橋梁樁基試驗檢測技術(shù)研究

摘要：當(dāng)前，橋梁樁基試驗檢測已成為鐵路橋梁工程建設(shè)項目中的重要一環(huán)，如何應(yīng)用相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效率的檢測是業(yè)界的一個研究重點(diǎn)。基于此，結(jié)合實(shí)際工程案例，應(yīng)用無損檢測技術(shù)中的聲波檢測技術(shù)方法，對目標(biāo)鐵路橋梁的樁基進(jìn)行了全面檢測，明確了部分樁基存在的一些不足之處，并提出了針對性建議。整體來看，本次橋梁樁基試驗檢測技術(shù)取得了較為精準(zhǔn)的效果，能夠為后續(xù)的相關(guān)工作提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：橋梁樁基；檢測試驗；檢測技術(shù)

0" "引言

橋梁樁基質(zhì)量是決定鐵路橋梁工程質(zhì)量的關(guān)鍵因素，近年來，新建鐵路橋梁工程項目大多位于復(fù)雜地質(zhì)條件地區(qū)，其橋梁樁基容易受到更多因素影響，因此對其開展精準(zhǔn)的檢測試驗，以準(zhǔn)確判斷其質(zhì)量，就成為鐵路工程領(lǐng)域中一項重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。考慮到各地區(qū)實(shí)際情況的差異，因此需要結(jié)合實(shí)際情況，對橋梁樁基試驗檢測技術(shù)的應(yīng)用做進(jìn)一步探究。

1" "項目概況

某沿海城市一鐵路工程包含一座橋梁，橋梁全長約為300m，其上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，下部為柱式橋墩、肋板式橋臺。在該橋梁樁基礎(chǔ)施工過程中，主要采用鉆孔灌注樁和水下混凝土灌注施工技術(shù)進(jìn)行施工，橋墩樁126根。該橋梁樁基直徑為1300mm，有效樁長為16.3m，入土深度為17.2m，采用C30混凝土進(jìn)行澆筑。同時，樁基主鋼筋為16根直徑為2.5cm的HRB335鋼筋，箍筋為直徑為0.8cm的R235鋼筋，并設(shè)置加徑箍。加徑箍為直徑2.5cm的HRB335鋼筋，間隔為2.5m。

考慮到該橋梁工程所在區(qū)域的地質(zhì)條件相對較為復(fù)雜，因此相關(guān)單位決定，應(yīng)用橋梁樁基無損檢測技術(shù)進(jìn)行檢測，具體則應(yīng)用聲波探測方法進(jìn)行檢測。為確保這項技術(shù)具有可行性，技術(shù)人員對樁基所在的土層進(jìn)行探測，探測結(jié)果如表1所示。將其與混凝土中聲波傳輸速度（約2000m/s）對比分析可知，本次探測的土層對于聲波投射無明顯影響，證明應(yīng)用聲波投射檢測方法的可行性。

2" "該橋梁樁基的檢測流程要點(diǎn)

2.1" " 準(zhǔn)備階段工作

在本次檢測試驗的準(zhǔn)備階段工作中，技術(shù)人員首先確定檢測設(shè)備，選用RSM-SY7型樁基多跨孔超聲波循測儀。該檢測儀能夠同步完成多個檢測面的檢測，效率較高，同時該檢測設(shè)備采用無線通信模式，具有更高的便利度。其他參數(shù)方面則如表2所示。

在確定儀器設(shè)備后，工作人員即開始對聲波管進(jìn)行選擇與布設(shè)。先對聲波管的材料進(jìn)行選擇，本次選用塑料管；然后確定聲波管的數(shù)量，考慮到檢測精度和檢測成本兩方面的要求，針對目標(biāo)樁基的聲測管數(shù)量確定為3根。具體布設(shè)方法則如圖1所示，圖1中小圓為聲測管之位置。

2.2" " 聲測管的埋設(shè)

在確定聲測管布置方案后，開始進(jìn)行聲測管的埋設(shè)。此環(huán)節(jié)主要分為以下幾個步驟：一是去除管內(nèi)雜質(zhì)，確保管內(nèi)光滑后，對聲測管的下端進(jìn)行封堵作業(yè)，同時控制聲測管管口高度高出樁頭25cm左右；二是使用夾具對聲測管固定后再進(jìn)行安裝，保持成樁后的聲測管位于平行狀態(tài)。

