閆正論

中化地質(zhì)礦山總局河南地質(zhì)勘查院

無損檢測技術(shù)在橋梁樁基檢測中的應(yīng)用研究

閆正論

中化地質(zhì)礦山總局河南地質(zhì)勘查院

橋梁工程樁基的施的質(zhì)量直接關(guān)系到整個結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與安全，而無損檢測技術(shù)能直接檢測到樁基是否有氣孔、裂紋等質(zhì)量問題，以及施工工藝是否達(dá)到工程要求，從而有效地節(jié)約檢測成本。

無損檢測技術(shù)；橋梁樁基檢測；應(yīng)用

1.無損檢測技術(shù)的原理和優(yōu)點

目前，無損檢測技術(shù)已被廣泛應(yīng)用到建筑工程質(zhì)量檢測中，其原理是利用光線、射線等傳播的物理特性檢測工程或者構(gòu)件，找到具體的質(zhì)量缺陷。無損檢測技術(shù)與傳統(tǒng)橋梁樁基檢測技術(shù)相比，優(yōu)勢如下：（1）在不會破壞樁基結(jié)構(gòu)構(gòu)件的使用及受力能力的條件下檢測質(zhì)量；（2）擁有先進(jìn)的檢測設(shè)備，且檢測方便、快捷、高效；（3）可以檢查混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否有開裂、鋼筋銹蝕等問題；（4）檢測橋梁是否承受超長荷載；（5）檢測地震、洪水等嚴(yán)重自然災(zāi)害對橋梁結(jié)構(gòu)的破壞情況等。

2.無損檢測技術(shù)在橋梁樁基檢測中的應(yīng)用

2.1 高應(yīng)變法

高應(yīng)變法的檢測原理主要是利用大小為單樁極限承載力1%鑄鋼或者是重錘，在與樁基的頂部有2.5m的高度處自由的下落，給樁基的頂部以豎向的沖擊力，致使樁基與土體之產(chǎn)生一定大小的相對位移，樁基的側(cè)向阻力與樁尖的土體的阻力得到相應(yīng)的發(fā)揮，然后在用儀器樁基的頂部接收信號，根據(jù)接收的信號進(jìn)行評判樁基的承載力是否符合樁基規(guī)范的要求。此外，還可以檢測樁基是否完整。

某住宅樓工程采用旋挖成孔灌注樁。其中1-W18#樁樁徑為1100mm，樁長為36.8m，樁端持力層為微風(fēng)化硅質(zhì)巖，樁身混凝土設(shè)計強度為C35，單樁設(shè)計承載力特征值為8000kN。地質(zhì)情況如下：0～18.4m為第四系土層；18.4～34.5m為強風(fēng)化硅質(zhì)巖，塊狀，原巖結(jié)構(gòu)清晰，半巖半土狀；34.5～40.2m為微風(fēng)化硅質(zhì)巖，巖芯以柱狀為主，夾少量塊狀，巖質(zhì)堅硬。測試錘重為38t。該樁采用曲線擬合法計算的動測承載力為16829kN，其中樁側(cè)摩阻力11598kN，端承力為5231kN，樁身完整性系數(shù)BAT為83%，在14.0m左右有輕微缺陷，貫入度為2.6mm，滿足設(shè)計要求。

2.2 低應(yīng)變法

低應(yīng)變法檢測的主要原理是在樁基的頂部得到一瞬間的擊震力作用下時，在樁頂產(chǎn)生沿樁身向下的縱向振動的應(yīng)力波，當(dāng)應(yīng)力波在向下傳播途中，如果與變異波相遇到，則會阻抗應(yīng)力波繼續(xù)向下傳播，且應(yīng)力波會產(chǎn)生反射與透射現(xiàn)象，當(dāng)反射波傳輸?shù)綐痘捻敳繒r被安裝在樁基樁頂?shù)膫鞲衅髟O(shè)備接收，這樣就可以得到相應(yīng)的動態(tài)波形，然后儀器對反射波進(jìn)行采集記錄，根據(jù)反射回來收集到的應(yīng)力波的基本特性，就可以判斷樁基的質(zhì)量。

