錨杆支護（hù）是指在邊坡、岩土深基坑等地表工程、隧道、采場等地下硐室及水利水（shuǐ）電工程中采用（yòng）的一種加固支護方式。以（yǐ）結構簡單，施工方便、成本低和適應性強等特點，在工（gōng）程中得到了廣（guǎng）泛應用。

錨杆在工程中應（yīng）用範圍廣，使用（yòng）量大，如邊坡（pō）加固、隧道支護、公路鐵路、水電工程等，是維持工程安全的重要（yào）保障。但由（yóu）於（yú）錨杆工程隱蔽性（xìng）強、施工工藝複（fù）雜、影響因素較多（duō），容易出現錨杆長度短缺、灌漿質量不佳（jiā）等問題，從而（ér）給工程質量造成巨大的安（ān）全隱患。因此需要在（zài）施工完（wán）成後，采用有效的檢測方法對錨杆的施工質量進（jìn）行檢查（chá）。

錨杆錨固質量無損檢測主要是針對錨杆長度和灌漿密實度進行檢測，常用的檢測（cè）方法為（wéi）聲波反射法。

聲波反射法基（jī）本原理

通過振源（超磁振源或手錘）在錨杆頂部激發一（yī）個衝擊彈性波，彈性（xìng）波沿著（zhe）錨杆軸線向杆底方向傳播，當傳播到（dào）錨固缺陷或杆底位置時會（huì）發（fā）生反（fǎn）射形成回波信號（hào）被安裝在錨杆頂部的傳感器所接收。同時在傳播過程（chéng）中衝擊彈性波的能量會向錨杆周（zhōu）圍介質中輻射和衰減。反射回波的能量強度（dù）和到達時間取決於錨杆長度（dù）及灌漿質量，通過對安裝在錨杆頂部的傳感器采集的信號進行分析（xī）和處理，可以對錨杆長度（dù）、錨（máo）固缺陷位置和灌（guàn）漿密實度進行評價（jià）。

規範的相關（guān）要求

錨杆（gǎn）錨固質量無損檢測現行規範主要有以下兩本：

《錨杆錨（máo）固質量無損檢測技術規程》（JGJ/T 182-2009）

《水電水利工程錨（máo）杆無損檢測規程》（DL/T 5424-2009）

1、檢測係統要求

儀器功能：主要是對儀（yí）器基本功能的要求，兩個規範相同。

儀器指標：A/D精度（dù）、濾波功能和帶寬要求，兩個規範相同，對於采樣精度（dù）兩個規範要求不同。DL/T 5424-2009要求更高，具體如下：

JGJ/T 182-2009要求采樣間隔小（xiǎo）於25μs。DL/T 5424-2009則要求采樣頻（pín）率不低於500KHz，即采樣間隔小於或等於2μs，明顯DL/T 5424-2009的要求更高。

假設杆係波速為4000m/s時，在采用（yòng）25us采樣間隔進行采樣時，信號每個采樣間隔時間傳播的距離為10cm左右（yòu），對（duì）於錨杆檢測來說，這樣（yàng）的測試參數帶來的長度誤差顯然偏大，將（jiāng）會影響測試結果的精（jīng）度。理論上來說，采（cǎi）樣間隔越小，采集信號越（yuè）能（néng）反應被測點處的質點的振（zhèn）動過程。一般來說，采樣時采樣頻率至少（shǎo）要達（dá）到待測信號最大有效頻率的10倍以上，而錨杆一般優勢頻率（lǜ）在10Hz-10KHz，對應采樣頻率至少要（yào）達（dá）到100KHz，即（jí）采樣間隔不超過10μs。實際測試過程中，如果遇見較長的錨杆（gǎn）可以通過增加采樣長度或加（jiā）大采（cǎi）樣間隔進行數據采集。

在采用較小的采樣間（jiān）隔進行測試時，其信號采集的精度和分析計算（suàn）的分辨率會更高。但是遇到較長（zhǎng）的錨杆時，可能需要較（jiào）長的采樣長（zhǎng）度才能采集到預期的時域範圍內的信號。實際測試時，如果遇見設計長度較短的錨杆（gǎn），建議采用較小的采（cǎi）樣間隔進行測試，如果遇見設計（jì）長度較長的（de）錨杆，可以適當增加采樣間隔。

