局部缺陷

2024-08-09

局部缺陷（精选七篇）

局部缺陷篇1

二十世纪末至今, 我国公路建设取得了巨大的成就。公路交通的大发展为公路桥梁建设带来了良好的机遇。而在公路桥梁基础选择时, 桩基础以其承载力高、稳定性好、沉降量少、用料省、施工简便和改善劳动条件等优点得到了广泛应用。拟就桩基础施工过程中大量存在的夹泥、断桩、空洞、离析、缩径、桩底沉淀超设计值等局部缺陷, 结合十多年的工程实践, 提出一些探讨性的处理意见, 供同仁参考, 并希望与同行进行交流。

1 桩基础局部缺陷的成因

桩基础各种局部缺陷, 如不经处理, 其后果均会导致桩身强度减弱和寿命缩短, 因此需要作补强处理;而采取废桩重做的办法, 则工期损失与费用太大, 一般在万不得已时是不采取这种措施的。公路桥梁桩基础局部缺陷, 其主要是由以下几方面原因造成的:

1.1人

在公路桥梁桩基础施工时, 无论机械化程度有多高, 人始终是其中的主要角色。造成桩基础局部缺陷的成因中, 人为因素也是主要原因;其中主要包括主观与客观因素, 如工作过程中的认真程度, 工作的熟练程度, 是否有意识等方面。

1.2 机械

无论采用何种施工方法施工, 都要选择不同的机械设备, 完全采用人力进行桩基础施工的行为, 已是不可能的了, 因此, 机械设备状况的好坏、设备的适用性、施工过程中运行情况都可能造成质量问题。

1.3 施工方法

对于不同类型的桩基础, 需要从地质、环境、施工条件、工艺的熟练程度去选择合适的施工工艺与方法, 如果施工方法选择不当, 则很容易造成质量问题。

1.4 地质

在每个公路工程桩基础施工前, 均应仔细阅读地质图, 对不同的地质层, 需要采用不同的施工方法和施工机械。

1.5 材料

材料包括原材料和用原材料拌和成的混凝土。

2 处理方法及实例分析

在实际工作中对局部缺陷桩基础所采用的处理方法也多种多样, 针对不同的成因, 经分析研究, 选择相应的方法进行处理;有代表性的处理方法与结果分析如下:

2.1 压力注浆法

压力注浆是在桩基础检测完成后, 通过地质钻机在缺陷部位钻取的取芯孔或桩基础原有的预埋注浆管, 将水泥或其它化学浆液采用高压注入桩中或桩侧 (底) 。这些浆液经过渗透、压密、固结的方式, 对缺陷桩体进行补强, 使桩的整体性和受力状况得到不同程度的提高以达到设计要求。本方法适用于各种直径、地层和成孔工艺的局部缺陷桩基础, 在砂砾石层中尤其比较理想, 处理效果也较好。

2.2 反套护筒法

护筒反套根据地层情况可采用水泥护筒或钢护筒, 水泥护筒主要用在粘土中, 钢护筒可用在各种地层中, 护筒外径与桩径一样大, 厚度根据需要选择, 护筒压采用锤击、振动或葫芦反拉法下沉到位。采用么套护筒法可处理20为以内的各种直径桩基础。如某高速公路三期工程沿江特大桥5-3#桩。该桩位于主河槽边, 渗水量大, 在灌注过程中, 遇停电, 造成离桩顶14.8米处断桩;经过方案比较, 决定采用钢护筒下压法处理5-3桩基断桩, 其具体方法是:采用8mm钢板卷制钢护筒, 护筒内径1.8m, 外径1.816m, 护筒分节制作, 总长度15.1m, 每节护筒上下口各加1条高12cm, 厚1.2mm的钢护圈, 以增加护筒钢度。压入时, 在要压入的护筒上口, 放置2条25号工字钢, 工字钢上再放2条26号工字钢, 沿圆周等距悬挂4只10吨手拉葫芦, 在桩基钢筋笼上焊接4个吊环。葫芦倒挂在吊环上, 然后用人工拉动葫芦, 把护筒压入孔内, 在钢护筒压入过程中, 要保持护筒上口水平。然后连接上第二节护筒, 护筒连接处用电焊焊接牢固, 并保证不渗水, 接着用与第一节护筒相同的方法压入第二节护筒, 直至全部护筒压到指定位置。在压入护筒过程中, 如发生护筒钢度不足, 变形现象, 可在工字钢下加设千斤顶, 以减少对护筒的压力。护筒压到位后, 即用泥浆泵抽干孔内泥浆, 清理桩头浮浆, 凿除砼, 直至露出新鲜砼面, 在凿除砼的过程中, 应一边抽水, 一边压入钢护筒。砼面应凿成凹形, 然后清除孔壁和钢筋旁的泥膏, 在钢护筒四周嵌入橡皮圈止水, 然后采用干浇法灌注砼至桩顶标高, 并保持至少50cm的凿桩头高度。在砼灌注时, 应加设串筒, 串筒下口至砼面高度不超过2m, 分层浇筑砼厚度不超过50cm, 并用振捣棒振捣密实。

2.3 人工挖孔法

人工挖孔即是采用桩基成孔工艺中的人工挖孔成孔法处理局部缺陷桩基的方法。适用于在无水、少水且较密实地层中的桩基础。可处理缺陷深度在20米以内的各种直径桩基础。采用此种办法处理过的有代表性桩是金丽温高速公路二期工程溪口特大桥28-4#桩, 此桩采用人工挖孔工艺成孔, 混凝土灌注采用干浇法, 在浇筑过程中, 发生停电事故, 造成距桩顶18米处断桩, 后经此方法进行处理后, 桩基检测为Ⅰ类桩, 达到设计要求。

2.4 大开挖法

在地开较开阔, 地表与地下水能排除的地方, 如机械设备比较齐备, 可采用在原桩位处大开挖, 在缺陷部位处理完毕, 经检测合格后, 再用原状土回填捣实。采用此类方法处理, 一般深度不超过10米, 覆盖层较厚, 有条件的桥梁基本都能采用, 但一般情况下不能开挖到持力层, 否则会改变地层结构, 影响桩的受力。

