探究樁基檢測技術在公路施工中的應用

張智利

(山西路橋集團試驗檢測中心有限公司，山西 太原 030000)

0 前 言

公路樁基的穩定性與結構強度能夠決定公路工程使用壽命的長短，為提升工程資源利用效率，推動相關檢測技術發展，必須制定合理的檢測計劃與技術應用規劃，把握檢測技術的正確應用路徑，設定較為準確的設備內部參數，進行系統性的結構質量檢測，保證公路的安全性，發現并消除潛在的質量隱患。技術人員應當在實踐中主動采用超聲波透射法與低應變反射波法實施聯合檢測，提升檢測精度，拓展檢測范圍，做到優勢互補，可有效避免漏檢、誤檢，提高樁基檢測的精度與可靠度。

1 在公路工程中運用樁基檢測技術的目的

1.1 保證施工安全

為降低公路工程的建造成本，提升建筑結構的強度與荷載能力，施工單位必須采取有效措施排除潛在的安全隱患，合理運用樁基檢測技術對已建成的公路基礎設施與道路進行檢測，做好前期現場勘查與后期工程質量核驗工作，消除施工中出現的偏差與工程計算誤差，使用多種嵌入式或移動式檢測設備對已完成修建的公路進行系統性檢測，盡可能地延長交通設施的使用壽命，發現公路路面或地基中存在的裂縫與孔洞[1]。部分公路工程的建造地點較為偏遠，地質環境惡劣，已建成的公路路面容易受到外部極端自然天氣影響而發生形變或位移，公路路基必須承受巨大壓力，為預防意外安全事故的結構性風險，必須做好配套的檢測工作，及時發現潛在問題，采取措施強化路基的穩固性與路面的耐磨性，例如施工人員可使用超聲波檢測設備定位路基混凝土框架中的孔洞，并向其中灌注大量砂漿，填補路基中的裂縫。

1.2 降低工程建造成本，提升施工準確性

通過合理運用樁基檢測技術，施工單位管理者可對公路工程的用工量、材料用量形成較為清晰的認識，根據檢測活動搜集到的數據信息，分析施工隊伍在不同階段使用的工程建造工藝，了解公路的建造質量、樁基具體位置等信息，有計劃地改進施工技術與建造工藝，提升相關領域的技術水平[2]。步入新時代以來，我國國民經濟獲得快速發展，全國公路里程不斷增加，為推動我國交通建設事業的發展，帶動遠距離運輸行業的興起，必須做好公路工程建設工作，采取措施檢測公路工程中樁基的承載能力與結構性能，如各類公路橋梁中常見的大直徑、中直徑樁，調節公路樁基的水平受荷情況，使用具有不同優勢的檢測方法，如聲波透射法、動力測樁法等，選擇較為適宜的檢測方式與現場勘查措施，向監管部門或監理公司提交全面、準確的工程信息。

2 公路施工中樁基檢測技術的應用要點

在現代公路工程中，樁基檢測技術有著較高的應用價值，施工人員可合理運用檢測設備，對公路工程中修建的各類基礎設施如橋梁、路基、分水渠等進行全面檢測，重點檢測各個設施中的結構裂縫、內部框架承載力、外觀缺陷、橋梁基礎，發現可能存在的缺陷狀態，對公路工程的整體結構進行系統性的掃描分析，了解不同的缺點與漏洞的成因，如雨水集聚導致路基表層受到侵蝕、地質運動導致路基不穩等，評估潛在的缺陷可能對公路工程正常運作造成的負面影響，制定較為完善的解決方案并加以處理，評估施工隊伍是否按照公路工程建造規范進行施工，保障施工活動的實際質量達到行業平均水平，并根據施工方的要求制定檢測方案，避免檢測作業流于表面[3]。如今，在我國樁基檢測過程中，依舊存在著許多需要解決的問題，如材料設備浪費現象嚴重、人員素質較低等，此類問題阻礙了現代公路建設事業的發展，施工方必須提升對樁基檢測活動的重視程度，正確運用多種技術設備，保證公路的建造效率與質量。

