4.1涵洞工程检测及技术(缩减)

4.1涵洞工程检测及技术
涵洞工程主要检测内容与水战工程检测技术基本相同，其中钢筋混凝土结构检测、渗流检测、钢结构安全检测、启闭机检测和水下缺陷检查可见本文3.1节。

本节主要介绍涵洞工程中使用较多的砂浆强度检测及技术。

4.1.1砌筑砂浆强度检测
砌筑砂浆强度检测有回弹法、贯入法、砂浆片剪切法、点荷法、原位轴压法等方法。

4.1.1.1回弹法
砌体的砌筑砂浆强度可用回弹法检测，依据的主要标准为《砌体工程现场检测技术标准》（GB/T50315-2000）、《回弹法检测砌筑砂浆强度技术规范》（DBJ14-030-2004），测试的仪器设备主要包括：砂浆回弹仪、酚酞酒精溶液、游标卡尺以及电锤、吸耳球、砂轮等辅助工具。

砂浆回弹仪有指针式和示值式两种，一般情况下宜采用指针式砂浆回弹仪。

砂浆回弹仪在工程检测前后应进行检定，在仪器各项参数、装配尺寸符合规定的情况下，回弹仪在室温20±5℃的钢砧上，其率定值应符合74±2的要求。

（1）检测技术要点
1）测试数量：单独的砌体结构或构件砂浆强度检测、同一批检测构件数量小于9个或者单个构件检测结论不得扩大到未检测的范围时，按单个构件检测；检测构件数大于9个宜按批抽样检测。

2）测区布置：测区应均匀分布，不应在构件同一水平面内，每个测区面积宜控制在1.0m2左右；按单个构件检测时，每一结构或构件测区数不应少于3个，对尺寸较小的构件测区数量可适当减少；按批抽样检测时，根据被构件的面积及砌筑砂浆质量状况，每个独立构件应布置1~3个测区；每一测区应测试12点，测点应均匀分布在砌体的水平灰缝上，不得在竖缝上布置测点，同一测区灰缝测点不宜多于2点；薄弱部位必须布置测区，同时应避开预埋件；对每个测区应进
行编号排序，必要时在记录纸上描述测区布置示意图的外观质量情况。

3）回弹值测定：检测前须对被测砌筑砂浆检测面进行磨平处理，使检测面平整、铅垂。

将回弹仪弹击杆端部顶住砂浆检测面，轻压仪器，使按钮松开，弹击杆慢慢伸出，并使挂钩挂上弹击锤；再用弹击杆端部顶住砂浆检测面缓慢均匀施压，待弹击锤脱钩，冲击弹击杆后弹击锤带动指针至某一位置，指针块上的示值刻度线在刻度尺上指示出的数值即为回弹值；逐渐对回弹仪减压，使弹击杆自机壳内伸出，挂钩挂上弹击锤，按照以上步骤进行第二次弹击和第三次弹击，应注意三次弹击同一测点，弹击杆顶住砂浆检测面同一点，不得移动；不记录第一、二次弹击的回弹值，当第三次弹击后，使回弹仪继续顶住砂浆检测面，进行读数并记录回弹值，如条件不利于读数，可按下锁定按钮，锁住机芯，将回弹仪移至其它部位读数；逐渐对回弹仪减压，使弹击杆自机壳内伸出，挂钩挂上弹击锤，移动回弹仪到下一测点。

检测过程中，仪器的纵轴线应始终保持水平，且与砂浆检测面保持垂直。

回弹值测量完毕后，还应在有代表性的位置上测量碳化深度值，数量不少于30%测区数，若计算的平均碳化深度值小于或等于0.4mm，则按无碳化处理；若等于或大于3mm，则平均碳化深度值按等于3mm计算。