2.5 补强法

在经过处理后, 经过复检桩基础质量仍不能达到设计要求时, 则只能采取补强, 即在原桩位处重打捞成桩或在原桩周围补桩进行补强, 此法是最终处理办法, 不到万不得已时轻易不使用, 否则, 造成的代价与时间损失是相当巨大的。上例大桥5-1桩由于位于主河槽内, 采用筑岛、改移河道的方法进行施工, 在灌注水下混凝土过程中, 由于遇上游暴发洪水, 水流速度增大, 筑岛底部泥砂被水冲走, 造成桩身严重离析, 经分析后确定在原桩位重新补桩的方法完成本桩的事故处理。

结束语

通过近十年的施工实践, 接触或亲身处理过大量局部缺陷桩基础, 在初次检测时, 这部分桩基础局部均存在缺陷, 基本为存在严重局部缺陷桩基础, 如果报废, 代价太大, 且影响工期, 但不经过处理, 又存在质量缺陷, 对桥梁的安全使用和寿命周期有影响;但经过处理, 消除了存在的缺陷后, 提高了钻孔灌注桩施工的安全度。从处理过的桩基础所取得的效果来看, 在一定条件和环境下所取得的作用是显著的。但有两点值得注意, 一是处理前后均需进行低应变、声波或取芯检测等非破坏性试验, 以测定处理前后桩身的变化;二是必要时采用高应变检测, 以验证桩基础处理前后承载力的变化。总之, 为在最少的代价、最短的时间、确保质量的前题下, 进行桩基础局部缺陷处理, 其方式与方法值得探讨及推广。

摘要：结合桩基础施工中存在一些局部缺陷问题, 探讨了几种处理方法, 并就处理前后效果对比分析各处理方案的应用效果。

关键词：公路桥梁,桩基础,局部缺陷,问题处理

参考文献

[1]交通部第一公路工程总公司.公路施工手册-桥涵[M].北京:人民交通出版社, 2002.

局部缺陷篇2

摘要：本文首先分析了HGIS设备相比传统的GIS（全封闭组合高压电器）的优点。并阐述了HGIS设备局部放电缺陷的判断方法原理以及如何处理。局部放电检测对于保证HGIS设备的运行以及对设备内部潜在缺陷判断方面扮演着重要角色。本文通过阐述和分析HGIS设备局部放电缺陷，提供了一些方法和经验，以期冀可以为相关专业或同行带来一些参考及借鉴。

关键词：HGIS；设备；局部放电；缺陷方法

1.引言

随着我国国民经济建设的飞速发展，以及日益增长的电力需求，人们对于电网可靠性的要求不断增高，同时由于电网建设用地的需求不断增大，建立紧凑型变电站并使其更智能、更可靠成为当今电网发展的新方向。2003年，首台HGIS（HGIS-Hybrid Gas Insulated）设备投入中国市场开始商业运行，由于HGIS设备具有性价比高、操作简单、运行稳定、安全可靠易于安装维修方便等特点，受到广大电力用户和企业的欢迎。目前HGIS 设备已在我国多个电网应用。然而由于我国HGIS设备在应用于变电站研究方面起点比较低，技术设备落后，在设计、调试运行等方面经验不足，不能很好地把握设备的原理和运行中危险点。同时随着电力事业的不断发展，对HGIS 设备需求不断增大，但由于行业鱼龙混杂，产品质量参差不齐，由于原件选择不当、装配工艺不过关等造成的电网事故明显上升。因此对HGIS 设备开展局部放电监测很有必要，可以及时消除安全隐患，保障电网的正常运行。本文通过阐述和分析HGIS设备局部放电缺陷，提供了一些方法和经验，以期冀可以为相关专业或同行带来一些参考及借鉴。

2.HGIS设备简介

2.1 HGIS设备的特点

HGIS是通过将AIS与GIS的优点相结合改良而出的一种混合型的GIS设备。其结构与GIS设备基本一样，参照敞开式间隔划分标准，HGIS设备最鲜明的特点是将电流互感器、断路器、隔离开关、接地开关等元器件参照GIS形式分相组合在一个封闭金属壳体内，并由出线套管通过软导线与敞开式电压互感器和敞开式母线及和避雷器进行电气连接，布置成混合型变电装置。HGIS设备结构简单、紧凑，安装检修方便，主要是由于母线不安放在SF6气室内。HGIS设备应用于电力电网建设中不仅对常规GIS设备占地面积大，外漏部件多、维护难度大等方面得到提升，而且HGIS设备更具备性价比高、线路连接简单运营维护费用低等优势。

2.2 HGIS与GIS的区别

HGIS设备的形式和主要功能几乎完全借鉴了GIS设备。HGIS设备的主要优点是安全可靠、抗震能力强、适应环境的能力强、维护费用低、操作简便等。HGIS设备采用了软导线与敞开式电压互感器和敞开式母线及和避雷器进行电气连接方式，因此费用只有GIS设备的65%左右。假如一座变电站采用GIS设备，因为GIS设备的母线和内部变电气室的造价比较高，所以当要延长出线时，就必须对GIS内部气室进行重新规划，这些将使成本造价大大提高，并且在后期变电站需要扩建或重新规划时，往往GIS设备会导致改造工序比较复杂，还会造成大面积停电，投资成本也会比较高。而HGIS设备利用的是敞开式母线结构，变电站后期扩容时不必对内部电气室进行改造，仅仅需要对母线采取延长操作即可，不仅改造工序简单而且减少投资量，改造周期也相比GIS设备比较短，无需长时间大面积停电，降低了由于停电造成的损失，保障了电网的平稳运行。

3.造成HGIS 设备内部局部放电的主要原因

绝缘制造技术不达标、安装环境不良以及HGIS 设备内部不洁净等都会造成HGIS 设备存在缺陷，导致HGIS 设备内部局部放电。主要存在以下情况：（1）HGIS 设备绝缘体内残存有金属颗粒；（2）导体或绝缘体内存在突出物；（3）导体接触不良；（4）绝缘体表面残存的固定微粒；（5）绝缘体残缺可能存有气隙裂纹等；（6）存有悬浮电位体。

