錨桿
的砂漿飽和度進行確定遙利用側發端收堯端發端收等接收以及
激振形式之間所存在的差異得到不同的波形袁通過對所得到的
衰減堯頻譜以及波形特征等等袁就能夠對于錨桿注漿飽和度進
行相對應的判定遙通常情況下袁錨桿注漿飽和度相對比較好的
時候袁得到的波形規則性越好袁同時具有較為集中的頻率且發
射雜波較少袁與之相對應的衰減快堯振幅小遙由此而言袁按照波
圖1 錨固體系模型
圖2 反射波記錄曲線
低碳技術
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LOW CARBON WORLD 2019/9
形就能夠對錨桿注漿飽和度的情況進行推測袁并且缺陷的長度
以及位置可以通過反射波的走時進行相對應的計算遙
2 檢測技術
2.1 錨桿波速值的測定
錨桿指的是砂漿以及鋼筋的綜合體袁而并不只是單純的鋼
筋遙錨桿波速取值的精準性對于判斷解釋注漿飽和度以及錨桿
長度的精準性具有直接的影像袁為此袁在進行錨桿無損檢測整
個過程當中錨桿波速值的精準性是極其重要的一個步驟遙
2.2 鋼筋波速值的測定
設計的錨桿長度在地下洞室和整個電站的邊坡錨桿支護
中存在著不同之處袁同時鋼筋的直徑也存在著差異遙錨桿鋼筋
直徑為11mm堯14mm堯17mm堯21mm 的螺紋鋼筋袁長度有2.1m堯
3.1m堯3.6m堯5.1m堯8.1m堯11.1m 等遙在現場當中袁通過反射波以
及直達波法來計算鋼筋波速值袁具體如下所示院
V 直=L/淵T 直-T0冤淵8冤
V 反=2L/淵T 反-T0冤淵9冤
式中院V 直要要直達波波速袁m/s曰
T 直要要直達波初至時間袁s曰
V 反要要反射波波速袁m/s曰
T 反要要反射波到達時間袁s曰
T0要要儀器系統延時時間袁s曰
L要要錨桿長度袁m遙
通過相關的測試發現袁首先在鋼筋規格相同的條件下袁兩
種方式得到了相同的波速值曰其次在1.1~11.1m 鋼筋長度范
圍之內袁影響波速的程度相對比較輕曰再次鋼筋直徑越大袁影
響波速的程度越大袁但是對于四種類型的螺紋鋼的波速影響
不大遙
2.3 錨桿波速測定
在現場施工過程當中袁采取PVC 管為例袁測試不同長度
以及直徑的模擬錨桿袁對于錨桿的波速進行確定遙其計算方式
仍按照式淵8冤和淵9冤進行遙
通過測試發現袁首先相比較鋼筋波速測試結果而言袁其值
稍有下降的趨勢袁但是基本保持一致曰其次砂漿質量以及注漿
飽和度均會影響到波速袁但是兩者對于波速的影響規律性相
對不夠顯著遙
2.4 錨桿長度計算
錨桿長度可根據波形當中所得到的錨桿底部反射時間袁
通過公式淵6冤進行相關的計算遙
2.5 錨桿注漿飽和度計算
按照接收以及激發條件的不同所得到的對應的波形曲
線袁對于錨桿注漿的缺陷類型進行全面的解釋袁以便能夠將錨
桿注漿缺陷類型得以確定袁然后再按照其缺陷段反射波的旅
行時間對于缺陷的長度以及位置進行確定袁注漿飽和度的計
算公式如下所示院
錨桿注漿飽和度=測試錨桿長度-鋼筋外露長度-缺陷長度
測試錨桿長度-鋼筋外露長度伊100%
3 模擬錨桿的測試
3.1 已知缺陷模擬基準桿的測試
以直徑14mm 及17mm 兩種不同規格的螺紋鋼筋和直徑
為90mm 的PVC 管來進行十二根已知缺陷的模擬基準桿的
制作袁長錨桿用套筒連接堯純空段堯纖維布包裹段以及砂充填
段等相關的地方作為缺陷的位置袁砂漿凝固時間達到7d 以
后袁通過選取激發方式堯換能器頻率堯儀器以及采樣間隔的不
同來進行測試袁并且還應該將所得到的波形進行真實精準的
記錄袁在波形方面通過對比尋找缺陷的特征袁從而能夠為錨桿
缺陷解釋與評價工作的順利開展提供必要的經驗袁促使工作
能夠順利的開展遙
3.2 未知缺陷模擬實地錨桿的測試
利用直徑14mm螺紋鋼筋以及直徑為90mm 的PVC 管進
行十五根未知缺陷模擬錨桿的制作袁同時還需要對于缺陷進
行認為的設置袁砂漿凝固時間達到七天以后方可進行測試工
作袁測試完成以后及時精準的向有關的業主提供判讀結果以
及測試曲線袁業主通過與破管驗證之間進行相對比發現物探
檢測所得到的錨桿長度堯缺陷長度以及位置和數量基本能夠
保持一致袁并且對于錨桿精度要求能夠進行有效的滿足遙
4 工程錨桿檢測實例
在本文的研究過程當中以案例當中右壩肩纜機平臺邊坡
當中的一個單元斜向錨桿進行相關內容的論述遙其中右岸纜
機平臺具有十根斜向錨桿袁上排錨桿長度為6m堯直徑為28m袁
下排錨桿長度為5m堯直徑為28m袁在這一部分當中袁巖體為灰
巖袁表1即為所得到的錨桿無損檢測結果袁監理以及業主通過
對這一結果進行審查后沒有發現任何問題袁同時對于3 和6 號錨桿進行開挖驗證測試袁經過驗證以后發現無損檢測精確
度高達90%以上遙通過這些實驗可以看出袁對于工程錨桿施工
質量而言袁錨桿無損檢測發揮著極其重要的作用遙
5 結束語
就我國當前情況而言袁在錨桿質量檢測當中應用物探方
法已經是當前水電站工程錨桿施工質量控制的一個極其重要
的手段袁同時也是必不可少的手段之一袁并且也是評價和驗收
錨桿施工質量的其中一個標準遙在日常的水電站錨桿質量檢
測工作過程當中袁筆者對于實踐經驗進行了不斷的總結并積
累了較多的經驗袁從而能夠為日后這一方面工作的開展奠定
堅實的基礎遙在當今社會上袁隨著科學技術的不斷進步袁筆者
將會不斷學習專業技術知識袁更新突破錨桿檢測技術袁使其更
加的成熟袁從而為其在日后工作中更加廣泛的應用奠定基礎遙
參考文獻
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收稿日期：2019-8-13 作者簡介：謝靈淵1981-冤袁男袁漢族袁四川廣漢人袁高級工程師袁
本科袁主要從事工程物探檢測工作遙
錨桿
編號
設計
長度
檢測成果
綜合
評價
注漿飽和度檢測錨桿長度檢測
缺陷位置淵m冤注漿飽和度淵%冤評價錨桿長度淵m冤評價
1 5 100 優5 合格優
2 5 3.2~4.2 94 良5 合格良
3 5 2.1~4.5 90 良5 合格良
4 5 100 優5 合格優
5 5 1.8~2.7 94 良5 合格良
6 6 100 優6 合格優
7 6 1.8~5.6 57 不合格6 合格不合格
8 6 3.8~4.5 97 良6 合格良
9 6 2.2~3.7 89 良6 合格良
10 6 2.9~4.0 92 良6 合格良
表1 某水電站錨桿無損檢測數據統計
低碳技術
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