（2）砂浆强度推算
1）测区回弹值计算：将每个测区的12个回弹值中的1个最大值和1个最小值剔除，再把余下的10个回弹值的平均值作为该测区的平均回弹值。

2）确定砂浆强度换算值：测区砂浆强度换算值可由平均回弹值和平均碳化深度值查表或按规范中公式计算得到。

3）砂浆强度的推定：由各测区的砂浆强度换算值可计算得出砂浆的强度平均值。

当测区数不少于5个时，还应计算标准差和变异数。

当检测结果的变异系数δ大于0.35时，应检查检测离散性较大的原因，若系检测单元划分不当，宜重新划分，并可增加测区数进行补测，然后重新推定。

4.1.1.2贯入法
贯入法属于原位无损检测技术，用于砌筑砂浆强度检测具有操作简单，快速
便捷、检测结果准确、不损伤结构物、测试费用低廉、检测范围广泛的优点。

主要用于砌体工程中砌筑砂浆抗压强度的检测。

这种检测分两种情况，一种是工程质量事故的检测鉴定；另一种是安全鉴定和加固改造时的检测鉴定。

目前采用检测标准是《贯入法检测砌筑砂浆抗压强度技术规程》（JGJ/T136-2001）。

贯入法检测砌筑砂浆是根据测钉贯入砂浆的深度和砂浆抗压强度间的相关关系，采用压缩工作弹簧加荷，将测钉贯入砂浆中，由测钉的贯入深度通过测强曲线来换算砂浆抗压强度的检测方法。

由构件的贯入深度平均值通过测强曲线计算的得到的砌筑砂浆抗压强度值，相当于被测构件在该龄期期下同条件养护的边长为70.7mm一组立方体试块的抗压强度平均值。

贯入法检测技术要点如下
1）适用范围：用贯入法检测的砌筑砂浆强度，一般适用于自然养护、龄期为28d或28d以上，处于自然风干状态，强度为0.4～16.0MPa。

2）测点布置：检测砌筑砂浆抗压强度时，应以面积不大于25m2的砌体构件或构筑物为一个构件。

按批抽样检测时，取龄期相近的同楼层、同品种、同强度等级砌筑砂浆且不大于250m3砌体为一批，抽检数量不应少于砌体总构件数的30%，且不应少于6个构件。

被检测灰缝应饱满，其厚度不应小于7mm，并应避开竖缝位置、门窗洞口、后砌洞口和预埋件的边缘。

检测范围内的饰面层、粉刷层、勾缝砂浆、浮浆以及表面损伤层等，应清除干净；应使待测灰缝砂浆暴露并经打磨平整后再进行检测。

每一构件应测试16点，每条灰缝测点不宜多于2点。

3）现场贯入检测要点：①将测钉插入贯入杆的测钉座中，测钉尖端朝外，固定好测钉；用摇柄旋紧螺母，直至挂钩挂上为止，然后将螺母退至贯入杆顶端；将贯入仪扁头对准灰缝中间，并垂直贴在被测砌体灰缝砂浆的表面，握住贯入仪把手，扳动扳机，将测钉贯入被测砂浆中。

②贯入深度的测量时将测钉拔出，用吹风器将测孔中的粉尘吹干净；将贯入深度测量表扁头对准灰缝，同时将测头插入测孔中，并保持测量表垂直于被测砌体灰缝砂浆的表面，从表盘中直接读取
d ，并进行记录。

测量表显示值
i
4）砂浆抗压强度推定：①在16个贯入深度检测数值中，将3个较大值和
3个较小值剔除，余下的10个贯入深度值取平均值。

② 根据计算所得的构件贯入深度平均值j d m ，按不同的砂浆品种由规程附录查得其砂浆抗压强度换算值
c j f ,2。

其他品种的砂浆可按规程附录要求建立专用测强曲线进行检测。

有专用测强曲线时，砂浆抗压强度换算值的计算应优先采用专用测强曲线。

③ 在采用规程附录的砂浆抗压强度换算表时，应首先进行检测误差验证试验，试验方法、试验数量和范围、检测误差均应满足规程规定，否则应建立专用测强曲线。

④ 按批抽检时，同批构件砂浆应计算其平均值和变异系数。

⑤ 砌体砌筑砂浆抗压强度推定值c e f ,2的确定：根据规范要求进行推定，对于按批抽检的砌体，当该批构件砌筑砂浆抗压强度换算值变异系数不小于0.3时，则该批构件应全部按单个构件检测。