某商住樓工程樁基礎(chǔ)為沖孔灌注樁。其中168#樁樁徑為1000mm，樁長為27.60m，樁端持力層為微風(fēng)化石灰?guī)r，樁身混凝土設(shè)計強度為C30，單樁設(shè)計承載力特征值為3700kN。地質(zhì)情況如下：0～1.2m為填土，主要由粉質(zhì)粘土組成；1.2～3.3m為中砂；3.3～10.7m為粘土；10.7～12.4m為粗砂；12.4～25.3m為粉質(zhì)粘土；25.3～30.6m為微風(fēng)化石灰?guī)r，巖芯多呈長柱狀，巖質(zhì)新鮮。測試錘重為20t。168#樁的低應(yīng)變實測曲線分別見圖1。

圖1 168#樁低應(yīng)變實測曲線

低應(yīng)變曲線則顯示在2.5m左右存在缺陷，但樁底沒有明顯的入巖反應(yīng)。

2.3 聲波無損檢測技術(shù)

超聲波法無損檢測技術(shù)是基于物理基礎(chǔ)的檢測方法，屬于彈性波測試中的一種。檢測理論主要是根據(jù)聲波在固體介質(zhì)之間的彈性傳播速度。利用超聲波對橋梁樁基進(jìn)行無損檢測已經(jīng)有了很長時間的歷史，而聲波透射法是在近幾年才發(fā)展起來的無損檢測技術(shù)，可以利用聲波透射對樁基進(jìn)行直接檢測。利用聲波透射法對橋梁樁基進(jìn)行無損檢測時，需要在樁基內(nèi)部預(yù)埋檢測管道，這樣就可以利用檢測儀器直接對樁基進(jìn)行發(fā)聲，聲波穿透樁基并另一側(cè)的接收裝置接收，再利用儀器對接收到的聲波信號進(jìn)行判斷。判斷聲波傳播時間、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。在對超聲波的傳播速度進(jìn)行分析時，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。如果檢測面的多個測點都產(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。在對樁基超聲波波幅進(jìn)行分析時，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，如果測量得出的波幅值低于標(biāo)準(zhǔn)臨界值，那表明測量區(qū)域存在疑似質(zhì)量缺陷問題。這就需要更換測量位置對受力部位進(jìn)行多次測量，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。

某橋梁工程在基樁施工前，考慮樁徑大小預(yù)埋4個聲測管作為超聲波發(fā)射與接收裝置的工作通道。測試時每2根聲測管為一組，即A和C為一組，B和D為一組，在檢測時將聲測管內(nèi)注滿清水，充分利用水在聲波傳輸過程中的耦合作用，超聲脈沖信號從任意一根聲測管中的換能器發(fā)射出去，由另一根聲測管中的換能器接收聲波信號，測定波速、波幅等相關(guān)參數(shù)并采集記錄在儀器中儲存。眾所周知，超聲波傳播速度不僅與樁體本身彈性模量等性質(zhì)有關(guān)，也與樁體內(nèi)部混凝土的結(jié)構(gòu)特征等因素有關(guān)。由表2可知，樁體波速臨界值為5.359km/s，在圖2中表現(xiàn)為豎直加粗的黑色虛線，其樁體各深度平均波速值為5.671km/s，檢測波速變化曲線為波速臨界線右側(cè)的黑色折線。在樁身－2.4m和－5.0m深度處的波速變化幅度較大且稍稍低于利用概率法計算出的波速臨界值，可以大致判定該范圍內(nèi)樁體對應(yīng)的混凝土材料密實度勉強滿足要求，施工過程中的灌注混凝土環(huán)節(jié)存在小問題。

結(jié)束語

無損檢測技術(shù)能夠檢測樁基質(zhì)量基本情況以及是否符合工程規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而能夠有效預(yù)防因缺陷導(dǎo)致樁基部位帶來樁基質(zhì)量的下降，從而提高整個橋梁的質(zhì)量。所以，需要加強樁基的檢測，并研究新技術(shù)，從而提高橋梁的建設(shè)質(zhì)量。

[1]徐俊,徐林,李博.無損檢測技術(shù)在建筑工程檢測中的應(yīng)用分析[J].同行,2016,11:65.

[2]冀曉梅.橋梁樁基專項檢測技術(shù)探討[J].黑龍江交通科技,2016, 05:145-146.