顏　靜，王　爭(zhēng)，胡先進(jìn)

(貴州省交通建設(shè)工程檢測(cè)中心有限責(zé)任公司，貴州 貴陽(yáng)　550008)

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無損檢測(cè)技術(shù)在橋梁樁基檢測(cè)中的作用

顏靜，王爭(zhēng)，胡先進(jìn)

(貴州省交通建設(shè)工程檢測(cè)中心有限責(zé)任公司，貴州 貴陽(yáng)550008)

摘要：針對(duì)橋梁樁基檢測(cè)中應(yīng)用的無損檢測(cè)技術(shù)，闡述檢測(cè)的基本原理及技術(shù)特點(diǎn)，并對(duì)檢測(cè)過程中的常見問題進(jìn)行分析，結(jié)合問題研究了橋梁樁基不同的無損檢測(cè)方法。希望可以有效的檢出橋梁樁基是否存在氣孔、裂紋等現(xiàn)象，保證橋梁樁基的建造符合工藝要求，避免橋梁樁基在監(jiān)測(cè)的過程總遭到破壞。

關(guān)鍵詞：無損檢測(cè)技術(shù)；橋梁樁基；檢測(cè)原理；技術(shù)特點(diǎn)

無損檢測(cè)技術(shù)是指不對(duì)被檢物件的結(jié)構(gòu)造成破壞，而是采取物外檢測(cè)或是鉆芯取樣檢測(cè)的方法得出被檢物件的質(zhì)量性能，無損檢測(cè)技術(shù)常常應(yīng)用在大型工程的質(zhì)量監(jiān)測(cè)或是質(zhì)量檢定中。無損檢測(cè)技術(shù)因?yàn)槠錈o損的優(yōu)點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用到橋梁工程的檢測(cè)中，其中在橋梁樁基檢測(cè)中應(yīng)用的最為廣泛。橋梁樁基按照材料來劃分主要有混凝土灌注樁、鋼板樁、PCC樁等等，根據(jù)樁基材料和樁基承載力的不同可以選擇不同的檢測(cè)方法。對(duì)無損檢測(cè)技術(shù)在橋梁樁基檢測(cè)中的作用進(jìn)行研究，希望可以促進(jìn)無損檢測(cè)技術(shù)在橋梁樁基檢測(cè)中的發(fā)展。

1無損檢測(cè)技術(shù)的原理和優(yōu)點(diǎn)

無損檢測(cè)技術(shù)是指利用物理特性對(duì)結(jié)構(gòu)物件進(jìn)行檢測(cè)，例如光學(xué)特性、力學(xué)特性等等，在無損檢測(cè)的過程中會(huì)準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)被測(cè)物件的缺陷以及缺陷存在的具體位置，達(dá)到對(duì)整個(gè)工程或物件質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)的目的。利用無損檢測(cè)技術(shù)對(duì)橋梁樁基進(jìn)行檢測(cè)不會(huì)對(duì)樁基的結(jié)構(gòu)造成破壞；無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用到的檢測(cè)設(shè)備非常先進(jìn)，可以對(duì)橋梁樁基進(jìn)行更加全面的檢測(cè)，并且檢測(cè)時(shí)間比較短，不會(huì)對(duì)橋梁工程下一環(huán)節(jié)的施工產(chǎn)生影響；無損檢測(cè)技術(shù)可以對(duì)橋梁樁基結(jié)構(gòu)部件的內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)橋梁樁基的深度缺陷，例如橋梁裝機(jī)的鋼筋銹蝕、內(nèi)部結(jié)構(gòu)開裂都可以通過無損檢測(cè)來發(fā)現(xiàn)具體的質(zhì)量缺陷。

2橋梁樁基的概述及常見病害

橋梁樁基是連接橋梁與承臺(tái)的基礎(chǔ)，通過橋梁樁基可以將橋梁上部結(jié)構(gòu)的荷載有效的傳遞到地下較為堅(jiān)硬的土壤和巖層中。橋梁樁基承擔(dān)了較大的豎向荷載，同時(shí)也會(huì)承擔(dān)橋梁的水平荷載，可以對(duì)軟弱地基進(jìn)行處理。橋梁樁基是對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改，以便對(duì)橋梁上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行承載，橋梁樁基在橋梁工程中的應(yīng)用非常廣泛，并且橋梁樁基的加固效果也非常好。常見的樁基材料有混凝土灌注樁基、鋼板樁基、PCC樁基等等，隨著我國(guó)橋梁工程的發(fā)展，橋梁的跨度逐漸擴(kuò)大，導(dǎo)致橋梁上部荷載越來越大，這就使樁基逐漸向著高強(qiáng)度的方向發(fā)展。