2.3" " 樁基檢測

2.3.1" "樁基檢查

在樁基檢測正式開始前，工作人員首先對樁基做進(jìn)一步檢查，主要檢查內(nèi)容包括：樁基的樁號、樁基的設(shè)計資料是否符合實(shí)際情況、樁頭破損情況、聲測管上部保護(hù)情況等。在以上內(nèi)容檢查無誤后，在聲測管內(nèi)注滿清水進(jìn)行現(xiàn)場檢測[1-2]。

2.3.2" "檢測基本步驟

在以上工作準(zhǔn)備就緒后，工作人員開始進(jìn)行現(xiàn)場檢測環(huán)節(jié)，現(xiàn)場檢測主要分為以下幾個步驟：

由測試人員沿橋梁前進(jìn)方向，對被檢測的樁基部位的聲測管進(jìn)行逐一編號，每兩個聲測管為一組，由此構(gòu)成樁基混凝土縱剖面，此環(huán)節(jié)主要對聲測管口外壁的距離進(jìn)行測量，測量結(jié)果及時進(jìn)行記錄。

測試人員對測試參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。在此環(huán)節(jié)的工作中，工作人員使用深度標(biāo)志，對發(fā)射換能器和接收換能器兩類設(shè)備進(jìn)行標(biāo)記，并將這兩類設(shè)備分別布置于單組的兩根聲測管的底部，在布置完成后進(jìn)行同步調(diào)試，使之勻速提升，當(dāng)兩種設(shè)備累計提升高差控制在20mm內(nèi)時完成調(diào)試。

測試人員根據(jù)前期勘查作業(yè)結(jié)果，初步判斷了可能存在問題的部分節(jié)點(diǎn)，針對這些節(jié)點(diǎn)，適當(dāng)提升了測點(diǎn)密度，并搭配采用扇形掃描和等差同步兩種測點(diǎn)布設(shè)方法[3]。在所有測點(diǎn)布置完成后，由測試人員輸入待檢樁機(jī)的相關(guān)設(shè)計參數(shù)，并設(shè)定好測點(diǎn)間距后進(jìn)行檢測。

2.3.3" "細(xì)分檢測方法

一是使用“平測法”進(jìn)行檢測。使用“平測法”進(jìn)行檢測是鐵路橋梁樁基的常規(guī)檢測步驟。在確定發(fā)射與接收換能器均位于聲測管底部且標(biāo)高相同后，按照預(yù)先設(shè)定完成的測點(diǎn)間距，自下而上將發(fā)射、接收換能器以200mm的步長進(jìn)行勻速平穩(wěn)提升。在提升過程中，系統(tǒng)將自動讀取步長、聲時、波幅、主頻和縱速等測試參數(shù)，并以此自動生成相關(guān)曲線圖。

二是應(yīng)用“斜側(cè)法”進(jìn)行檢測。為提高檢測準(zhǔn)確度，采用兩種不同方式進(jìn)行檢測。首先控制發(fā)射換能器的位置高于接收換能器一個步長的位置（本次步長設(shè)置為90mm），且位于可疑點(diǎn)頂部0.5r以上的位置。其次控制發(fā)射換能器的位置低于接收換能器一個步長的位置，且位于可疑點(diǎn)下方0.5r以上的位置。在以上兩個環(huán)節(jié)中，仍自下而上將發(fā)射、接收換能器按照步長進(jìn)行勻速平穩(wěn)提升，針對可疑節(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行兩次驗證檢測[4]。

在檢測過程中，測試人員對系統(tǒng)得到的檢測數(shù)據(jù)逐一進(jìn)行記錄，根據(jù)獲得的檢測數(shù)據(jù)，對剖面檢測結(jié)果進(jìn)行逐一記錄，以此初步判斷樁基可能出現(xiàn)缺陷的類型和具體位置。在此基礎(chǔ)上，對樁基的基本參數(shù)進(jìn)行復(fù)核，判斷樁基完整性，復(fù)核檢測無誤后再進(jìn)入到下一樁基的檢測當(dāng)中。在檢測完成后，對已檢測完成的樁基的聲測管及其管口均進(jìn)行密封處理，以備復(fù)查之用。在全部樁基檢測完成后，將檢測設(shè)備進(jìn)行裝箱處理，收集整理現(xiàn)場的全部檢測資料[5-6]。