4局部放电缺陷的判断的主要方法

4.1超声波法

当HGIS设备内部发生局部放电时使气室周围温度升高，剧烈碰撞的分子瞬时产生强大的压力，从而产生扰动并以声波的形式传播即超声波脉冲，类型主要包括横波，纵波和表面波。HGIS 设备中只有纵波沿气体方向传播，这种超声纵波按照球面波的形式以特定的速度向四周传播。因为超声波具有较短的波长，所以这种超声波具有较强的方向性，因此这种超声波的能量比较集中，想要检测到这种沿金属传播的超声波可以利用特制的声探头便可检测到，通过这种方法就可间接检测到HGIS设备内部的局部放电。这种方法其实就是在HGIS 设备外部加装传感器，调节传感器的谐振范围在20～100 kHz内。特别是对于移动颗粒，此方法比传统的测量法和UHF 法更具有优越性，具有更高的灵敏度。利用超声波检测局部放电的主要特点有：（1）通过HGIS 设备体外传感器，操作方便，使用简单快捷；（2）能够很好的依据超声信号的时差和减弱来检测，达到定位局部放电的目的；（3）由于有效检测范围有限，超声传感器检测点较多，因此效率较低；（4）具有较强的抗电磁干扰能力；（5）因多数局部放电超声信号较微弱，超声信号在传播方向上衰减速度较快，所以大多数情况下检測的灵敏度比较低；（6）可以通过超声信号的频率、波形和减弱等特点进行局部放电诊断。

4.2化学监测法

化学监测法通过分析气体分解物的含量来确定HGIS 局部放电程度。影响化学监测法检测结果的因素比较多，因此化学监测发灵敏度较低。影响因素主要有（1）当断路器接通断开时将会产生电弧，这些电弧造成的气体生成物将会严重影响检测结果。（2）SF6气体会大量稀释脉冲放电产生的分解物。（3）HGIS设备中的吸附剂和干燥剂也会影响检测结果。在实际应用中，只有当设备内部发生了大范围的闪络故障，并且释放出大量SO2、HF 等分解物时，化学监测法才有效。

4.3超高频法

当局部放电在HGIS设备中发生时，通常会产生一个很陡的电流脉冲，并以电磁波的形式向四周扩散。超高频法的原理就是通过传感器将局部放电产生的电磁波接受，并对所接受的电磁波加以具体分析。超高频法所接受的电磁波的下限频率在300 MHz 以上，所以它会将由于电晕放电引起的干扰信号排除掉，其最大的优越性在于抗干扰性能力强。利用UHF 方法进行测量时一般会要求在HGIS 设备上安装内部耦合器。如果利用超高频法须在HGIS 设备制造过程中就要加以考虑，因此这种方法主要用于重要变电站HGIS设备的在线检测。

4.4光学监测法

由于光电倍增器具有很高的灵敏度，因此光学监测法连一个光子的发射也能检测到。然而由于SF6气体和玻璃会强烈吸收发出的射线，因此该方法存在一定的缺陷。光学监测法能够很好的应用到已知位置的放电源监测中，但并没有故障定位功能，同时由于HGIS 设备内壁光滑会产生反射现象，实际的监测灵敏度较低。

5.结束语

综上所述，本文通过对比HGIS设备与常规的GIS设备的区别，使人们能够认识到HGIS设备在实际应用中的强大优势。同时HGIS设备改进了GIS设备，使其更加安全可靠、抗震能力更强、更能适应环境的、维护费用更低、操作更加简便。随着我国电力事业的不断发展和不断完善，HGIS设备以其占地面积小、维护检点可靠安全等优点，在电网的应用中将更具优势，将极大地推动我国电力事业不断发展。进行HGIS设备局部放电缺陷的判断方法的研究不仅可以提高HGIS设备的安全运行水平，同时也对保障我国电力系统的正常运行具有重大意义。

参考文献：

[1]晏年平，于钦学，任文娥，钟力生.应用理化分析和机械性能分析方法探索HGIS故障原因[J].高压电器，2014（7）：111-112

局部缺陷篇3

1 桩基础局部缺陷的成因

1.1 人员。

在公路桥梁的建设施工中, 施工人员是保证工程施工质量的关键因素, 所有的材料选用、机械操作、施工技术以及监督管理都是由相关人员来实现的, 若施工人员在进行桩基工程施工中不能严格按照技术要求或相关规范标准去施工作业, 那么就很难保证桩基的施工质量能够达到预期效果。

1.2 机械。

机械性能良好与否, 关系着桩基础施工能否顺利开展实施, 若选用的机械设备较为落后或机械设备存在一定的故障隐患, 就极有可能在施工中出现问题, 使得工程进度不得不停止, 进行机械检修, 这样不仅浪费了大量的时间, 也使得桩基施工质量难以得到保证, 常有断桩现象发生。

1.3 施工方法。

1.4 地质条件。

由于公路桥梁涉及到的范围较广, 在施工中, 其桩基的持力层所在的土质特性是具有很大差异的, 有些桩基的持力层所在位置的土质较为软弱, 不能承受较大的荷载, 此时就需要根据不同的地质水文条件, 对地基进行处理加固。而若在施工中没有严格勘查当地的水文地质条件, 就会因地质问题而影响到公路桥梁的施工质量。

1.5 材料。

所有的桩基施工都不开优质的建筑材料做基础, 在公路桥梁的桩基施工中, 除了要确保原材料的质量必须符合技术标准以外, 还必须对混凝土的配合比以及拌制做出严格控制, 确保其配制质量。

2 桩基局部缺陷处理方法

为了减少因桩基础存在质量缺陷而对公路桥梁的正常使用带来不良影响, 必须要采取一定的处理方法对这些缺陷进行有效处理。笔者在长期的工作经验中总结出几种常用的桩基础局部缺陷处理方法, 这些处理方法都已经经过实践, 证明其良好的处理效果。