由于地質(zhì)條件和施工技術(shù)的關(guān)系導(dǎo)致橋梁樁基存在幾種常見缺陷，例如樁基樁徑出現(xiàn)縮小的現(xiàn)象，因?yàn)闃痘惭b在含水較高的地層中，地質(zhì)條件對(duì)樁基造成的危害比較大。樁基外部的混凝土層長(zhǎng)期遇水會(huì)導(dǎo)致樁徑縮小，另外由于水流的長(zhǎng)期沖刷造成樁基外徑的混凝土層不斷變薄，導(dǎo)致橋梁樁基出現(xiàn)樁徑縮小的現(xiàn)象?；炷敛馁|(zhì)的樁基還會(huì)出現(xiàn)沉渣的問題，該問題主要是因?yàn)闃蛄簶痘谑┕r(shí)，沒有對(duì)樁基孔底進(jìn)行徹底的清理，導(dǎo)致樁基強(qiáng)度不足。樁基在長(zhǎng)期使用過程中，會(huì)出現(xiàn)中風(fēng)化巖的現(xiàn)象，出現(xiàn)樁基沉渣缺陷?；炷翗痘€會(huì)出現(xiàn)離析問題，這主要是因?yàn)榛炷翗痘谑┕み^程中，混凝土的攪拌不均勻，所以混凝土之間的固結(jié)程度受到影響，混凝土材料中出現(xiàn)骨料懸浮的現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土樁基最終出現(xiàn)形變現(xiàn)象。

3無損檢測(cè)技術(shù)在橋梁樁基檢測(cè)中的作用

3.1低應(yīng)變法無損檢測(cè)技術(shù)

利用低應(yīng)變法對(duì)橋梁樁基進(jìn)行無損檢測(cè)時(shí)，需要將樁基看成一維平面彈性桿件，不需要考慮樁基的外側(cè)阻力以及樁基周圍土壤對(duì)樁基的約束作用。利用達(dá)郎貝原理推導(dǎo)整個(gè)樁基的波動(dòng)方程

δ2μ/δt2=V2cδ2μ/δx2

在上述公式中Vc是樁基承壓時(shí)應(yīng)力波的傳播速度，P是樁基材料的質(zhì)量密度，E為裝機(jī)的彈性模量，μ是樁基內(nèi)材料質(zhì)點(diǎn)的位移情況。

低應(yīng)變法對(duì)橋梁樁基進(jìn)行無損檢測(cè)時(shí)，利用硬物對(duì)樁基頂端進(jìn)行錘擊，分析錘擊應(yīng)力波的傳播速度，判斷橋梁樁基內(nèi)部是否存在質(zhì)量缺陷。低應(yīng)變法是一種綜合的檢測(cè)方法，可以對(duì)樁基的完整性進(jìn)行判斷，準(zhǔn)確的檢測(cè)中樁基是否存在樁徑縮小、樁基沉渣或者混凝土離析的問題。該方法在對(duì)樁基進(jìn)行檢測(cè)時(shí)沒有定量分析的方法，只能靠檢測(cè)人員的檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)來判斷，并且在實(shí)際檢測(cè)的過程中，樁基外側(cè)土壤會(huì)對(duì)應(yīng)力波的傳播造成干擾，影響樁基檢測(cè)精度。

3.2高應(yīng)變法無損檢測(cè)技術(shù)

高應(yīng)變法是對(duì)樁基的豎向承載力和樁基完整性進(jìn)行檢測(cè)，在檢測(cè)過程中，需要借助外部物體對(duì)樁基施加豎向荷載。施加豎向荷載時(shí)需要達(dá)到樁基本身質(zhì)量的10%以上，這樣才能夠保證檢測(cè)效果具有實(shí)質(zhì)性。在施加豎向荷載時(shí)，對(duì)施加的豎向荷載傳播速度以及荷載力時(shí)程曲線進(jìn)行分析，最終得出樁基的檢測(cè)結(jié)果，該方法主要適用于摩擦型樁的無損檢測(cè)。利用高應(yīng)力法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，實(shí)際是對(duì)聲波能量傳播過程的檢測(cè)，所以為了保證檢測(cè)精度，需要多樁基頂部進(jìn)行清理，保證樁基頂部的平整，并將檢測(cè)傳感器對(duì)應(yīng)安裝在樁基頂部的兩側(cè)，確保傳感器與樁基軸線平齊。

3.3超聲波法無損檢測(cè)技術(shù)