2.4" " 數(shù)據(jù)分析

測試人員在收集獲得現(xiàn)場的全部檢測資料后，使用MATLAB軟件等，對檢測數(shù)據(jù)做進(jìn)一步分析處理，并基于以下判據(jù)對檢測結(jié)論進(jìn)行分析。

一是聲速判據(jù)。如聲速出現(xiàn)畸變，則證明樁基本身存在混凝土強(qiáng)度不足的缺陷，本次檢測所應(yīng)用的判斷標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。

二是對波幅進(jìn)行分析。此環(huán)節(jié)主要根據(jù)首波的波幅，判斷樁基混凝土是否存在質(zhì)量缺陷問題，當(dāng)測量波幅低于振幅臨界值時，則表明該區(qū)域可能存在質(zhì)量缺陷問題，混凝土容易出現(xiàn)蜂窩、孔洞、離析等情況，具體情況則需要進(jìn)一步確認(rèn)。

三是對波形進(jìn)行分析。在獲得全部數(shù)據(jù)后，技術(shù)人員使用相應(yīng)軟件對獲得的波形進(jìn)行疊加處理，處理后的波形作為聲速、波幅和PSD判據(jù)的重要依據(jù)，這是提升樁基質(zhì)量判斷結(jié)果的重要舉措。

四是使用PSD判據(jù)進(jìn)行分析。PSD值為聲時-深度曲線上相鄰兩點(diǎn)連線的斜率與聲時差的乘積，當(dāng)聲時這項參數(shù)發(fā)生變化時，PSD值的變化將較為顯著，由此對樁基混凝土質(zhì)量缺陷問題進(jìn)行更為準(zhǔn)確的判斷。

3" "檢測結(jié)果分析與討論

3.1" " 常規(guī)分析

在本次橋梁工程中，首先對該橋梁工程的1-4號樁基進(jìn)行檢測，經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)，以上樁基的檢測聲速僅為2950m/s左右，且波幅低于100dB，在波形圖上振幅均不明顯。根據(jù)此數(shù)據(jù)分析，初步判斷以上樁基均存在混凝土強(qiáng)度不足的問題。在此基礎(chǔ)上，通過結(jié)合施工檔案資料做進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)其振搗工作已正常進(jìn)行，由此判斷該問題的主要原因如下：在混凝土澆筑環(huán)節(jié)，樁基鉆孔內(nèi)殘留水分造成局部樁基混凝土稀釋，進(jìn)而導(dǎo)致此節(jié)點(diǎn)的混凝土強(qiáng)度無法達(dá)到要求。

而后對該橋梁的8號樁基檢測結(jié)果進(jìn)行分析，分析結(jié)果表明，其在2.0～3.5m、6.3～7.7m兩個區(qū)間上均出現(xiàn)聲速畸變情況，且波形存在不規(guī)律之處。通過此數(shù)據(jù)分析，初步判斷該樁基混凝土存在夾泥問題。在此基礎(chǔ)上，通過結(jié)合施工檔案資料做進(jìn)一步分析，初步判斷造成這一問題的原因是導(dǎo)管提升過程中速度控制存在偏差。

另外，測試人員還分析了該橋梁工程的13號樁的檢測結(jié)果。通過該檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，13號樁的檢測波形在聲速和波幅上均出現(xiàn)較為嚴(yán)重的偏差，特別是在波形方面，幾乎無法發(fā)現(xiàn)波形的規(guī)律。同時在樁底的15m以下位置，聲速和波幅值衰減情況更為突出，初步判斷此樁基存在沉渣問題。在此基礎(chǔ)上，通過結(jié)合施工檔案資料做進(jìn)一步分析，初步判斷引起沉渣問題的主要原因是清孔作業(yè)環(huán)節(jié)存在問題，導(dǎo)致清孔不夠徹底。

3.2" " 深入分析

為進(jìn)一步提升本次橋梁樁基試驗檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度，測試人員在上一章節(jié)的檢測基礎(chǔ)上，使用PTV判據(jù)對樁基做進(jìn)一步深入分析檢測，以判斷其更為具體的質(zhì)量問題。