2.1 压力注浆法

2.2 反套护筒法

护筒反套根据地层情况可采用水泥护筒或钢护筒, 水泥护筒主要用在粘土中, 钢护筒可用在各种地层中, 护筒外径与桩径一样大, 厚度根据需要选择, 护筒压采用锤击、振动或葫芦反拉法下沉到位。采用反套护筒法可处理20m以内的各种直径桩基础。如某高速公路三期工程沿江特大桥5-3#桩。该桩位于主河槽边, 渗水量大, 在灌注过程中, 遇停电, 造成离桩顶14.8米处断桩;经过方案比较, 决定采用钢护筒下压法处理5-3桩基断桩, 其具体方法是:采用8mm钢板卷制钢护筒, 护筒内径1.8m, 外径1.816m, 护筒分节制作, 总长度15.1m, 每节护筒上下口各加1条高12cm, 厚1.2mm的钢护圈, 以增加护筒钢度。压入时, 在要压入的护筒上口, 放置2条25号工字钢, 工字钢上再放2条26号工字钢, 沿圆周等距悬挂4只10吨手拉葫芦, 在桩基钢筋笼上焊接4个吊环。葫芦倒挂在吊环上, 然后用人工拉动葫芦, 把护筒压入孔内, 在钢护筒压入过程中, 要保持护筒上口水平。然后连接上第二节护筒, 护筒连接处用电焊焊接牢固, 并保证不渗水, 接着用与第一节护筒相同的方法压入第二节护筒, 直至全部护筒压到指定位置。护筒压到位后, 即用泥浆泵抽干孔内泥浆, 清理桩头浮浆, 凿除砼, 直至露出新鲜砼面, 在凿除砼的过程中, 应一边抽水, 一边压入钢护筒。砼面应凿成凹形, 然后清除孔壁和钢筋旁的泥膏, 在钢护筒四周嵌入橡皮圈止水, 然后采用干浇法灌注砼至桩顶标高, 并保持至少50cm的凿桩头高度。在砼灌注时, 应加设串筒, 串筒下口至砼面高度不超过2m, 分层浇筑砼厚度不超过50cm, 并用振捣棒振捣密实。

2.3 人工挖孔法

人工挖孔即是采用桩基成孔工艺中的人工挖孔成孔法处理局部缺陷桩基的方法。适用于在无水、少水且较密实地层中的桩基础。可处理缺陷深度在20米以内的各种直径桩基础。采用此种办法处理过的有代表性桩是某高速公路二期工程的大桥28-4#桩, 此桩采用人工挖孔工艺成孔, 混凝土灌注采用干浇法, 在浇筑过程中, 发生停电事故, 造成距桩顶18米处断桩, 后经此方法进行处理后, 桩基检测为Ⅰ类桩, 达到设计要求。

2.4 大开挖法

2.5 补强法

结束语

局部缺陷篇4

关键词：地电波,超声波,带电检测

0引言

国网天津城南供电分公司对琼州道35 k V变电站进行35 k V开关柜局部放电带电检测,开关柜型号为厦门ABB生产的ZS3.2型,于2008年5月23日投入运行。检测人员在使用地电波(TEV)方法检测过程中发现35 k V-4母线开关柜地电波数值整体偏高,且301开关柜附近检测数据异常,经过认真复测后确定存在局放源。

因地电波数据整体偏高,为确定局放源具体位置,后采用超声波局放仪进行复测和定位,经测试发现放电点存在于311开关柜与301开关柜处。随即组织专业技术人员利用琼州道变电站半面停电检修,制定试验方案对设备进行排查,最终在311开关柜B相母线均压环与穿墙套管屏蔽层之间发现明显放电。初步分析原因是在母排安装过程中,均压环受挤压变形,导致均压环与套管金属屏蔽层之间存在间隙,产生电位差,造成悬浮放电。

1地电波带电检测

检测人员在使用地电波(TEV)方法检测过程中发现35 k V开关室内空气背景噪声达到28 d B,对比以往测试经验,空气中的背景噪声过大。该站正常空气背景一般在15 d B以内。

为排查空气背景噪声来源,检测人员分别对室外环境与10 k V开关室空气背景噪声进行检测,结果如表1所示。

对比结果初步排除35 k V开关室内空气背景噪声来自室外的可能。

对35 k V开关室内各间隔进行地电波(TEV)检测,发现311开关柜至313开关柜测试数据明显偏高,数据如表2所示。

其中301开关柜数据达到50 d B,高出背景噪声22 d B,且与同室内另一条母线开关柜测试数据相比较,高出60%。根据图1分析,初步判定,35 k V-4母线开关柜内部存在局部放电。

2超声局放检测定位

通过地电波初步检测,发现301开关柜可能存在隐患后,我们决定采用超声波局放仪进行复测及定位,如图2所示,超声频率设定为40 k Hz。

检测人员对301和311开关柜不同位置进行检查,判断311开关柜与301开关柜后上部柜间穿墙套管部位可能存在明显放电,测量值达31 d B、30 d B,数据如表3所示,且伴有明显的嘶嘶放电声响。

单位:d B

3停电检修

对该两个开关柜连接处进行仔细检查后,在B相母线穿墙套管均压环上发现放电痕迹,如图3~6所示。

4恢复母线

经处理后,对B相母线进行恢复。运行24 h后再一次进行局部放电试验,无局放信号产生。处理前后的测试数据如图7所示。

5结论

初步分析原因是在母排安装过程中,均压环受挤压变形,导致均压环与套管金属屏蔽层之间存在间隙,产生电位差,造成悬浮放电。经过研究,对均压环进行改造,使其不易变形,且能够更紧密接触,如图8所示。

6结语

(1)地电波检测技术对室内开关柜类设备的局放检测有较好的效果,能够有效发现在开关柜带电运行过程中隐藏的缺陷。但地电波检测容易受到周边环境噪声影响,有不能精确定位的缺点,所以在定性定位方面还需利用超声检测等多种手段综合判断。

(2)地电波检测技术对人员的专业水平要求较高,应加强检测技术培训,规范操作流程,提高判断能力和分析水平。同时检测时对环境要求较高,如需要关闭日光灯、碘钨灯、手机等干扰源。

局部缺陷篇5

1 公路桥梁桩基础的局部缺陷

1）断桩。

公路桥梁桩基础的施工要首先进行护筒的埋设，进行钻孔、成孔和清孔，并在孔内放置钢筋笼和灌注混凝土，形成基础稳定的桩基础。桩基础的施工环节众多，受技术和施工条件的限制，在施工的过程中很容易出现一些问题，对桩基础的整体稳定性造成影响，断桩就是桩基础局部缺陷的表现之一。在灌注混凝土的过程中，导管提漏很容易导致断桩和夹泥问题，而导管提漏主要是由导管堵塞和泥浆过稠造成的，导管提漏的速度过快会导致导管与混凝土面的分离，引起断桩问题。此外，混凝土灌注应连续不断地进行，严格按照灌注的时间进行灌注，避免下部混凝土的凝结，混凝土表面的沉淀物很容易对混凝土的进一步灌注造成影响，导致断桩问题的发生[1]。

