公路樁基檢測的影響因素及質(zhì)量控制分析

楊劍軍

（江蘇中基工程技術研究有限公司，江蘇南通226003）

0 引言

隨著我國公路工程施工質(zhì)量管理的嚴格性越來越高，公路樁基檢測技術的水平以及對先進檢測方法的掌握程度也相應得到了提升。在眾多的樁基檢測技術中，應力波反射法的應用相較于其他技術體現(xiàn)出了檢測速度快以及精確度高的優(yōu)勢。因此，如果能夠?qū)Σǚ瓷浞ㄟM行有效的改良或與其他檢測技術進行科學的結(jié)合，那么必定能夠顯著提高樁基檢測質(zhì)量。

1 影響公路樁基檢測質(zhì)量的因素分析

1.1 樁頭處理的影響

樁頭作為公路樁基結(jié)構(gòu)的最上層結(jié)構(gòu)以及與外部壓力密切接觸的主要結(jié)構(gòu)，對于外部加載能起到直接性的傳導作用和承載作用。因此，樁頭處理及檢測工作在整個公路樁基礎結(jié)構(gòu)檢測工作中，都具有一定的代表性和重要參考價值。通常檢測人員在對樁頭進行處理時，主要是通過打磨頂部，以便檢測過程中使其能夠具有更加標準的垂直度，反射波信號能夠通過傳感器與樁頭的撞擊接觸而順利傳播。另外，保持樁頭部位表面結(jié)構(gòu)平整更有利于提高樁基檢測結(jié)果的精確度，同時還能有效避免不平整的樁頂，由于在撞擊檢測過程中受力不均勻，而對樁體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的主筋等關鍵構(gòu)件造成損害。

1.2 傳感器安裝及性能的影響

傳感器作為整個樁基結(jié)構(gòu)檢測過程中用于接收傳感信號的關鍵設備，對于整個樁體結(jié)構(gòu)信息數(shù)據(jù)的獲取和檢測結(jié)果的可靠性都具有至關重要的影響。根據(jù)公路樁基檢測技術類型的不同，在實際檢測工作中所采用的傳感器類型和所能夠接收的信號種類也存在很大差別，據(jù)此檢測人員可從以下幾個方面對傳感器的安裝和性能調(diào)整進行優(yōu)化加強：傳感器的安裝要盡可能與待測樁基結(jié)構(gòu)的頂部，保持空間方位上的垂直關系，在安裝過程中要控制好傳感器與樁頭部位的接觸角度和接觸面積。尤其對采用高應變檢測方法的檢測工作而言，傳感器安裝位置的精確度在一定程度上便決定了檢測結(jié)果的可靠性和有效性。采用不同核心技術的傳感器在應用于樁基檢測時，對于一些特定的樁型能夠發(fā)揮更加良好的檢測效果，因此充分掌握并有效利用傳感器的特性才能更容易實現(xiàn)對公路樁基的高質(zhì)量檢測。同時針對空心樁和實心樁結(jié)構(gòu)的差異性問題，在安裝相應傳感器的過程中也要注意安裝位置是有所區(qū)別的，通常實心樁低應變檢測傳感器的安裝位置大多處在與樁心距離2/3 處[1]。

1.3 樁周土體結(jié)構(gòu)的檢測

在公路樁基檢測過程中，由于檢測器與樁體碰撞而產(chǎn)生的應力波，在傳遞的過程中會通過介質(zhì)接觸擴散到樁體結(jié)構(gòu)周圍的土層中。而由于應力波在不同介質(zhì)之間傳遞的速度及頻率均有不同，因此對于這部分應力波信號如果不進行科學處理，將可能影響最終檢測結(jié)果的可用性與真實性。因此，針對樁基周圍土層結(jié)構(gòu)的軟硬度分布規(guī)律以及土質(zhì)特征，需要檢測人員按照應力波在軟土和硬土中波傳遞擴徑變化的大小程度，對收集到的反射波信號進行重新擬合，以此來消除應力波經(jīng)過土體結(jié)構(gòu)時受到介質(zhì)條件限制，而對檢測結(jié)果精確度產(chǎn)生的不良影響。除此之外，為了能更加準確地定義和掌握公路樁基結(jié)構(gòu)周圍土體及巖層的特征與性能，應在樁基檢測開始前重點對關鍵接觸部位的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進行有效勘察，這樣才可以盡可能降低外部環(huán)境因素對樁基檢測工作的不良干擾。

