公路橋梁中樁基檢測新技術的開發和應用研究

陳 薇，李曉波

(1.貴州省交通科學研究院有限責任公司;2.貴陽建筑勘察設計有限公司市政設計院)

1 公路橋梁樁基工程的檢測方法

1.1 超聲波檢測法

超聲波是一種機械波，波動及機械振動為其超聲測試的進行提供了物理基礎，此外，超聲波檢測法也屬于彈性波測試法，因此，固體介質中彈性波的傳播為其提供了有效的理論基礎。需要對混凝土的質量進行檢測時，通常采用超聲波檢測法來測定超聲波在混凝土傳播過程中的聲度、聲時、頻率、波幅等聲學參數，從而反映混凝土的質量。根據樁體中聲波換能器的不同設置方法，使用聲波透射法對混凝土灌注樁進行檢測時，通常分為樁外孔透射法、樁內跨孔透射法及內單孔透射法。

超聲波檢測樁身混凝土具有以下特點:檢測時，可覆蓋全樁長的各個橫截面，因此所掌握的信息是比較全面的，而且操作不受場地及樁長與長徑比的影響。數據分析比較簡單快捷，能對樁身混凝土缺陷的位置、范圍、性質、程度及結果進行準確而有效的判斷。此外，還能檢測出嵌巖樁的樁底沉渣范圍及其厚度，而且也便于缺陷善后補救措施的處理。但是，此方法對缺陷比較敏感，但是當混凝土不均勻或因聲測管不平行等非缺陷因素而導致的聲時變化則通常不予反映。

1.2 鉆芯檢測法

鉆芯檢測法主要根據規定的抽檢比例進行檢測，屬于局部破損檢測法，采用此方法可對混凝土的強度、樁身的完整性、持力層性狀、樁長以及樁底沉渣厚度是否符合設計規范及標準進行準確判斷。鉆芯取樣環節在鉆芯法檢測有著非常重要的地位，其質量的好壞會對樁基整體質量的評價產生關鍵性影響。

混凝土芯樣通常有以下兩種情況:一是表面不夠光滑，缺乏一定的完整性;二是表面很光滑，形狀規則而完整。鉆探設備、樁身質量都會影響到粗骨料和水泥膠結的質量，此外，因操作工藝而引起的芯樣不完整也會對其產生一定影響。但是，因操作失誤而導致的芯樣破損不能代表樁基混凝土的質量情況，因此，對芯樣進行鉆孔作業時，并盡量保持芯樣的代表性及原狀性，對于某些發生已破碎及不完整的芯樣應做出相應發分析及判斷。通常以樁基總數的5%～10%對鉆芯進行取樣檢查，鉆芯的檢測結果會直接影響到樁基的取舍，因此如果在無破損檢測中或工程的實際施工中出現異常情況時，應對鉆芯檢測對鉆芯作進一步判斷，以對樁身完整性及質量情況進行正確而有效的判斷。對鉆孔進行布置時，通常會避開樁基的邊緣位置，而且為了避免與鋼筋籠發生碰撞現象以及為了避免芯樣因鉆眼斜出樁體外而無法正常取出，于是通常采用垂直鉆進方法，芯樣鉆取完成后，應及時對樁基的完整性進行有效判斷及評價，如果發生混凝土試塊存在強度不足等問題時，為了在一定程度上保證評價的準確性，應對芯樣實施抗壓強度試驗。

1.3 靜載荷試驗法

在公路橋梁的樁基工程中，單樁的豎向承載力檢測是非常重要的，根據相關資料可知，靜載荷試驗法是其中比較簡單而有效的方法，它先給樁基頂部增加一定程度的承載力，接著用緩慢的速度對承載力進行有效維持，然后對基樁底部在施加荷載過程中的作用進行仔細觀察，接著就通過P-S載荷曲線來進一步確定單樁的豎向承載力并對樁基的施工質量進行正確而有效的判斷。環境對公路橋梁的施工有著非常直接的影響作用，采用靜載荷實驗法時要考慮到施工周期、檢測成本以及現場的安全系數等問題。因此，通常很少使用這種方法。

1.4 低應變動測法

就目前而言，低應變動測法和其他檢測方法相比，是公路橋梁樁基檢測中比較全面且準確度比較高的方法。它使用小錘對樁基的頂部進行敲擊，并把傳感器設置在樁基頂部，然后利用傳感器對樁基的應力波信號進行有效接收，接著對信號頻率及速度的進行反演分析，從而對分析并總結出樁基的完整性報告。這種檢測方法具有適用范圍廣、準確度高以及簡便快捷等優點。

1.4.1 測試系統的構成

信號采集儀、傳感器、小型打印機以及力錘等是低應變動測試系統的主要構成部分，其信號設備中使用的是16位的模數轉換器，采集系統的采集頻率都必須大于截止頻率的2.5倍，而且對系統的抗干擾性能有比較高的要求，測試時通常采用DC電源，通常選用內置放大式且頻率范圍較寬的加速度計。

1.4.2 測試過程

(1)選取錘擊點。如果錘擊點和傳感器相距太近，傳感器很可能會受到錘擊沖擊力的影響，如果兩者相距太遠，那么傳感器又有可能會因為橫波影響而出現波形震蕩的情況，因此，為了保證能夠準確地反映樁基的實際情況，檢測時最好把錘擊點定在和傳感器相距18～30 cm的位置。

(2)選取測試點。選取測試點應結合樁基直徑的具體情況，當樁基直徑大于1.3 m時，最少要選取3個測試點，而且應把測試點與鋼筋籠的距離控制在10 cm以上，測試點應均勻分布在樁基中心周圍，為了使測試點內壁和傳感器進行更好粘結，應對測試點進行合理而有效的打磨及處理。

(3)設置傳感器。對傳感器進行安裝時，應結合測試點位置的選取情況，建議使用黏貼方式安裝，使用橡皮泥、黃油以及石蠟等輔助黏貼時，應對樁基頂部的干燥情況進行有效檢查。需要特別注意的是，為了在一定程度上避免對傳感器接收應力波產生影響，應盡可能地讓粘貼層薄一點。另一方面，為了使測試的精確度得到有效提高，應采集盡可能多的應力波信號，并在偏振不同及敲擊位置不同的情況下對所得波形的一致性進行密切觀察;如果樁基長度與直徑的比例在30以上且樁基內部出現比較多缺陷的時候，就會在很大程度上影響到測量結果的準確性。

1.4.3 適用范圍

(1)導致應力波的衰減過程加速。

(2)導致缺陷反射波的峰值出現削減現象。

(3)可測樁基的長度比較容易受到動土阻力波的影響，結合工程的實際情況及相關經驗可知，使用低應變動測法時，通常要把樁基半徑控制在0.9 m以下，而其長度則通常控制在5～50 m。樁基長度大于50 m時，雖然仍可接收到應力波信號，但是深度缺陷及局部缺陷方面的反應會容易受到地質條件及公路橋梁樁基承載力過大的影響。

2 結語

超聲波檢測法、鉆芯檢測法、靜載荷試驗法以及低應變動測法等在公路橋梁工程的樁基檢測中起著非常重要的作用，它們在很大程度上影響到樁基的整體質量，但是，為了使實際工程中樁基檢測的精確度得到有效提高，還必須繼續加強樁基檢測技術理論方面的研究。

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［1］淺談高速公路橋梁溶洞樁基施工技術［J］.城市建設理論研究(電子版)，2011，(16):321-328.

［2］淺談高速公路橋梁溶洞樁基施工技術［J］.城市建設理論研究(電子版)，2011，(14):301-318.