3 現代交通建設中樁基檢測技術的基本類型

3.1 超聲波檢測技術

技術人員可選擇使用見效快、檢測周期短的超聲波設備對公路工程進行檢測，評估基礎設施的建造質量與內部結構穩定性，在樁基的混凝土表層安裝多個嵌入式的聲管，在向樁基內部發射超聲波后，啟動回音采集設備，利用回聲定位原理，計算聲波在混凝土或其他類型建材中傳播時聲學參數的變化規律，如頻率衰減速度、幅度波動等，做好樁基檢測工作，評估樁基周邊環境。這一檢測技術的層次較高，能夠在短時間內完成針對多個樁基的檢測，同時對施工技術人員的工作能力、技術操作水平提出了較高要求，檢測設備的采購流程、安裝方式、使用方法較為復雜，個別技術人員無法完全掌握。隨著社會經濟的進步與技術水平的不斷提升，超聲波檢測設備開始在公路建造工程中獲得普遍應用，技術人員可將此類設備用于路橋質量檢測，發現樁基中潛在的孔洞與裂縫，并基于聲學領域的最新研究，調整聲波解析標準，基于從樁基中反射回收音設備的聲波頻率構建數字化的建筑模型，為超聲波檢測提供技術支持。

通過合理運用超聲波檢測技術設備，技術人員可獲得最新的公路工程信息數據，并根據檢測要求調整回聲的標準偏差預設值，基于聲波的振幅與變形幅度，評估樁基內部的框架是否發生變形或位移，技術人員必須主動總結工作經驗，把握日常檢測工作中反射聲波的峰值持續時間，基于峰值大小的變化，判斷樁基是否存在漏洞與缺陷。必須做好應力波分析工作，記錄相關數據。技術人員應當把握超聲波脈沖檢測技術的基本原理，即超聲波脈沖在樁基中的傳播會受到建筑材料結構密度的影響，其傳播速度會發生變化，通常情況下，當樁基材料的質量較為穩定，測試距離固定時，超聲波的傳播速度能夠與樁基密實程度成正比。如果樁基內部有隱藏的縫隙或無內容物的孔洞，檢測設備所發出的超聲波會在經過此類縫隙、孔洞時，繞開沒有實質材料的缺陷，然后被反射回接收設備中，這一過程會導致回聲脈沖傳播的路徑顯著增加，傳播范圍擴大，超聲波在樁基建筑材料中所用的傳播時間會相應地變長。

3.2 靜載荷試驗法

為提升公路工程質量檢測的準確性，消除潛在安全隱患，施工單位必須選擇運用高層次的檢測方法，即靜載荷測試法，在公路樁基附近用液壓設備安裝工程樁，并使用多種牽引設備強化工程樁的載荷，使用精密測量儀器估算某一類型混凝土部件的沉降率與所處位置。技術人員可靈活調整橫向力與軸向力的大小，并將檢測設備放入工程樁的頂部或尾部，對樁體所受的摩擦力、反作用力進行精確測量，把握錨樁的具體位置與受力程度，檢測平臺反應裝置是否能夠相應檢測設備所發出的信號，檢測相應的反作用力指數，一般而言沒有內部損傷、質量較高的樁基的反作用力值應當保持在20以內。技術人員可選擇在樁基周邊打下4～6根錨桿，并根據實際需求調整錨桿的載荷，根據公路工程的實際情況，針對不同長度、直徑、物理性能的樁基采取適宜的檢測方法，從而獲得準確的檢測結果。這一常用檢測方法的優點在于檢測精度較高，誤差率較低，可將其控制在4%以內，是最為可靠的檢測手段之一。步入新時代以來，靜荷載試驗的技術水平不斷提升，技術人員可在錨桿頂部安裝多個檢測器與探測設備，組織開展具備較高嚴密性的載荷試驗，提升檢測結果的精確性與可靠性。

3.3 鉆孔法

為做好工程質量檢測工作，準確把握公路施工質量與樁基的穩定性，技術人員可選擇使用鉆孔法取出樁基中的部分建筑材料，將其送往實驗室進行檢測，進而發掘其中包含的各類信息，把握樁基的強度、具體位置、結構穩定性、材料硬度等基本條件，使之成為施工單位可用的重要參考數據，施工單位管理者可基于此類數據重新設計公路施工計劃。這一檢測方法的應用范圍較廣、技術水平較低、沒有技術門檻，可被用于全部公路工程之中，然而缺點在于僅能反映一部分樁基的實際情況，測量范圍較小，無法反映整體情況，此類方法一旦使用不當，會破壞樁基的基本結構，導致內部建筑材料受潮或產生裂縫。