1.4 檢測時間的設定及控制

公路工程樁基檢測總時長設定以及樁基檢測間隔時間的確定，需要根據(jù)樁型、強度水平以及施工工藝等幾個方面因素進行綜合考量與整體性評價。公路樁基檢測的主要內(nèi)容，應圍繞樁基強度與彈性模量等關鍵信息為中心進行；而想要獲得精確的強度測量結(jié)果，那么就必須要在檢測過程中，嚴格控制每次檢測的時間間隔，保持良好的均勻性和一致性。另外，就公路工程樁基檢測中應用最廣泛的混凝土灌注樁而言，其主體結(jié)構(gòu)強度的形成以及彈性模量的水平與養(yǎng)護時間的長短有著必然聯(lián)系。同時，通過對樁頂進行錘擊產(chǎn)生相應的應力波時，當樁基結(jié)構(gòu)的強度及彈性模量達到檢測的標準要求時，借助應力波在樁體內(nèi)的傳遞過程和在擁有足夠的彈性模量條件下，才能夠產(chǎn)生反射波[2]。

1.5 檢測點及激振點的設定

由于在對公路樁基結(jié)構(gòu)進行性能檢測時，通常采用的是錘擊碰撞樁頂產(chǎn)生振動信號和誘發(fā)產(chǎn)生應力波，然后借助傳感器將震動轉(zhuǎn)為電信號獲取波頻、波幅等信息來計算得到相應的檢測數(shù)據(jù)結(jié)果。在這種檢測技術體系下，檢測點位置的選擇將會影響到整個檢測過程中的應力分散以及震動傳遞的效果。而激振點作為與檢測設備直接發(fā)生碰撞接觸的樁頂橫截面上的應力集中點，與高頻干擾等現(xiàn)象的產(chǎn)生有一定的聯(lián)系，因此對于檢測人員而言明確激振點的位置及作用至關重要。

1.6 濾波的應用

運用濾波消除公路樁基性能檢測過程中，由于外部因素干擾而產(chǎn)生的不良信號以及多余的波，以此來提高對指定檢測波追蹤提取的準確性。但是在實際檢測過程中應用濾波技術消除不良干擾時，由于檢測人員沒有充分了解濾波和下限的設定問題，最終由于實際檢測項目反射波波頻等參數(shù)與濾波設置應用條件不符，而導致濾波沒有發(fā)揮出有效的排除干擾作用的現(xiàn)象也廣泛存在。

2 公路樁基檢測質(zhì)量控制的有效措施

2.1 加強聲波透射檢測法的應用

加強聲波透射檢測技術利用的是聲波具有透徹性特征，并且在不同介質(zhì)中傳遞速度與反射時間等均有不同。這樣便能夠在接觸到公路樁基結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在的結(jié)構(gòu)缺陷和混凝土裂縫等問題時，通過回彈聲波的形式被信號接收器識別出來。因此，應用加強聲波透射檢測技術能夠?qū)Υ蟛糠止窐痘Y(jié)構(gòu)缺陷問題與質(zhì)量問題進行識別，同時檢測結(jié)果也普遍具有較高的精確度和可靠性。但是在應用聲波檢測法時，要注意在不同檢測條件下?lián)Q能器安裝位置的區(qū)別，同時也不能忽略例如地下水體等位于樁基周圍的特殊地質(zhì)情況，也會對檢測聲波的反射產(chǎn)生一定的影響。而針對這類問題的解決方法，通常是采用檢測水平更高的數(shù)字化聲波或進行多次復測來排除干擾[3]。