4.1.1.3砂浆片剪切法
砂浆片剪切法属于取样检测，检测时，从墙体中抽取砂浆片试样，用砂浆测强仪测试其抗剪强度，然后再换算为砂浆强度。

该法试验工作较简便，但对取样部位会造成局部损伤。

仪器设备有砂浆测强仪和标定仪。

（1）测试方法要点
1）试件制备。

从每个测点处的墙体上取出两个原状砂浆片（一片用于检测，一片用于备用）并编号，分别放入密封袋内。

取下的砂浆片应加工成尺寸接近的片状体，大面、条面应均匀平整，单个试件的各向尺寸一般为宽度15~50mm ，长度按净跨度不小于22mm 确定，厚度7~15mm 。

2）试件养护。

砂浆试件含水率，应与正常工作时的含水率基本一致，若试件呈冻结状态，应缓慢升温解冻，并在与含水率接近的条件下养护。

养护28d 后，每周2次解开袋口，迅速更换袋内空气，继续密封养护。

3）试件测试。

使砂浆测强仪水准泡居中，使其调平。

将砂浆试件置于砂浆测强仪内，并用上刀片压紧，然后开启砂浆测强仪，对试件匀速连续施加荷载，加荷速度不宜超过10N/s ，直到试件破坏。

当试件未沿刀片刃口破坏时，该次试验作废，取备用试件补测。

记录压力表指针读数，再用游标卡尺或最小刻度为
0.5mm 的钢板尺量测试件破坏截面尺寸，每个方向量测两次，分别取平均值。

（2）检测数据分析
砂浆试件的抗剪强度，按式（4.1-1）计算：
0.95ij
ij ij V A τ= （4.1-1）
式中：τij — 第i 个测区第j 个砂浆试件的抗剪强度，MPa ；
V ij —试件的抗剪荷载值，N ；
A ij —试件破坏截面面积，mm 2。

测区的砂浆抗剪强度平均值按式（4.1-2）计算：
11
11n i ij j n ττ==∑ （4.1-2） 式中：τi —第i 个测区的抗剪强度平均值，MPa ；
测区的砂浆挤压强度平均值，应按式（4.1-3）计算：
27.17i i f τ= （4.1-3）
当测区的砂浆抗剪强度低于0.3MPa 时，应对上式的计算结果进行修正，修正系数如下表4.1-1。

表4.1-1 低强度砂浆的修正系数表
4.1.1.4点荷法
点荷法是在试验机上对从墙体中抽取的砂浆片试样施加点荷载，将砂浆片破坏时的点荷载换算成砂浆抗压强度的方法。

主要仪器设备为小吨位压力试验机（最小读数盘宜在50kN 以内）或自制加荷装置作为试验机。

自制试验机应满足以下要求：钢质加荷头是内角为60°的圆锥体，锥底直径为40mm ，锥体高度30mm ，锥体头部是半径为5mm 的截球体，锥球高度为3mm ，其它尺寸可根据需要确定；加荷头与试验机连接可根据试验机的具体情况确定。

测试方法要点如下。

1）试件制备。

在测点部位处剥离出砂浆大片，加工或选取的砂浆试件以厚度5~12mm 、预估荷载作用半径15~25mm 为宜，大面应平整，但边缘不要求非常规则。

然后在砂浆试件上画出作用点，量测其厚度，精确至0.1mm 。

2）试件测试。

将上、下加荷头安装在小吨位压力试验机的上、下压板上，使两个加荷头对齐；把砂浆试件水平放置在下加荷头上，上、下加荷头对准预先画好的作用点，并使上加荷头轻轻压紧试件，然后缓慢匀速施加荷载至试件破坏。

