橋梁樁基檢測低應變檢測技術應用

羅水源、劉兵兵

（江西省交通運輸科學研究院有限公司，江西南昌 330000）

0 引言

橋梁是重要的交通基礎設施，其樁基質量狀況直接影響橋梁的安全性和承載能力。在樁基工程中，低應變檢測技術是一種先進的非破壞性評估方法，通過在樁體中施加低應變載荷并捕捉反射波信號，評估樁基的完整性和質量狀況。該技術能夠檢測樁體中的缺陷、裂縫、變形等問題，并提供有關樁基質量的定量和定性信息。通過分析反射波信號的振幅、時間延遲和頻譜特征，可以判斷樁基的健康狀況、質量問題和承載能力。

1 橋梁樁基檢測低應變檢測技術

低應變檢測技術是一種用于評估橋梁樁基質量的非破壞性檢測方法。它基于材料的彈性性質和反射波的傳播規律，可通過檢測材料中的微小變形來評估樁基的完整性和質量狀況。該技術主要應用于檢測橋梁樁基的缺陷、夾泥、裂縫等問題，能夠提供準確的質量評估結果，為工程建設決策提供依據。

低應變檢測技術的基本原理是通過施加外力或激振，使樁體發生微小的變形，通過傳感器捕捉反射波的信號。這些反射波的傳播速度和幅度會受到樁體質量的影響，可以通過分析這些信號評估樁基的完整性和質量情況。進行低應變檢測時，需要考慮多種因素的影響，如樁體的材料性質、尺寸、深度和周圍地質環境等。在檢測過程中，需要準確施加外力或激振，并確保傳感器與樁體的良好接觸，以獲取準確的反射波信號。此外，需要結合實際工程情況，合理設置檢測點位和間距，以覆蓋整個樁基檢測范圍[1]。

2 案例分析

2.1 工程概況

低應變反射波法作為超聲波方法的輔助手段，已廣泛應用于我國橋梁工程建設中。它是一種常用的質量檢測技術，能夠滿足橋梁樁基工程的檢測需求，對提高樁基性能水平有積極意義。然而，由于地質條件、樁體長度、直徑等因素的差異，低應變檢測技術應用中存在一定的離散度，需要加強對技術參數的分析，以保證檢測效果的準確性。

選取某橋梁工程項目中的11 根樁基進行檢測，并分析檢測數據。該橋梁工程項目的地質條件較為復雜，巖石風化程度嚴重，周邊土質條件差異較大。這些因素對低應變反射波法的檢測過程產生了較大影響，容易導致檢測精度不合格等問題。所選的11 根樁基為摩擦樁、旋挖機樁和鉆孔灌注樁，其長度在16～40m 之間，直徑在1200～1800mm 之間，混凝土采用的是C30 材料。具體樁基信息如表1 所示。

表1 樁基信息

2.2 檢測結果

經檢測 和評定，確定了1 號、2 號、3 號、4 號、6 號和11 號樁為Ⅰ類樁，5 號樁為Ⅱ類樁，9 號和10 號樁為Ⅲ類樁，7 號和8 號樁為Ⅳ類樁。選擇具有代表性的樁基進行評定，并采用低應變反射波法對樁基質量進行判定和分析。在1 號樁的檢測中，觀察到了明顯的反射信號，并在1.5m 深度的位置出現了縮徑信號，混凝土的波速相對較低，基本上可以確定出現了縮徑問題。通過后續驗證分析，發現該位置的樁頭在擴徑后逐漸恢復到正常的樁徑，這種情況也被稱為“大頭樁”?；炷恋牟ㄋ俾缘陀谡７秶?，主要是因樁體長度稍微超過了設計長度尺寸[2]。

對6 號樁進行檢測時，并未觀察到明顯的反射信號，也沒有發現任何缺陷問題，混凝土的波速處于正常范圍內。然而，該樁的樁體長度較長且直徑較大，在低應變反射波法檢測過程中，很難快速準確捕捉樁底的反射波。為了確保檢測的準確度，可以采用重型尼龍錘等方法進行激振處理，以獲取窄脈沖低幅度波信號。從該檢測結果的分析中發現，在樁體長度較長的情況下，檢測精度受到較大影響。

為了解決這一問題，可以采用其他超聲波透射法進行補充檢測。例如，在5 號樁的檢測中，發現樁底沒有明顯的反射信號，但在深度8.7m 位置上出現了縮徑信號，混凝土的波速在正常范圍內。然而，通過超聲波透射法的反復檢測，發現8.7m 位置的樁體處于正常狀態，而在12.3m 處出現了離析問題。經進一步分析，出現應變反射波縮徑信號主要是由于樁身在8.7m 以上出現了漸變擴徑情況，之后樁徑恢復到原有直徑，而在12.3m 位置并未出現離析的病害問題。5 號樁低應變反射波波形如圖1 所示。