激振設備：兩個規範均建議（yì）宜使用超磁振源。實際測（cè）試中，超磁振源激振人為幹擾少、激（jī）振效果穩（wěn）定、測試信號一（yī）致性好，但其激振頻率單一（yī），對於長度不（bú）同（tóng）的錨杆適用性存在一定的（de）限製。手錘作為（wéi）超磁振源的補充方式，其敲擊的（de）力（lì）度（dù）、手錘的選型（xíng）等都會影響到實測信號，實際（jì）測試（shì）時單根錨杆的敲擊（jī）一致性會受一定的影響（xiǎng），對技術人員的經驗有（yǒu）較高的要求。建議在實際測試時兩種振源配合使用，根（gēn）據實際情況選擇合適的激振方式（shì）。

傳感器：一般來說加（jiā）速度傳感器采用壓電式，體積（jī）小、靈敏度高、分辨率較高，速度傳（chuán）感器采用機械式，體積大。由於錨杆端頭麵積小，推薦使用加速度傳感（gǎn）器。

2、現場測試（shì）要求

現場檢測方麵，對檢測數量、測試對象、激振要求、傳感（gǎn）器安裝和測試參數等做出了以上要求。

檢測數量（liàng）：兩個（gè）規範對檢測數（shù）量的要求略有（yǒu）差別。

測試對象：兩個規範對錨杆的結構要求基（jī）本一（yī）致。主要包括：端麵平整、不宜外（wài）露過長，杆體整體呈直線，如有特殊要求需（xū）結合同類（lèi）型模型或其他方案來進行相關測試驗證（zhèng）。兩（liǎng）個規（guī）範對（duì）齡期（qī）的要求不同，JGJ/T 182-2009要求7天（tiān），DL/T 5424-2009要（yào）求3天。實際上，一般來說，在環境溫度較高（gāo）時，3d的齡期已經可以使得灌漿材料充分固結，而環境溫（wēn）度（dù）較低時難以保證。實際（jì）測試（shì）時可根據測試（shì）目的選擇（zé）合適的時機進行檢測，當早期灌漿材料硬化不充分時，有利（lì）於測得錨杆底部反射，但對灌漿密實度的檢測可能會存在一定影響（xiǎng）。反之，當錨杆灌漿材料達到齡期完全固（gù）結以後，對於灌漿質量（liàng）較好的（de）錨杆，其杆底（dǐ）反射信號可能較為微弱，不利於對杆長的檢測，但此時錨杆杆體（tǐ）與砂漿結合較好，錨固係統趨於穩定，有利於對密實度進行較好的檢測。

激振和傳感器要求：兩個規範要（yào）求基本一致。

測試參數要求：兩個規範關於測試參數的主要區別在（zài）於時域信號的記錄時間，建議現場檢測時統一按照3次底部反射時程的要求進行數據采集。

3、數（shù）據分析和計算

兩個規範（fàn）對（duì）錨杆杆體波速、杆係波速、錨（máo）杆長度、缺陷位置及（jí）密實度等原理性計（jì）算方（fāng）法基本相同，具體如下。

（1）杆體（tǐ）波速（sù）和杆係波速

杆體（tǐ）波速計算：應以現場相（xiàng）同檢測方法，在自由（yóu）狀態下檢測一定（dìng）數量的工程所用同材質規格的錨杆，杆體波（bō）速按下列公式計算（suàn）。