超聲波法無損檢測(cè)技術(shù)是基于物理基礎(chǔ)的檢測(cè)方法，屬于彈性波測(cè)試中的一種。檢測(cè)理論主要是根據(jù)聲波在固體介質(zhì)之間的彈性傳播速度。利用超聲波對(duì)橋梁樁基進(jìn)行無損檢測(cè)已經(jīng)有了很長(zhǎng)時(shí)間的歷史，而聲波透射法是在近幾年才發(fā)展起來的無損檢測(cè)技術(shù)，可以利用聲波透射對(duì)樁基進(jìn)行直接檢測(cè)。利用聲波透射法對(duì)橋梁樁基進(jìn)行無損檢測(cè)時(shí)，需要在樁基內(nèi)部預(yù)埋檢測(cè)管道，這樣就可以利用檢測(cè)儀器直接對(duì)樁基進(jìn)行發(fā)聲，聲波穿透樁基并另一側(cè)的接收裝置接收，再利用儀器對(duì)接收到的聲波信號(hào)進(jìn)行判斷。判斷聲波傳播時(shí)間、傳播幅值、傳播頻率等等，有效的判斷出樁基內(nèi)部是否存在缺陷以及完整程度等等。在對(duì)超聲波的傳播速度進(jìn)行分析時(shí)，如果接收儀器得到的傳播速度比超聲波的臨界聲速要低，這也就表明了該樁基內(nèi)存在質(zhì)量缺陷，導(dǎo)致聲波沒有受到介質(zhì)影響就傳播出去。如果檢測(cè)面的多個(gè)測(cè)點(diǎn)都產(chǎn)生了聲速值比臨界聲速值低的情況，并且聲速值低的離散型比較小，那可以直接判定為該橋梁樁基存在質(zhì)量缺陷。在對(duì)樁基超聲波波幅進(jìn)行分析時(shí)，需要選取承載結(jié)構(gòu)中經(jīng)常受力的部位進(jìn)行波幅分析，如果測(cè)量得出的波幅值低于標(biāo)準(zhǔn)臨界值，那表明測(cè)量區(qū)域存在疑似質(zhì)量缺陷問題。這就需要更換測(cè)量位置對(duì)受力部位進(jìn)行多次測(cè)量，最終得出結(jié)果全部比臨界波幅值低，則表明一定存在質(zhì)量缺陷。兩點(diǎn)間的聲時(shí)深度曲線斜率也可以作為判斷樁基是否存在缺陷的基礎(chǔ)。

在利用無損檢測(cè)技術(shù)對(duì)橋梁樁基進(jìn)行檢測(cè)的過程中，如果對(duì)樁基進(jìn)行挖孔檢測(cè)時(shí)，孔洞處理不恰當(dāng)，將會(huì)導(dǎo)致樁基后期出現(xiàn)承載壓力不均衡的現(xiàn)象，影響樁基承載質(zhì)量。樁基孔洞底部的水分如果沒有清理干凈，將會(huì)導(dǎo)致樁基結(jié)構(gòu)中的混凝土被稀釋，影響了樁基承載力。在利用應(yīng)變法對(duì)樁基進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，要設(shè)計(jì)檢測(cè)標(biāo)高，并對(duì)樁基頂部進(jìn)行充分的清理，避免樁基各項(xiàng)不利因素，影響到樁基質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。在檢測(cè)過程中對(duì)與樁基相關(guān)的參數(shù)資料進(jìn)行收集，以便質(zhì)量檢測(cè)結(jié)構(gòu)判斷的及時(shí)性，在發(fā)現(xiàn)樁基存在質(zhì)量問題后，及時(shí)的提出處理方法對(duì)樁基存在的問題進(jìn)行解決。

4結(jié)論

利用無損檢測(cè)技術(shù)對(duì)橋梁樁基進(jìn)行檢測(cè)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)樁基存在的質(zhì)量缺陷，并提出有效的加固處理方法，使橋梁樁基的質(zhì)量得到保證。無損檢測(cè)技術(shù)也存在著優(yōu)缺點(diǎn)，在橋梁樁基檢測(cè)過程中，要根據(jù)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，選擇適合該橋梁樁基的檢測(cè)方法，使檢測(cè)結(jié)果更加精確。

參考文獻(xiàn)：

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The role of non-destructive testing technology in bridge pile foundation detection

YAN Jing, WANG Zheng,HU Xian-jin

(Guizhou Traffic Construction Engineering Testing Co., Ltd.，Guiyang,Guizhou 550008,China)

Abstract:The paper mainly discusses non-destructive testing technology in bridge pile foundation detection;introduces the basic principle and the technical characteristics; and analyzes the common problems in the detection process, combining with different NDT (non-destructive testing) methods of bridge pile foundation. We hope it can be effective in the detection of stoma and crack in bridge pile foundation. to ensure bridge pile foundation construction in accordance with technical requirements, to avoid destruction in monitoring the process.

Keywords:non-destructive testing technology; bridge pile foundation; detection principle; technical characteristics

中圖分類號(hào)：U446.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

文章編號(hào)：1008-3383(2016)03-0089-02

作者簡(jiǎn)介：顏靜(1985-)，男，貴州黔西人，助理工程師，從事公路試驗(yàn)檢測(cè)工作。

收稿日期：2015-07-30