3.4 應變動力檢測技術

在現代公路施工活動中，施工單位可選擇使用高層次的專業檢測技術，如應變動力檢測技術，此類技術對檢測器材與檢測環境有著較高要求。在應用應變動力檢測技術檢測樁基的過程中，技術人員可提前清理施工現場，使用液壓機或工程泵等設備對作為測試目標的樁基進行撞擊，并在樁基附近安裝多個應力檢測設備，使之全面檢測鋼筋混凝土材料的受力情況，評估樁基內部框架的穩定性與結構強度。技術人員可基于標準化的公式計算出公路樁基的具體位置、受力情況。然而這一檢測技術的應用范圍較小，無法準確檢測現代公路工程中過多的樁基。為控制檢測活動對樁基穩定性的影響，提升檢測效率與速度，技術人員可選擇在公路施工中使用低應變動力檢測技術，在公路工程施工現場安裝小型檢測設備，此類設備包含小型撞錘，可連續敲擊作為測試對象的樁基，控制撞擊的力度與速度，并結合最新的遙感設備評估樁基的實際受力方式。技術人員應當詳細檢查公路橋梁樁身的長度、體積、重量，發現樁基中存在的各類缺陷，如內部孔洞、表層混凝土脫落、結構強度以下降等，準確評估不同框架內混凝土的強度等級，幫助施工人員確定實際的缺陷程度，在后續施工活動中制定合理、有效的維護計劃，解決客觀存在的缺陷。

低應變動力檢測技術經常被用于檢測公路樁基是否存在不穩固、位置偏移等問題，通過合理運用這一先進的檢測技術，技術人員可明確判斷出樁身的完整性、穩固性。施工單位管理者應當為技術人員配發專業性的檢測儀器，此類儀器必須內置動態分析系統，通過撞擊樁基頂部，產生振動，彈性波會傳播到樁基周邊的建筑材料中，向不同方向延伸，如果樁基內部與周邊各處材料的密度有差異，其對彈性波的阻抗能力會有所不同，技術人員安裝在附近的大型檢測設備會接收到來自不同地點的反射波，通過定位反射波的發射端點與影響范圍，可準確把握反射波的波速，逐步排查出樁基中的故障與缺陷[4]。技術人員可將設備接收到的信號以電子信息形式輸入電腦中，并將其轉化為聲波圖或數字化模型，通過搜集來自不同領域的錘擊信號，可進行誤差校正，找出公路工程中樁基的缺陷及其具體位置。

4 樁基檢測技術在未來的發展趨勢與應用路徑

為了控制樁基檢測活動所消耗的經濟成本，避免檢測活動影響公路的正常使用，技術人員必須選擇在樁基底部安裝動態聲波檢測器與回聲定位設備，有效控制檢測活動的成本，測量出樁基本身具備的結構強度與荷載能力，彌補傳統檢測方法的缺陷。隨著現代化工程技術的發展與普及，技術人員開始在檢測活動中使用高技術含量的精密檢測儀器，相關檢測指標逐步走向成熟，樁基檢測技術獲得發展，例如較為先進的聲波CT檢測設備已逐步在國內公路建設工程中獲得應用，超聲波投射檢測技術的應用價值有所提升，新型超聲波檢測儀器可實時反映并記錄超聲波在混凝土介質傳播時頻率與振動幅度的變化，并基于現有的數據計算出超聲波的衰減速度[5]。探地雷達檢測是一種無損檢測技術，利用該方面對公路路基進行檢測，不僅可以取得不錯的檢測效果，而且不會對路基造成破壞。將探地雷達檢測技術應用到路基檢測中，將探測深度設置在3～5 m，調整雷達的波長與反射頻率，合理優化雷達探測技術的應用方式，準確測量樁基的密實度與穩固性。公路施工中對樁基質量的檢測應根據具體施工需要來進行選取，必要時可以同時選用兩種或以上的方式對公路樁基進行檢測，以強化樁基施工質量。

5 結束語

公路工程中的樁基分布于不同地點，直徑較大，隱蔽性較強，為做好檢測工作，必須設計好檢測計劃，使用超聲波檢測設備與打孔設備進行檢測，分析拾音設備所搜集到的反射波信號，并基于反射波的波形特征分析樁基的內部結構與穩定性，把握樁基的具體位置，發現樁基的缺陷，如用料不足、形變、滲漏等，在采集反射信號時，為進一步提升檢測精度，必須提高時間分辨率與采樣頻率，在樁基施工完成后，應該采取切實有效的方法，對其質量進行檢測，保障工程項目的質量安全。

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