圖1 5 號樁低應變反射波波形

對9 號樁進行檢測時，觀察到了輕微的反射信號，且在13.6m 和21.8m 位置出現了明顯的縮徑信號，而波速處于正常范圍內。應用超聲波透射法進行復核檢測時，發現13.6m 和21.8m 位置存在異常，且9m 處的PSD 值未能達到正常狀態。初步判斷表明，13.6m位置出現了夾泥現象，而9m 位置存在離析問題。此外，應用超聲波透射法進行檢測時，發現在1.8m 深度處的聲速和波幅未能達到臨界值，出現異常變化，而22.5m 位置存在夾泥的情況。分析上述結果，發現兩種檢測方法之間存在較大差異。對于7 號樁，應用低應變反射波法未觀察到明顯的反射信號，但在17.5m深度出現了明顯的縮徑信號，混凝土的波速處于正常范圍。然而，在超聲波透射法檢測中，發現28.6m 位置存在夾泥情況。經過對該檢測結果的全面分析，發現低應變反射波法的數據偏差較大，尤其是在嚴重病害問題的準確判定上存在困難，容易導致質量事故，不利于質量監督和管控[3-4]。

2.3 有效檢測樁長分析

在橋梁樁基檢測過程中，樁體長度通常是已知的參數，通過設計方案即可確定。但是很多橋梁工程項目在建設中受到地質條件、施工環境以及人為操作等各方面因素影響，實際樁體長度和設計方案存在一定的偏差，造成樁底反射波速發生較大的變化，會對質量判定和分析產生不利的影響。如果在具體的檢測環節，通過完整樁體長度的波速平均值反算樁體長度，計算結果很有可能超出原始設計樁長10%左右，偏差較為明顯。因此，通常不宜采用低應變反射波法進行樁體長度測量，容易出現數據較大偏差。

分析表2 數據可知，實際樁體長度由超聲波透射法檢測進行確定，準確度相對較高。在該測量的環節，5、6 號樁的長度在39.5m 以上，樁底已經沒有反射信號，在不考慮地質條件因素的影響下，可以確定低應變反射波法不能應用在長度超過39.5m 的樁體測定中[5]。

表2 有效檢測樁長分析

2.4 檢測結果準確性分析

選擇5～9 號樁進行檢測，兩種方法的數據對比如表3 所示。

通過對7 號樁的檢測結果分析，發現低應變反射波法只能準確檢測到較淺的缺陷，無法準確檢測較深的第二個缺陷或其他更深的缺陷。

同理，分析8 號樁的檢測結果時發現，樁體深度達到10.7m 時，存在夾泥缺陷，但反射信號并不明顯，可靠性較差。同時，對于8 號樁的檢測，發現存在多項缺陷，某種情況下低應變反射波法能夠檢測到第二個深度缺陷。

對比5 號和9 號樁的檢測結果發現，兩種檢測方法存在明顯差異。

經過對以上應用效果的分析，發現低應變檢測結果的可靠性有待提高。因此，需要聯合使用超聲波檢測方法，以更好地確定橋梁樁基的質量問題。

3 橋梁樁基檢測低應變檢測技術檢測要點

第一，在橋梁樁基檢測過程中，需要根據樁基的設計要求和實際情況確定合適的載荷水平，并確保施加的載荷均勻分布在樁基上，過大或過小的載荷都可能導致檢測結果失真，影響評估的準確性。

第二，進行低應變檢測前，需要對儀器設備進行校準。包括校準傳感器的靈敏度、頻率響應和時間延遲等參數，以確保檢測的準確性和一致性。同時，需檢查設備的工作狀態和電源供應情況，確保設備正常運行。

第三，傳感器的布置位置應根據樁基的具體情況來確定選擇。在通常情況下，傳感器應布置在樁頂、樁身和樁底等關鍵部位，以獲取全面的反射波信號。確保傳感器與樁體的貼合度良好，避免空隙或松動導致信號損失或干擾。

第四，進行低應變檢測時，需要確保數據采集的準確性和完整性。在采集過程中，需注意傳感器接觸的穩定性和數據采集的頻率。需要對采集到的數據進行合理的處理和分析，包括波形分析、頻譜分析和振幅變化等，以得出對樁基質量和健康狀況的評估結論。

4 結論

其一，低應變檢測技術是一種常用的質量檢測技術，在橋梁樁基工程中應用廣泛，對提高樁基性能水平有一定的作用。

其二，在復雜的地質條件下，低應變檢測技術的應用受限，容易導致檢測精度不合格等問題。

其三，對于長度較長的樁體，低應變檢測技術的檢測精度不夠準確，需要采用其他的檢測方法（如超聲波透射法）進行補充檢測。

其四，在樁體長度與設計方案存在偏差的情況下，低應變檢測技術不能準確測量樁體長度，超聲波透射法的準確度更高。

綜上所述，雖然低應變檢測技術在橋梁樁基工程中有一定的應用前景，但檢測結果會存在一定的數據偏差，可靠性不足，需要與其他檢測方法聯合使用，以獲得更準確的結果。