張博,朱占龍
(中鐵西北科學研究院有限公司,蘭州730000)
與傳統(tǒng)橋梁樁基檢測技術相對比,對于無損檢測技術來說,具有顯著的優(yōu)勢,主要體現(xiàn)在:(1)在橋梁樁基的質(zhì)量檢測過程中,無損檢測技術很難破壞橋梁的樁基結構,不會影響構件的使用和受力能力;(2)無損檢測技術還可以準確測定橋梁基礎的實際質(zhì)量和承受能力,具有極大的便利性;(3)加強無損檢測技術的應用,對于檢測混凝土的內(nèi)部結構具有極大的幫助,充分掌握混凝土的內(nèi)部情況[1]。
現(xiàn)階段,在橋梁樁基檢測中,無損檢測技術屬于重要的技術之一,可以全面檢測橋梁樁基礎,而且檢測分析效率也極其顯著。所以,在橋梁樁基檢測中,加強無損檢測技術的應用,可以不斷降低成本,將工期降至最低,將檢測質(zhì)量提升上來,從而保證橋梁良好的使用效果。
由圖1 可以看出,橋梁樁基主要包括基樁,如果樁身全部被掩埋,承臺底面和土層相互接觸在一起,則可以認定為低承臺樁基;而如果樁身的上半部分裸露在外,而且承臺在地面上部,則為高承臺樁基。
圖1 橋梁樁基組成
聲波無損檢測技術主要得益于傳統(tǒng)聲學檢測技術的發(fā)展,這在檢測橋梁樁基的缺陷問題上發(fā)揮著極大的作用。聲波無損檢測,可以對撞擊過程的應力波進行準確的預測和分析,如果樁基應力波的傳播形態(tài)較為均勻,則說明樁基具備高度的完整性。另外,波速值在聲速測定的影響下,可以充分了解樁基是否出現(xiàn)變化。
在聲波無損檢測技術的檢測方法中,主要對安裝發(fā)射、接收換能器位置等進行深入分析,然后再搭配相應的方法,如分評測法、扇形掃測以及斜測法等,進而不斷擴大檢測面積。如果樁基應力波的波形或峰值出現(xiàn)變化,則可以說明橋梁樁基出現(xiàn)的缺陷程度是不相同的。一旦在樁基內(nèi)部出現(xiàn)缺陷,其缺陷部位應波力也會出現(xiàn)相應的變化,導致應波力出現(xiàn)反射波或透射波等問題。無損檢測可以檢測樁基的質(zhì)量和結構等,尤其在檢測橋梁樁基的完整性發(fā)揮著顯著優(yōu)勢。
2.2.1 高應變檢測法
對于高應變檢測法,可以準確判斷樁基的最高承載力,進而更好地監(jiān)測橋梁樁基的完整性。高應變法在檢測過程中,主要在施加豎向荷載時,深入分析施加的豎向荷載的傳播速度和荷載時程曲線,確保樁基檢測結果的準確性,這種方法在摩擦型樁的無損檢測中得到了廣泛應用,具有良好的檢測效果[2]。
高應變法檢測主要針對聲波能量傳播過程的檢測,所以要想確保檢測的準確性,需要做好樁基頂部的清理工作,確保樁基頂部的平整性,將檢測傳感器安裝在樁基頂部的兩側,保證傳感器和樁基軸線保持相同高度。
其中,高應變檢測法在檢測樁基承載力方面具有較高的精準性。在高應變檢測法實際應用過程中,主要利用重錘對樁頂進行沖擊,這時沖擊所產(chǎn)生的脈沖會傳播到下面,使樁體與土層出現(xiàn)相對位移,這種方式有助于工作人員準確分析和判斷樁基的承載能力。
2.2.2 低應變檢測法
低應變檢測法的工作原理為:在樁基頂部受到擊振力以后,在樁頂會產(chǎn)生沿著樁身向下的縱向振動的應力波,在應力波向下傳播過程中,如果遇到變異波,不利于應力波向下傳播,產(chǎn)生極大的阻礙作用,而且應力波會出現(xiàn)反射、透射現(xiàn)象,如果反射波傳播到樁基頂部,這時被樁基樁頂?shù)膫鞲衅髟O備接收到,可以獲取相應的動態(tài)波形,隨即儀器會采集并記錄反射波,結合收集的應力波特點,可以對樁基質(zhì)量進行判斷。
低應變檢測法的構成,主要包括水電效應法、反射波法以及動力參數(shù)法等。低應變檢測法的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在便利性、迅速性以及經(jīng)濟性等。但也存在一定的限制性因素,如在彈性波的傳播和能量激發(fā)等方面,很難適用于50m 的長樁基樁檢測。
在低應變檢測中,還要準確判斷和區(qū)別摩擦樁和嵌巖樁,具體來說,如果摩擦樁為完整樁,在時域曲線圖中樁底反射波峰與入射波峰同相位,在頻譜曲線圖中它的一階頻率等于f=v/2L(式中,f 為頻率;v 為波速;L 為弦長);當嵌巖樁為完整樁,在時域曲線圖中樁底反射波峰與入射波峰反相位,在頻譜曲線圖中它的一階頻率等于f=v/4L?;诖?,可以為判斷摩擦樁和嵌巖樁提供可行依據(jù)。
無損檢測技術在橋梁樁基檢測中的注意要點包括:
1)正確選擇檢測方法。一般來說,樁基的檢測方法比較多,然而不同檢測方法的適用范圍是不相同的,所以在橋梁樁基檢測過程中,要對多種因素進行深入分析,如地質(zhì)類型和樁基特點等,進而以此來對檢測技術進行選擇。必要情況下,也可以選擇2 種或多種檢測技術,實現(xiàn)相互驗證、相互補充,獲得最為精準的檢測結果。如對于聲波透射法,可以對樁身混凝土進行檢測,確保高度的完整性,也可以準確校核樁長,準確估算混凝土強度,這在檢測嵌巖樁和長樁等方面得到了廣泛應用。
2)前期準備出現(xiàn)的問題。在現(xiàn)場對樁基檢測過程中,必須要積極開展相應的準備工作。低應變檢測法極容易受到諸多因素的影響,其中,樁頭位置、鋼筋長度以及樁頭開裂等是重要的檢測內(nèi)容,因而需要做好各項準備工作,不斷提高樁基檢測效率。在開始檢測前,對于激振點和傳感器測試點,必須進行平整,將干擾性因素消除。
總之,在橋梁樁基檢測中,要想確保高度的精準性,必須要將無損檢測技術的實施效果充分發(fā)揮出來,充分認識到聲波無損檢測法及高低應變檢測法等具有的特點和優(yōu)勢,靈活運用各種檢測方法,從而取得良好的應用效果,促進橋梁工程建設的順利進行。因此,在橋梁樁基檢測工作中,檢測人員必須要借助無損檢測技術,以此來科學評估橋梁樁基檢測效果,不斷提高無損檢測技術的適用性,充分保證橋梁樁基良好的安全性能。