2）钢筋笼上浮问题。

施工人员在放置钢筋笼的过程中要对钢筋笼的位置进行固定，混凝土的灌注应连续不断地匀速进行，避免混凝土灌注过程中产生的顶托力对钢筋笼造成冲击，使钢筋笼的位置发生变化。钢筋笼的底部构造细节对钢筋笼有重要作用，在施工的过程中，为了避免钢筋笼的上浮，主筋不应设置在同一平面上，主筋之间的位置应按照施工要求进行间隔。此外，如果混凝土的和易性没有达到施工的要求，混凝土骨料过粗，混凝土灌注的过程中也会产生浮笼，影响桩基的整体稳定性。

3）吊脚柱问题和灌注坍孔。

混凝土灌注之前要进行导管的下放，在混凝土灌注完毕之后还要将导管拔出，形成密实的桩基，导管拔出应随着混凝土的灌注进行。吊脚桩在长期的使用过程中会对周围的土质造成影响，吊脚桩附近容易出现软土土质，对桩基的稳定性造成影响。此外，坍孔是公路桥梁桩基础比较容易出现的局部缺陷，造成坍孔的原因有很多，包括地下的水压过高、护筒脚漏水和孔口周围的压力过大等。施工人员要针对坍孔的严重程度采取措施，坍孔严重的要进行清孔，提高周围土质的稳定性。

2 公路桥梁桩基础出现缺陷的原因

公路桥梁桩基础出现的缺陷大多是在施工过程中形成的，导管的下放、钢筋笼的位置固定以及混凝土的灌注都会对公路桥梁桩基础的稳定性造成影响。因此，公路桥梁桩基础施工人员要按照设计要求施工，在上一道工序施工合格之后再进行下一道工序的施工，整体上提升桥梁桩基础的稳定性。

1）施工人员的素质不高。

桩基础的施工是专业性技术性极强的工作，施工要严格按照设计要求和施工流程进行，避免桩基础施工不合格对桩基稳定性的影响。但是由于人力成本逐渐上涨，施工单位多没有固定的施工队伍，施工人员多是临时召集起来的，施工人员的专业素质不强，在施工的过程中很容易出现施工效果和设计效果相差过大的问题，影响桩基础的整体稳定性。

2）设备和材料质量较低。

设备和材料是桩基施工的基础，在施工之前要按照施工要求购买混凝土材料、钻孔机械、钢筋笼以及其他的设备和材料，混凝土的配合比设计要达到施工的要求，增强混凝土的和易性。此外，在施工之前还要对钻孔清孔设备进行调试，对设备适用性和设备状况的好坏进行检查，避免设备运行中出现问题。但是受资金和技术条件的限制，目前桥梁桩基础施工中的材料和设备的质量还比较低。

3）施工方法不当。

公路桥梁桩基础一般都是灌注桩，灌注桩又有钻孔灌注桩、沉管灌注桩和人工挖孔灌注桩之分，施工人员需要对施工场地的地质条件和施工要求进行分析，对每个施工方法的优劣进行比较，选择合适的施工方法和施工流程，结合不同的施工方法选择不同的施工材料和设备。但是由于资料掌握不全面，资料的分析把握程度不够，容易导致施工单位选择施工方法不当，对桩基础的整体稳定性造成影响。

3 公路桥梁桩基础局部缺陷的处理措施

1）压力注浆法。

随着经济的进步和科技的发展，目前已有多种技术可以处理桩基础的局部缺陷问题，施工人员可以根据桩基础缺陷的成因来选择合适的处理方法。在桩基础施工完毕之后要进行检验，检验完成之后可以在桩基础的缺陷部位设置注浆管，利用高压将水泥或化学浆液重新注入桩侧或者是桩中。这些水泥浆液经过压实、渗透固结，可以对缺陷的桩体起到一定程度的补强作用，提高桩基的稳定性，使桩基施工达到设计和施工的要求[2]。压力注浆法首先要进行钻孔，钻孔完成之后要对断面处的杂质进行清洗(称为“清查”)，清渣完成之后再进行灌浆。压力注浆法的作业示意图，见图1。

2）凿除法。

该种方法是桩基局部缺陷的常见处理方法，凿除法有全面凿除法和侧面开挖凿除法两种，凿除法是指将缺陷部分直接凿除，对缺陷部分进行重新的灌注和加固。全面凿除法是在桩基顶部有缺陷时采用的处理方法，施工人员要将缺陷部分全部凿除，保证各部分之间受力的平衡性，之后再进行混凝土的灌注，将混凝土接桩到设计的标高。全面凿除法具有处理缺陷彻底和补强效果好的优点，但是该办法只适合对桩基顶部缺陷进行处理。而侧面开挖凿除法是对缺陷范围较小的桩基缺陷进行处理，进行钢筋笼的连接和混凝土的接桩，整体上提升桩基的质量。

3）反套护筒法。

在采用该种办法进行桩基础局部缺陷处理的过程中，要对地形状况进行了解和分析，其中水泥护筒可以用在黏土中，而钢护筒则适用于所有地层。在施工的过程中，施工人员要根据实际的施工要求来设置合适的护筒厚度，护筒的外径则要和桩基础的外径保持一致。根据实际施工的需要，护筒的压实可以采用反拉法、振动法或者是锤击法。施工人员要首先进行护筒的定位，对桩头的浮浆进行清理，对孔壁的泥浆进行清除，在混凝土灌注完毕之后进行桩基的压实，整体上提升桩基的稳定性。

4）其他相关的处理措施。

目前我国已有多种桩基础局部缺陷的处理措施，施工人员还可以根据桩基础的不同来使用大开挖法、人工挖孔法以及补强法来进行缺陷的处理。其中在场地比较开阔和材料设备比较齐备的情况下可以采用大开挖法，对原桩位进行大范围地开挖，在处理完成之后再进行原状土的回填和捣实，处理的效果较好。人工挖孔法是用人力进行局部缺陷的处理，适用的范围有限，需要在土体比较密实的情况下施工。而补强法是在桩基础达不到设计方案要求和施工要求的情况下采用的，施工人员需要对原桩周围补强。补强法是在所有处理措施都没有明显效果的情况下才可以采用，桩基补强结束之后要对桩基的稳定性进行复检，保证桩基的整体稳定性达到设计和施工的要求，整体上避免公路桥梁桩基础再次出现严重的缺陷[3]。

4 结束语

近年来，我国公路通车里程逐年增加，公路桥梁桩基础的稳定性受到各方关注。受设计、施工和养护条件的影响，桥梁桩基础很容易出现断桩、夹泥、钢筋笼上浮和其他桩基础的局部缺陷，影响桩基的整体稳定性，对公路桥梁的整体质量造成影响。因此，施工人员要对局部缺陷出现的原因进行分析，结合地质条件和桩基施工的要求来选择合适的处理措施，提高桩基稳定性。

参考文献

[1]谢旭华.浅谈公路桥梁桩基础局部缺陷的处理方法[J].黑龙江科技信息,2010(23):313.

