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公路橋梁樁基檢測技術(shù)應(yīng)用與探討

陳文楠 儲凌飛

（中設(shè)設(shè)計集團(tuán)股份有限公司 江蘇省南京市 210000）

在公路修建過程中，橋梁扮演著極其重要的角色。樁基是橋梁工程的重要組成部分，其質(zhì)量好壞直接影響著橋梁安全運營，且樁基施工具有高度隱蔽性，難以發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，因此，樁基檢測是橋梁工程必不可少的環(huán)節(jié)。只有提高檢測工作質(zhì)量和檢測結(jié)果可靠性，才能保障樁基的安全性。本文重點介紹了樁基常用的檢測方法，如低應(yīng)變檢測法、超聲波檢測法、高應(yīng)變動力檢測法、鉆芯檢測法等，并探討了各方法的使用特點，希望有助于橋梁樁基檢測技術(shù)的發(fā)展。

樁基；檢測；原理；特點

1.低應(yīng)變反射波法

1.1基本原理

低應(yīng)變反射波法是建立在一維彈性桿理論的基礎(chǔ)上，把樁基簡化成一根有約束的一維彈性細(xì)長桿，且認(rèn)為樁身為各向同性材料。當(dāng)塑料或鋁合金力棒砸擊到樁頭的瞬間，在樁身產(chǎn)生彈性應(yīng)力波，通過樁頂處的傳感器接收樁身的動態(tài)響應(yīng)，在計算機(jī)上分析應(yīng)力波的傳播途徑，進(jìn)而判定樁基的完整性。

1.2使用特點

低應(yīng)變反射波法適用于混凝土預(yù)制樁和混凝土灌注樁的樁身結(jié)構(gòu)完整性檢測。但此法，由于激振的能量較低不能充分發(fā)揮樁周土阻力，不能用于推算樁基承載力及樁身混凝土強(qiáng)度等級。

根據(jù)當(dāng)前檢測儀器精度及檢測經(jīng)驗，一般認(rèn)為有效樁長（長徑比）宜大于5且不宜大于50，同時樁徑不宜大于2m，樁長宜小于50m的樁基，應(yīng)用低應(yīng)變反射波法檢測的效果比較理想。當(dāng)然此范圍不是絕對的，這與樁周土阻力、錘擊設(shè)備、測試儀器及傳感器精度、樁身混凝土強(qiáng)度等因素有關(guān)。

2.超聲波檢測法

2.1基本原理

超聲波檢測法是將混凝土看作一種集結(jié)型的復(fù)合材料，其內(nèi)部存在著廣泛分布的復(fù)雜界面。通過測定超聲波在混凝土中傳播過程中的聲學(xué)參數(shù)來反映樁基結(jié)構(gòu)的完整性。當(dāng)樁身混凝土的某一部分存在裂縫、空洞等缺陷時，超聲波只能繞過裂縫或空洞傳播到接收換能器，傳播路程增大，導(dǎo)致聲時值偏大，聲速降低。其次，超聲波在樁身混凝土中傳播時，遇到裂縫、空洞或麻面等缺陷時，超聲波在缺陷界面處會發(fā)生反射和散射等現(xiàn)象，聲能衰減，因此，換能器接收到的波幅明顯降低，頻率值明顯減小。再者，經(jīng)缺陷反射或繞過缺陷傳播的超聲波與正常傳播的超聲波存在相位差，二者疊加后相互干擾，致使接收換能器接收到的波形畸變。超聲波檢測法正是根據(jù)這些聲學(xué)參數(shù)的變化，來判定樁基結(jié)構(gòu)的完整性。

2.2使用特點

超聲波檢測法，檢測全面細(xì)致，現(xiàn)場操作也相對簡便快捷，不受樁長、樁徑比的限制，更不會受到場地的限制。檢測數(shù)據(jù)易于分析，判定樁身混凝土缺陷的位置、范圍及程度準(zhǔn)確可靠。尤其是，在檢測嵌巖樁時，還可以判定出樁底沉渣厚度及沉渣范圍。

當(dāng)灌注樁的樁徑較小時，聲測管的間距也相對較小，應(yīng)用超聲波檢測法檢測樁基結(jié)構(gòu)完整性時，其測試誤差相對較大，因此，應(yīng)用超聲波檢測法，樁基直徑不宜太小。根據(jù)檢測經(jīng)驗，一般來講，超聲波檢測方法適用于檢測直徑不小于800mm 的混凝土灌注樁的完整性。

3.高應(yīng)變動力檢測法

3.1基本原理

高應(yīng)變動力檢測法是建立在將樁基理想成一根彈性桿件，運用一維波動方程的基礎(chǔ)上，通過重錘沖擊樁頂，使樁、土之間產(chǎn)生足夠的相對位移，充分發(fā)揮樁周土阻力。借助安裝在樁頂附近的應(yīng)變和加速度傳感器實測樁頂力和速度（位移）響應(yīng)，通過數(shù)據(jù)的處理可得到如下功能：