记录荷载值，精确至0.1kN 。

最后将破坏后的试件拼接成原样，测量荷载实际作用点中心到试件破坏线边缘的最短距离，作为荷载作用半径，精确至0.1mm 。

3）数据分析
砂浆试件的抗压强度换算值，按式（4.1-4）~式（4.1-6）计算：
1.09256(33.3 1.1)ij ij ij ij f N ξξ=- （4.1-4）
51/(0.051)ij ij r ξ=+ （4.1-5）
61/[0.03(0.11)0.4]ij ij ij t t ξ=++ （4.1-6）
式中：N ij —点荷载值，kN ；
ξ5ij —荷载作用半径修正系数；
ξ6ij —试件厚度修正系数；
r ij —荷载作用半径，mm ；
t ij —试件厚度，mm 。

测区的砂浆抗压强度平均值，按下列公式计算：
22,1
1n ij i j j f f n ==∑ （4.1-7） 4.1.1.5原位轴压法
原位轴压法的试验装置由扁式液压加载器、反力平衡架和液压加载系统组成，测试时先在砌体测试部位垂直方向按试件高度上下两端各开凿一个水平槽，将反力平衡架的反力板置于上槽孔，在下槽孔内嵌入扁式加载器，并用自平衡拉杆固定。

通过加载系统对试件分级加载，直到试件受压开裂破坏，求得砌体的极
限抗压强度。

从20世纪80年代起，我国即开始研究利用原位轴压仪测定已有砌体强度，直至1995年，西安建筑科技大学先后开发研制了XY45、XY60和XY70型原位轴压仪等定型产品，可直接在墙体上测试出砌体抗压强度。

这是现场测试砌体强度运用较好的仪器设备，测试结果中全面考虑了砖、砂浆的变异以及砌筑质量对砌体抗压强度的影响，能综合反映材料质量和施工质量。

同时作为砌体力学性能现场检测手段，已被列入住房和城乡建设部行业技术标准GB/T 50129-2011 《砌体基本力学性能试验方法标准》，该标准将于2012年3月1日实施。

原位轴压法具有直观方便无需取样运输等特点，具有一定优越性，但在测试时要手动加荷，加荷速度和加荷量不易控制，可能造成砌体受力不均和偏心受力，同时压力表读数量程偏大，实测荷载精度不高，周边砌体对槽间砌体的横向约束作用靠强度分项系数修正，会存在一定误差。

（1）现场测试主要技术要点
1）测试部位选择及测点布置：测试部位宜选择在离地面1.0m左右高的墙体中部，同时要保证槽间砌体每侧的墙体宽度不小于 1.5m。

同一墙体上，测点一般只布置1个，若测点需多点布置，其水平净距不得小于2.0m。

2）原位压力机安放：在墙体上开凿两条水平槽孔，以安放原位压力机，槽孔应满足以下要求：上水平槽尺寸应为240mm×250mm×70mm（深×宽×高），下水平槽尺寸为240mm×250mm×140m（深×宽×高），下槽的高度要根据压力机型号作相应调整，上下水平槽孔对齐，两槽间相隔净距约430mm，槽间砌体的承压面修平整，并在上槽下表面和扁式千斤顶的顶面，均匀铺设厚约10mm湿细砂垫层。

3）试加载：在正式测试前，应进行试加荷载，以检查测试系统的灵活性和可靠性，以及上下压板和砌体受压面接触是否均匀密实。

将反力板置于上槽孔，扁式千斤顶置于下槽孔，并使两个承压板上下对齐后，拧紧螺母并调整其平行度，开始试加荷载试验，待正常后卸荷即可进行正式测试。

4）荷载试验：测试时应分级加荷，每级荷载取预估破坏荷载的10%（在1~1.5min内均匀加载），每级荷载加载完毕后应保持恒载2min。

在加至预估破坏荷载的80%时，则应连续加荷直至槽间砌体破坏并记录极限状态荷载值。

当槽间
砌体裂缝急剧扩展而压力表指针明显回退时，即为槽间砌体的破坏荷载。

（2）抗压强度推定
槽间砌体抗压强度按式（4.1-8）计算：
/uij uij ij f N A = （4.1-8）
式中：f uij —第i 个测区第j 个测点槽间砌体的抗压强度，MPa ；
N uij —第i 个测区第j 个测点槽间砌体的受压破坏荷载值，N ；
A ij —第i 个测区第j 个测点槽间砌体的受压面积，mm 2。