[2]刘禹真.浅谈公路桥梁桩基础局部缺陷的处理方法[J].黑龙江科技信息,2011(18):315.

局部缺陷篇6

混凝土是一种由砂石集料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料[1]。在混凝土的施工、凝结以及使用等过程中都会产生一些缺陷, 缺陷的存在使混凝土的强度等级降低, 对混凝土建筑物和构筑物的使用造成一定的影响[2]。目前, 对混凝土中面积较大的麻面、蜂窝、孔洞等缺陷, 一般采用比原混凝土强度高一等级的细石混凝土进行修补。然而, 混凝土早期的收缩导致新老混凝土之间粘结较为薄弱, 甚至使用较为昂贵的高效界面剂也达不到理想的粘结效果, 这不仅对混凝土建筑物产生较大危害, 甚至使其未达到预期使用年限而破坏, 造成极大的经济损失和资源浪费[3]。补偿收缩混凝土是一种当膨胀受到约束产生的压应力, 能大致抵消由于干缩在混凝土中出现拉应力的膨胀水泥混凝土[4]。将补偿收缩混凝土应用于混凝土表面缺陷处理的方法, 经济、安全、可实施性好。本文以南水北调丹江口库区某预应力连续梁桥0#块混凝土的缺陷为例, 分析计算并采用补偿收缩混凝土进行修复混凝土缺陷施工。

1 工程概况

南水北调丹江口库区某桥为六跨预应力混凝土连续梁, 全长678m。箱梁横截面为单箱单室, 支点梁高8.0m, 跨中梁高3.2m, 高跨比约为1/40.6, 中间梁段采用1.6次抛物线过渡, 抛物线方程为:y=-0.006567506X1.6。箱梁顶板宽11.0m, 底板厚0.25m, 腹板厚度从跨中向根部由40cm变化至90cm;底板厚度从跨中向支点由40cm变化至90cm, 桥面坡度采用结构找坡。箱梁混凝土采用C50混凝土。主梁采用纵、横、竖三向预应力体系, 纵向预应力钢绞线采用19覫s15.2、15覫s15.2和12覫s15.2高强低松弛钢绞线, OVM15-19、OVM15-15和OVM15-12群锚体系。顶板0#块横向预应力钢绞线均采用3覫s15.2低松弛钢绞线, BM15-3扁锚体系。竖向预应力采用JL32高强精轧螺纹钢筋, JLM-32锚具, 布置在直腹板及横隔墙内, 梁顶端张拉。梁体0#块长12m, 高8.0m, 一个箱梁0#块工程量:钢筋45061.1kg, C50混凝土359.9m3。

2 0#块混凝土缺陷情况

施工过程中, 大桥1#墩0#块拆模时大里程上游侧4.2m长的一块模板脱模后发现有3处混凝土表面只有石子没有水泥浆, 表面混凝土直观表象为松散、含气泡、不密实等, 还有梁体表面防裂钢筋网片外露的情况。1#墩0#块缺陷截面共有两个位置, 其中一个截面位于支座位置, 另一个位于距离支座2.2m的渐变段。凿除松散混凝土直至密实混凝土面, 混凝土缺陷位置详见图1。

3 0#混凝土缺陷原因分析

通过实地调查、分析、研究, 采用超声波检测和回弹测强度, 对1#墩0#块施工工艺流程、机械和人力组织安排、混凝土浇筑现场质量控制和各层次的技术交底等方面进行研究分析, 认为造成事故的原因主要有:

(1) 缺振、漏振, 即现场混凝土振捣人员责任心差, 没有充分认识到梁体混凝土浇筑振捣工作的重要性, 振捣不足。

(2) 混凝土振捣过程中没有严格把关, 没能够督促检查, 混凝土浇筑过程控制粗糙、混凝土浇筑时模板敲击检查不仔细。没有建立0#块混凝土浇筑分区定岗责任制。

(3) 0#块混凝土开盘浇筑, 共浇筑了39h, 连续浇筑时间长。中途因为泵机故障停止浇筑3.5h, 影响了浇筑质量。

4 缺陷处理计算检验

通过对现场10块同体、同条件养护试件回弹仪及试压强度值进行线性回归, 建立该构件回弹值与试件抗压强度值的关系为Y=-4.29+1.54X, 其中Y为混凝土抗压强度值, X为混凝土平均回弹值, 两者的相关系数为0.811, 满足强度推定要求。通过对各测区平均回弹值采用回归曲线进行了修正, 推定该构建混凝土强度值为55.2MPa。

通过对施工过程中主桥上部结构混凝土缺陷截面强度、刚度计算, 以及混凝土补强处理后运营阶段主桥上部结构强度、刚度计算, 验证混凝土缺陷截面在施工过程中强度是否满足规范要求。

4.1 结构分析说明

结构分析采用《桥梁博士3.03》程序进行验算, 按照施工图中截面形式及钢束位置建立结构分析模型。桥上部结构计算采用空间梁系计算理论分析, 主梁采用全预应力梁单元模拟, 墩身采用钢筋混凝土单元模拟, 验证结构的安全性与安全储备。

偏于安全考虑, 计算取截面缺陷最深截面进行计算。渐变段截面参数对比见表1。

支座位置截面参数对比见表2。

4.2 结构离散

本桥上部结构计算采用空间梁系计算理论, 桥梁上部结构离散为527个单元、558个节点。主梁为全预应力构件, 墩身为钢筋混凝土构件。根据桥梁施工流程划分结构计算阶段荷载组合要求的内容进行内力、应力、主梁极限承载力计算, 验算结构在施工阶段、运营阶段应力、主梁极限承载力及整体刚度是否符合规范要求。总体成桥计算模型见图2, 施工各截断过程计算模型见图3。