2.2 低應變檢測技術的應用

應用低應變檢測技術來檢測公路樁基質(zhì)量的原理，主要是利用外部設備對樁頂?shù)奶囟z測位置進行瞬時沖擊，通過撞擊過程中產(chǎn)生的震動形成壓力波向樁體內(nèi)擴散。從而當壓力波接觸到樁基結(jié)構(gòu)內(nèi)部特殊的缺陷點時便會出現(xiàn)變異波和反射波，這樣依據(jù)對低應變反射波信號的分析，便能夠?qū)崿F(xiàn)對公路樁基結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷位置以及尺寸等信息的定位和追蹤。因此，接收和分析反射波的信號來獲取波型變化規(guī)律，再通過繪制波型曲線來借助圖像變化，反映出樁基結(jié)構(gòu)內(nèi)部的質(zhì)量問題和性能變化趨勢，這便是應用低應變檢測技術來獲取檢測數(shù)據(jù)和進一步精細校對檢測結(jié)果的主要原理。通常低應變檢測技術應用時，都不需要過多復雜的檢測儀器和機械設備進行輔助，因此高效、廉價便成了低應變檢測法在工程項目中深受歡迎的重要原因。低應變檢測技術的應用，需要注意的是，要在檢測工作開始前進行詳細的地質(zhì)勘查來了解樁體周圍的土層與巖層結(jié)構(gòu)特征，并通過對反射波波形曲線的有效擬合來排除樁周土層的干擾影響。

2.3 靜載荷試驗法的應用

靜載荷試驗法主要用于測定公路樁基礎結(jié)構(gòu)的單樁承載力水平以及指定區(qū)域的抗壓強度等性能信息。靜載荷試驗法的應用優(yōu)勢，在于能夠非常精確地測得樁基結(jié)構(gòu)的承載強度、排阻性能以及在高強度重力負荷條件下的極限適用范圍。除此之外，靜載荷試驗法中對于機械裝置的有效運用，使得試驗人員在樁基檢測過程中，對于加載到樁頂部位的重力負荷的數(shù)值，可以進行更加精確地控制和靈活的設置。從而使得公路樁基承載力檢測結(jié)果的真實性水平能夠達到更高程度。因此，在進行公路樁基檢測檢測過程中合理應用靜載荷試驗法，可以有效實現(xiàn)對其他檢測技術的輔助與驗證作用，同時還能夠通過各項檢測技術的配合大幅度提高檢測結(jié)果精確度與完整性。

2.4 多方法結(jié)合

聲波透射檢測法在樁基礎檢測中具有檢測速度快、精確度高等特點，還由于消耗成本低而在公路工程中得到廣泛的應用。因此，將上述三種檢測方法進行科學的結(jié)合，便可以實現(xiàn)在保障檢測成本處于合理水平的條件下進一步提高檢測精度和檢測結(jié)果的可信度。同時，將多種檢測方法進行優(yōu)勢互補結(jié)合運用的模式，能夠更好地克服公路樁基檢測過程中，存在的惡劣環(huán)境、技術限制等因素帶來的不良影響。例如，聲波透射檢測法和低應變檢測法的結(jié)合，能夠針對由于拌和質(zhì)量不佳而存在截斷面蜂窩現(xiàn)象嚴重、內(nèi)部松孔密集等質(zhì)量缺陷的混凝土灌注樁，制定出更加全面、合理的性能檢測方案；而靜載荷試驗法和聲波透射檢測法的技術互補，則能夠從結(jié)構(gòu)分析與性能測定兩個角度，充分地將樁基礎結(jié)構(gòu)在負載條件下，綜合性能隨條件改變而出現(xiàn)的動態(tài)變化完整地展現(xiàn)出來。

3 結(jié)語

綜上所述，采用更科學的檢測技術和試驗方法的組合來獲取更加精確的檢測結(jié)果，這樣才能更好地適應我國公路工程發(fā)展過程中建設質(zhì)量水平要求的不斷提高。檢測技術人員要重點掌握加強聲波透射檢測技術、低應變檢測技術以及靜載荷試驗法等應用要點，從而能夠更好地根據(jù)公路樁基類型做出針對性的調(diào)整和優(yōu)化。