（1）判定樁身結(jié)構(gòu)完整性，確定樁身缺陷位置。

（2）確定樁的豎向抗壓承載力和土對樁的分層摩阻力，若樁頂沖擊力足夠大時，還可以得到單樁豎向極限承載力。

（3）在打入樁打樁的過程中，監(jiān)測樁打入時土阻力、樁身錘擊壓應(yīng)力及傳到樁身的有效錘擊能量，進(jìn)而分析打樁錘的效率，為合理選擇沉樁設(shè)備、確定樁型和選擇樁端持力層提供依據(jù)。

3.2使用特點

在確定單樁極限承載力時，與樁基荷載試驗相比，高應(yīng)變動力檢測法具有獨特的優(yōu)點，不需要靜載試驗中的錨樁、堆載物等，且檢測時間短、費用低、效率高。目前，已部分取代傳統(tǒng)的樁基靜荷載試驗，漸漸成為樁基工程確定單樁承載力的一種重要檢測方法。

然而，應(yīng)用高應(yīng)變動力法檢測樁基結(jié)構(gòu)完整性是不經(jīng)濟(jì)的，不僅設(shè)備重、成本高，且檢測速度較慢。只有在低應(yīng)變檢測法難以判定樁基質(zhì)量時，才宜用高應(yīng)變動力法驗證。

4.鉆芯檢測法

4.1基本原理

通過鉆機(jī)在樁基中取出芯樣，根據(jù)芯樣外觀質(zhì)量來判定樁基結(jié)構(gòu)完整性，根據(jù)芯樣抗壓強(qiáng)度統(tǒng)計來判定樁基的承載能力。此外，在樁端持力層鉆取芯樣還可以鑒別樁端持力層巖石性狀。

4.2使用特點

鉆芯檢測法一般是按照樁基總數(shù)的5%～10% 進(jìn)行抽檢，或其他檢測方法對個別樁基不能準(zhǔn)確判定樁身完整性時采用。根據(jù)經(jīng)驗，鉆孔不宜布置在太靠近樁基邊緣處，且應(yīng)垂直鉆進(jìn)，否則易碰上鋼筋籠或鉆眼斜出樁體外而無法準(zhǔn)確取出樁身芯樣，不能準(zhǔn)確判定樁身質(zhì)量。

5.靜載試驗法

5.1基本原理

樁基靜載試驗法是在樁頂逐級施加荷載，使樁頂相對于土體產(chǎn)生位移，繪制P-S（試驗荷載-樁頂沉降）曲線，分析P-S曲線的特征，判別樁基的施工質(zhì)量及承載力。通常P-S曲線的起始端為一段近似正比例的一次函數(shù)線，隨著荷載的增加，曲線變陡，當(dāng)曲線斜率無窮大時，說明承載力達(dá)到了樁基的最大承載力，此時，如果承載力小于設(shè)計值，則說明樁基不滿足承載力要求，反之， 則符合承載力要求。

5.2使用特點

在確定單樁極限承載力方面，靜載試驗法是目前最為準(zhǔn)確、可靠的檢驗方法，判定某種動載檢測方法是否成熟，均以靜載試驗成果作對比。但是，樁基靜載試驗的工作量大、周期長、費用高。

6.結(jié)語

目前對于公路橋梁的檢測方法得到了工程管理的全面關(guān)注，不僅促進(jìn)橋梁技術(shù)發(fā)展，同時對于橋梁通行質(zhì)量有所保障，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，不僅取得了很多經(jīng)濟(jì)效益，同時也得到社會的普遍認(rèn)可，就目前橋梁檢測技術(shù)應(yīng)用而言，還存在很多問題，對于樁基的檢驗技術(shù)而言，必須根絕實際情況進(jìn)行選擇，這樣才能發(fā)揮每種檢測技術(shù)的優(yōu)勢方面，對于所存在的缺點也要能夠清楚的認(rèn)識，才能夠選擇合適的樁基檢測技術(shù)，公路橋梁中的樁基建設(shè)是一個重要施工環(huán)節(jié)，與整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量緊密相關(guān)，只有通過不斷的技術(shù)提升，對于安全性能的檢驗技術(shù)保障，提升公路橋梁的整體穩(wěn)定性，通過運用公路橋梁樁基的檢測技術(shù)方法，確保公路橋梁的質(zhì)量安全。

[1]楊克己.實用樁基工程.北京：人民交通出版社，2004

[2]王青.橋梁樁基檢測技術(shù)探討[J].工程建設(shè)與管理，2011，8.

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