4.3 施工过程中主桥上部结构混凝土缺陷截面的强度、刚度计算

(1) 支座截断缺陷修复前施工阶段验算

计算假定支座处混凝土不参与受力, 0#块自重完全由临时支墩承受。主梁及临时支墩采用梁单元模拟。临时支墩与承台连接位置采用固结约束, 以下是1#墩T构支座截面缺陷前施工阶段计算及结果。

施工阶段正应力计算:通过验算, 支座缺陷截面修复以前, 按缺陷截面计算, 混凝土最大正应力=2.27MPa<容许应力22.7MPa, 最小正应力=-0.52MPa<-3.05MPa, 满足规范要求。

施工阶段主应力计算:通过验算, 在1-18#块施工过程中, 按缺陷截面计算, 混凝土最大主应力=2.30MPa≤容许应力22.7MPa, 最小主拉应力=-0.73MPa≤-3.05 MPa, 满足规范要求。

钢管混凝土柱计算:由计算知, 施工1#块时, 单侧支点最大反力为7610k N, 单柱最大轴力3850k N。根据CECS 28-90《钢管混凝土结构设计与施工规程》, 钢管混凝土柱按下式计算。

由以上计算可知, 0#块自重完全由临时支墩承受时, 满足规范要求。

(2) 支座截面修补后截面验算

施工阶段正应力计算结果:按照混凝土完整截面计算与按照混凝土缺陷截面计算, 结果见表3。

在1-18#块施工过程中, 按缺陷截面计算, 混凝土最大正应力=11.64MPa<22.7MPa (容许应力) , 最小正应力=-0.16MPa<-3.05MPa (容许应力) , 满足规范要求, 且有一定安全储备。

缺陷截面正应力与完整截面相比, 上缘应力相差较小。下缘应力差值为1~2.5MPa, 缺陷截面下缘正应力与完整截面下缘正应力之间的比值在1.05~1.15之间。

施工阶段主应力计算结果:

在1-18#块施工过程中, 按缺陷截面计算, 混凝土最大主应力=11.68MPa<22.7MPa (容许应力) , 最大主拉应力=-0.49MPa<-3.05MPa (容许应力) 。满足规范要求, 且有一定安全储备。

施工阶段极限强度计算:

混凝土施工阶段极限承载能力计算, 主要给出最不利工况, 即施工合拢块阶段。施工18#块时弯矩包络图如图4所示。

主梁混凝土缺陷截面最大弯矩为701451k N·m, 小于极限拉力值1032490k N·m。

(3) 鉴定结论

由上所述可知, 施工0#块、1#块阶段永久支座受力较小, 主要由临时支墩受力。支座处缺陷截面满足受力要求。将支座缺陷截面修复后, 再施工其余块段, 可满足受力及使用要求。

通过结构检测与计算, 本桥梁0#块混凝土外观缺陷属于可修复缺陷。

5 修补方法

5.1 缺陷混凝土表面处理

(1) 先凿除0#块需修补范围内松散混凝土及无浆石子, 直至各部位均露出新鲜、密实的混凝土。混凝土凿除采用人工细凿, 凿除到位后, 要仔细检查, 确保混凝土表面粗糙, 露出新鲜石子, 无裂纹浮浆和空隙等。

(2) 现场画出凿除范围内竖向预应力筋的位置, 混凝土凿除操作人员要注意对预应力筋和钢筋的保护。

(3) 现场凿除混凝土自检合格后, 由项目部安质部负责报监理工程师进行检查, 确保混凝土凿除符合要求。

(4) 对需修补位置用水全面冲洗干净。混凝土浇筑灌注前, 在混凝土表面喷涂水泥浆。

5.2 模板安装

模板采用竹胶模板, 根据凿除范围大小, 现场放样出所需竹胶模板尺寸。模板安装前须涂刷脱模剂。模板固定方式采用腹板钢筋上焊接长螺杆固定。

5.3 灌注材料准备

梁体混凝土设计强度等级C50, 修补灌注混凝土采用C55补偿收缩混凝土。

材料:按C55配制补偿收缩混凝土, 采用P·042.5级水泥、JEA膨胀剂和聚羧酸高效减水剂。混凝土入模坍落度控制在12~16cm, 初凝时间不小于6h, 终凝时间约10h。微膨胀混凝土配合比经试验确定为:水泥:膨胀剂:砂:石:外加剂=1:0.087:1.45:2.22:0.013。

混凝土的拌制及运输:采用机械强制式搅拌机, 拌合时间为180s, 使膨胀剂掺和均匀。施工的同时取试件6组。混凝土运输采用平板车运输混凝土罐, 并由汽车吊机吊至需修补位置。混凝土入模采用已设计加工好的溜槽引流入仓。

混凝土灌注及振捣:灌注时分层进行, 模板分层为30cm一道, 每层分开灌注。混凝土浇筑以30cm为分层振捣厚度。混凝土灌注时, 现场技术人员要监督控制好混凝土的分层厚度。现场配备两振捣棒和若干钢钎进行插捣, 确保混凝土振捣密实。操作人员一定要耐心细致地插捣每一层混凝土, 下层混凝土插捣表面翻浆并充分引出气泡、混凝土面不再下沉时, 方可继续灌注混凝土。

5.4 混凝土的养护

混凝土初凝后进行保湿养护, 养护期不少于14d, 修补混凝土强度达2.5MPa时拆除模板。

5.5 外观处理

混凝土修补后, 梁体表面将留下处理痕迹, 会影响梁体外观。为保持梁体外观色泽一致, 需要对处理痕迹进行外观处理。试验室先做好色差配比试验, 现场修饰时采用涂刷调配好的水泥浆进行统一涂刷, 达到色泽统一。梁体表面外观处理要有经验的操作人员进行。

5.6 安全质量保证措施

(1) 混凝土缺陷修复是一项十分重要的工作, 每一次修复工作都要严格按照规程规范执行[5], 确保工程质量。严禁随意切割钢筋, 随意凿除混凝土。每一道工序完成后, 必须认真检查, 自检合格后报监理工程师检查。

(2) 修补混凝土施工要设专人紧盯施工配合比情况, 确保材料计量准确, 保证混凝土质量。准确计量膨胀剂, 混凝土要充分搅拌均匀。

(3) 使用补偿收缩混凝土必须精心振捣, 现场拌制补偿收缩混凝土的拌合时间要比普通混凝土延长30s, 以保证膨胀剂和水泥、减水剂拌合均匀, 提高其匀质性。混凝土布料、振捣按施工规范进行。混凝土振捣人员一定要有明确的质量意识, 现场技术人员检查每一层振捣混凝土的分层厚度、振捣情况等, 并对整个修补过程做详细的施工记录。

参考文献

[1]马建革.混凝土缺陷处理技术及应用[M].郑州:黄河水利出版社, 2009.