标准砌体抗压强度由槽间砌体抗压换算由式（4.1-9）和式（4.1-10）计算得到：
1/mij uij ij f f ξ= （4.1-9）
ij ij 0154.036.1σξ+= （4.1-10）
式中：f mij —第i 个测区第j 个测点的标准砌体抗压强度换算值，MPa ；
ξ1ij —原位轴压法的无量纲的强度换算系数；
σ0ij — 测点上部墙体的压应力，可按实际荷载标准值计算，MPa ；
测区的砌体抗压强度平均值，按式（4.1-11）计算：
11
11n mi mij j f f n ==∑ （4.1-11） 式中：f mi —第i 个测区的砌体抗压强度平均值，MPa ；
n 1—测区的测点数。

① 回弹法，可直接在原状混凝土表面上测试， 仪器操作简便，测试结果直观，检测部位无破损。

但不适用于表层与内部质量有明显差异或内部存在缺陷的构件检测。

根据混凝土硬度、碳化深度，推定其抗压强度。

具有一定限制条件：适用温度范围：-4~40℃；适用龄期范围：28~1000d ，长龄期应采用钻芯法修正。

② 超声回弹法，属综合性检测，测试精度较高；检测部位无破损。

不适用于遭受冻害、化学侵蚀、火灾、高温损伤或厚度小于100mm 的构件。

根据混凝土硬度、密实性，推定抗压强度。

适用温度范围：-4~60℃；适用龄期范围：28~730d ，否则应采用钻芯法修正。

③ 钻芯法，适用范围广，测试结果直观、准确；检测部位局部破损；根据
圆柱体芯样强度推定抗压强度。

具有一定限制条件：被检测混凝土强度不小于10MPa；单个构件抽取芯样不宜超过3个，预应力构件慎用；适用龄期范围：不小于28d。

④后装拔出法，测试精度高，使用方便，适用范围广；检测部位微破损。

根据埋件的抗拔力推定抗压强度。

被检测混凝土强度应不小于10MPa；适用龄期范围：不小于28d。

⑤超声法，属无损检测，使用方便，适用范围广；测试结果综合反映了施工质量；参数判读较直观。

推定混凝土内部空洞、不密实区、裂缝深度、损伤层厚度、新老混凝土结合面质量及混凝土匀质性。

测试面应修理平整，测试应尽量避开钢筋。

4.1.1.6其他方法
①扁顶法，属原位检测，直接在墙体上测试，测试结果综合反应了材料质量和施工质量；直观性、可比性强；扁顶重复使用率较低，砌体强度较高或轴向变形较大时难以测出抗压强度；设备较轻；检测部位局部破损。

推定普通砖砌体的抗压强度；推定具体工程的砌体弹性模量。

槽间砌体每侧的墙体宽度不应小于
1.5m；同一墙体上的测点数量不宜多于一个；测点数量不宜太多。

②原位双剪法，属原位检测，直接在墙体上测试，测试结果综合反应了砂浆质量和施工质量；直观性较强；设备较轻便；检测部位局部破损。

推定烧结普通砌体的抗剪强度，其它墙体应经试验确定有关换算系数。

当砂浆强度低于5MPa 时，误差较大。

③推出法，属原位检测，直接在墙体上测试，测试结果综合反应了砂浆质量和施工质量；设备较轻便；检测部位局部破损。

推定普通砖砌体的砂浆强度。

当水平灰缝的砂浆饱满强度65%时，不宜选用。

④筒压法，属取样检测；仅需利用一般混凝土试验室的常用设备；取样部位局部损伤。

推定烧结普通砖墙体中的砂浆强度。

测点数量不宜太多。