首先測試人員應(yīng)用PTV判據(jù)，對存在問題的1-4號樁基進(jìn)行檢測，檢測后發(fā)現(xiàn)以上4根樁基分別在1.3～1.5m、1.6～1.9m、2.9～3.1m、3.8～4.1m處存在波幅檢測數(shù)據(jù)異常情況，證明質(zhì)量缺陷問題主要存在于以上位置當(dāng)中。

其次，測試人員對8號樁基進(jìn)行PTV判據(jù)檢測，判斷其在2.0～3.5m、6.3～7.7m兩個區(qū)間上存在質(zhì)量缺陷，并判定混凝土中夾雜泥土造成了混凝土塌孔問題。

最后，測試人員對13號樁也進(jìn)行了PTV判據(jù)檢測，確定其缺陷位置在樁基的15.0～16.5m區(qū)間內(nèi)，并存在沉渣現(xiàn)象。

在以上環(huán)節(jié)檢測完成后，為驗證本次應(yīng)用的PTA判據(jù)的可靠性，工程人員采用現(xiàn)場截樁測量的方式，對實(shí)際缺陷問題進(jìn)行觀測。觀測結(jié)果表明，使用PTV判據(jù)與常規(guī)判據(jù)所得到的結(jié)果均較為準(zhǔn)確，且二者對具體數(shù)據(jù)的判斷基本保持一致，證明此判定結(jié)果較具實(shí)效性。

3.3" " 相關(guān)建議

通過本次橋梁樁基試驗檢測發(fā)現(xiàn)，該橋梁大部分樁基質(zhì)量符合要求，其樁身基本完好，其承載能力符合預(yù)期要求，但同時也存在少部分樁基存在較為明顯的缺陷，這部分樁基經(jīng)過驗證后，其屬于III類或IV類樁，需要對其進(jìn)行加固等處理。為實(shí)現(xiàn)對這些樁基的有效加固，建議采取以下幾個措施：

一是針對1～4號樁基混凝土強(qiáng)度不足問題，可擴(kuò)大承臺面積，并讓斜向拉結(jié)桿固定好后再進(jìn)行混凝土的二次澆筑，并在澆筑過程中注意對溫度和濕度的控制，以此提升混凝土的強(qiáng)度[7]。二是針對混凝土夾泥問題，建議采用設(shè)計標(biāo)號更高的預(yù)縮砂漿摻膨脹劑，對目標(biāo)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理。在表面補(bǔ)強(qiáng)結(jié)束后，對該部位使用土工布進(jìn)行覆蓋，再灑水進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間控制在7d左右。三是針對混凝土沉渣問題，建議對出現(xiàn)沉渣問題的樁基節(jié)點(diǎn)進(jìn)行鉆孔操作，并在鉆孔完成后，使用高壓旋噴樁，將高性能水泥漿注入鉆孔中，以此提升樁基強(qiáng)度。

4" "結(jié)語

整體而言，橋梁樁基試驗檢測工作是一項綜合性和復(fù)雜性均較高的工作，為實(shí)現(xiàn)預(yù)期檢測目標(biāo)，并兼顧成本、效率等多方面的要求，應(yīng)用無損檢測中的聲波探測技術(shù)是一個切實(shí)可行的策略。在實(shí)際試驗檢測工作中，應(yīng)當(dāng)對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行全面細(xì)致的收集，并在此基礎(chǔ)上加強(qiáng)分析，結(jié)合實(shí)際情況對橋梁樁基的質(zhì)量實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)判定，以此為橋梁樁基質(zhì)量提供更高的保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 王一飛.無損檢測技術(shù)在橋梁樁基檢測中的應(yīng)用研究[J].四川建材，2022，48（7）：71-72.

[2] 安培懷.高速公路橋梁樁基檢測中的常見問題與優(yōu)化對策[J].四川建材，2022，48（5）：167-168.

[3] 羅浩然.淺談橋梁樁基檢測[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2022（7）：106-107.

[4] 王肖.橋梁樁基檢測中混凝土超聲波檢測技術(shù)的應(yīng)用[J].交通世界，2021（33）：65-66.

[5] 侯友明.關(guān)于無損檢測技術(shù)在橋梁樁基檢測中的運(yùn)用[J].黑龍江交通科技，2021，44（10）：115+117.

[6] 王晨.橋梁樁基檢測技術(shù)分析[J].智能城市，2021，7（12）：93-94.

[7] 孔嘯.低應(yīng)變檢測技術(shù)在橋梁樁基檢測中的應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2021（16）：117-118.