[2]丁道红, 章青.混凝土缺陷研究综述[J].混凝土, 2009 (10) :16-18.

[3]蒋正武, 龙广成, 孙振平.混凝土修补:原理、技术与材料[M].北京:化学工业出版社, 2009.

[4]赵顺增, 游宝坤.补偿收缩混凝土裂渗控制技术及其应用[M].北京:中国建筑工业出版社, 2010.

局部缺陷篇7

1 油浸倒置式CT的结构

油浸倒置式CT的结构如图1所示[6]。

油浸倒置式CT的圆形铁心外罩内安装了二次铁芯线圈, 二次线从与铁心外罩直接焊接的圆柱形金属管中引出 (金属管在运行中是直接接地的) , 在铁心外罩和圆柱形金属铝管外部有一个绝缘层, 绝缘层内的主电容是由若干电容屏构成的, 在绝缘层最末端的一层电容称为“末屏”, 末屏一般连接与设备的高压端。从结构上来看, 高压端对铁心外罩和金属铝管分别有一个电容, 且二者并联构成主电容。靠近金属管最内侧一屏电容称“零屏”, 零屏在运行中是接地的。CT正常运行的情况下, “零屏”与二次侧引线金属管同时接地, 其等值图如图2所示。

末屏大多数情况下是接地的, 只有在测试时才允许存在解开的情况, 但这种测量方法是不安全的。如果在末屏接的地线上安装一个穿心式电流传感器, 就不会改变金属管末屏的接线方式, 这样就大大提高了测试的安全性。油浸倒置式CT的绝缘缺陷往往首先体现为局部放电, 放电信号会通过电容耦合到C1上, 最终会以电流脉冲的形式从末屏接地线流入大地[7]。因此, 安装在末屏接地线上的穿心式电流传感器可以感应到这个电流脉冲, 从而实现对局部放电的在线监测[8]。在本文中这种方法称为“末屏法”。

2 试验平台的建立和PD特性

2.1 实验平台的建立

在实验室中搭建了油浸倒置式CT绝缘缺陷在线检测的试验平台, 如图3所示。针对末屏接地不良设计了悬浮电位放电模型。通过大量的实验并与文献所得到的数据相比较, 获得了倒置式CT缺陷的典型特性。通过测量放电脉冲下不同绝缘缺陷的阻抗, 利用检测设备去分析放电脉冲的特征, 监测设备采用河北天威集团生产的PD-check (型号为TWPD-2B) 和示波器 (Tektronix type TDS220) 。

2.2 悬浮放电模型

常见的悬浮放电模型分为油中悬浮金属或纤维碎屑和悬浮电极两种, 而末屏接地不良的放电发展过程与后者的机理一致。

实体模型如图4所示。

接地极接地为在油中悬浮电位的下端, 通过气隙大小或油膜厚度控制悬浮接地的状态, 上极为末屏高压电极的引出点, 如上图所示中间加入1mm的空气间隙, 可准确地模拟末屏接地不良的缺陷。因为放电波形取决于缺陷模型的构造形式。为实际模拟悬浮电极放电在本模型覆有绝缘纸板的地电极上放置可松紧式球间隙, 相当于电容接地不良故障[9]。

2.3 PD特性

用TWPD-2B局部放电仪器和示波器, 采集分析油浸倒置式CT末屏接地不良缺陷的模型。分别获得了PRPD谱图及频域图和波形图。PRPD谱图及频域图如图5所示, 波形图如图6所示。

由图5悬浮电极放电脉冲PRPD谱图及频域图可知此类放电脉冲可分为高频和低频两部分, 低频主要为5兆赫兹左右, 高频在20M赫兹上下, 且这种情况的放电过程和放电波形 (如图6所示) 与沿面放电的放电波形相比及其相似。但是脉冲幅值可达到500m V, 存在时间一般较沿面放电短, 约为150ns, 且发展过程较沿面放电剧烈。

3 结论

本文在查阅大量相关文献的基础上, 并基于真实的CT建立了试验平台, 集中分析了油浸倒置式CT在末屏接地不良绝缘缺陷下的局部放电特性, 主要结论如下:

“末屏法”是在末屏接地线上安装电流传感器用来检测倒置式CT绝缘缺陷的局部放电信号;

末屛接地不良对地会形成一个电容, 这个电容远小于电容屏本身的电容, 按照电容串联原理, 将在末屛与地之间形成悬浮电压, 造成末屛对地放电;

悬浮电极放电脉冲PRPD谱图及频域图分为高频和低频两部分, 这种放电过程和放电波形与沿面放电相似。

本文中提到的末屏接地不良的局部放电特性。应该与其他绝缘缺陷的放电特性相结合, 进一步研究油浸式CT绝缘缺陷的模式识别方式, 这对检测油浸倒置式CT潜在的绝缘缺陷有着重要的意义。

参考文献

[1]安冰, 赵志山, 李红亮, 等.一起220kV油浸式电流互感器故障分析[J].电器制造, 2014 (11) :86-87.

[2]连鸿松, 郑东升.三起220kV油浸倒立式电流互感器爆炸原因分析[C].电力行业电力用油应用技术讨论会论文, 2011, 8:299-302.

[3]叶景龙, 杨菊, 王磊.一起220kV油浸倒置式电流互感器事故原因分析[J].新疆电力技术, 2013 (4) :43-45.

[4]褚文超.变压器高压套管末屏安全缺陷分析及处理方法[J].内蒙古电力科技, 2014, 32 (1) :80-83.

[5]杨坡, 孟庆大, 王建伟, 等.变压器套管末屏接地缺陷分析及改进措施, 2015 (5) :61-65.