其中：

Cb——杆體波速（sù）平（píng）均值；

Cbi——第i根錨杆的（de）杆體波速，且|Cbi-Cb|/Cb≤5%；

L——杆（gǎn）體長（zhǎng）度；

Δt——杆底反射時間；

Δf——杆底（dǐ）相鄰諧振峰頻差；

n——錨杆數量。

杆係波速計（jì）算：宜在現場選（xuǎn）取一定數量的相（xiàng）同材質、規格和施工工藝的錨杆進行檢測，杆係波（bō）速按下列（liè）公式進行計算。

其中（zhōng）：

Ct——杆係波速平均值；

Cti——第i根錨杆的杆係波速，且|Cti-Ct|/Ct≤5%；

L——杆體長（zhǎng）度；

Δt——杆底反（fǎn）射時間；

Δf——杆底相鄰諧振峰頻差；

n——錨杆（gǎn）數量。

（2）錨杆長度（dù）和缺陷位置計算

錨杆杆底反射可采用時域反射波或頻域頻差法來識別。杆體長度計算公式如下：

其中：

L——錨杆長度；

Cm——同類錨杆的波速平均值；

Δt——時域（yù）信號杆底反射（shè）時間；

Δf——杆底相鄰諧振峰之間頻差。

錨固缺陷位（wèi）置可采用時域反射波或頻域頻差法來識別和計算，公（gōng）式如下：

其中：

x ——錨固缺陷位置；

Cm——應力波傳播波（bō）速；

Δtx——錨固缺（quē）陷位置反射時間；

Δf ——錨（máo）固缺陷相鄰諧振峰之間（jiān）頻差。

（3）密實度計算

一（yī）般來說，密實度評價有2種方法，分別是（shì）：有效長度法和能（néng）量法。

有效長度法：根據有效錨固段占總錨固段的長度比例進行估算。

其中：

D ——錨固密實度；

Lr——錨固段長度（dù）；

Lx——錨固缺（quē）陷長度。

除孔口段缺漿而深部密實外，也可采用能量（liàng）法進行計算（suàn）

能量法：采用錨杆反射波能量計算並評價錨杆密實度/飽滿度的方法。

其中，

D ——錨固密實度；

η——錨杆杆係能量反射係數；

β——杆係能（néng）量修正係數；

Es——錨杆波動總能量；

E0——錨（máo）杆入（rù）射（shè）波總能量；

Er——反（fǎn）射波（bō）波（bō）動總能量；

Lr——錨固段（duàn）長度；

Lx——錨（máo）固缺陷長度。

4、計算結果（guǒ）的評判標準

（1）長度判（pàn）定（dìng）標（biāo）準

除關鍵部位的錨杆外，兩（liǎng）個規範要求基本（běn）一致。

（2）密實度/飽滿度判定標準

兩個規範關於錨固密實度（dù）/飽滿（mǎn）度評定標準相同（tóng），同時（shí）均（jun1）建議結合標準錨杆圖譜對比評判。

（3）錨固質量等（děng）級評定

兩個規範關於錨固質量等級評定標準基本相同

（4）其他情況處理（lǐ）

出現下列情（qíng）況之一時，錨（máo）杆錨固質量判定宜（yí）結合其他檢測方（fāng）法進（jìn）行（háng）：

*實測信號複雜，無規律。

*錨杆（gǎn）外（wài）露自由端過長、彎曲或杆係截麵多變。

（5）檢測報告

兩個（gè）規範（fàn）關於檢測報告要求基本一致

現場檢測流程

檢測案例

（1）模型杆測（cè）試

模（mó）型杆1：直徑22mm，2.5m長鋼筋，杆（gǎn）底反射明顯（xiǎn），並有多（duō）次杆底反射，頻譜圖杆（gǎn）底諧振峰清晰可（kě）見。

模型杆2：2.5m長鋼筋，PVC管（guǎn）模擬錨杆安裝（zhuāng）孔洞，灌漿材（cái）料（liào）為M25砂漿水泥（ní），在靠近（jìn）杆底部位置設置1個缺陷。杆（gǎn）底（dǐ）反射（shè）明顯，同時在距（jù）離杆頭1.957m處存在較為明顯的缺陷反射。

（2）工地實測（cè）

實例（lì）1：某隧道錨杆（gǎn），設計長度3m，杆（gǎn）底反射（shè）較為微弱，無明顯的（de）缺陷反射，頻譜呈單峰形態，無杆底諧振（zhèn）峰。

實（shí）例（lì）2：某隧道錨杆，杆底反射明顯，並有多次杆底反射，頻譜中杆底諧振峰清晰可見。

實（shí）例3：某邊坡錨杆，設計長度9m。杆底反射明顯，在距離杆頭4.76m處存在明（míng）顯的缺陷反射。