淺談橋梁樁基檢測(cè)

貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 何明紅

淺談橋梁樁基檢測(cè)

貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 何明紅

本文就目前橋梁樁基檢測(cè)的方法進(jìn)行了分析比較，對(duì)科學(xué)理解樁基檢測(cè)有一定的參考價(jià)值。

低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)法 聲波透射法 鉆芯取樣法

在橋梁建設(shè)中，樁基礎(chǔ)作為基礎(chǔ)的一種重要形式，被廣泛運(yùn)用。由于樁基自身的工序繁雜、施工難度大、技術(shù)要求高等特點(diǎn)，很容易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。因此，十分有必要對(duì)基樁性能做出準(zhǔn)確判斷，提高基樁的檢測(cè)質(zhì)量?！扒Ю镏虤в谙佈ā?，基樁若發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題，必將發(fā)生重大工程質(zhì)量事故。

在現(xiàn)階段橋梁樁基檢測(cè)工作中，使用較多的是動(dòng)測(cè)法和鉆芯法。動(dòng)測(cè)法又主要分為低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)法和聲波透射法二種：

一、樁基檢測(cè)方法的分類(lèi)

1.1 低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)法

低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)法主要包括水電效應(yīng)法、反射波法和機(jī)械阻抗法等等，是指在樁頂面實(shí)施低能量的瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)激振，使樁在彈性范圍內(nèi)做彈性振動(dòng)，并由此產(chǎn)生應(yīng)力波的縱向傳播，同時(shí)利用波動(dòng)和振動(dòng)理論對(duì)樁身的完整性做出評(píng)價(jià)的一種檢測(cè)方法，其中以反射波法原理簡(jiǎn)單、檢測(cè)效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低進(jìn)而在樁基檢測(cè)過(guò)程中被大量使用。

低應(yīng)變法，它屬于快速普查樁的施工質(zhì)量的一種半直接法，主要適用于檢測(cè)混凝土樁的樁身完整性，判定樁身缺陷的程度及位置等。資料完善時(shí)，可以估算出樁長(zhǎng)、區(qū)分缺陷類(lèi)型和估測(cè)混凝土強(qiáng)度級(jí)別等。由于低應(yīng)變動(dòng)力試樁操作方法簡(jiǎn)單，與其它測(cè)試方法相比，具有檢測(cè)速度快、費(fèi)用低和檢測(cè)覆蓋面廣等特點(diǎn)，已成為樁身施工質(zhì)量檢測(cè)中應(yīng)用最為普及的方法。

低應(yīng)變法的理論基礎(chǔ)是一維線彈性桿件模型，因此受檢樁的長(zhǎng)細(xì)比、瞬態(tài)激勵(lì)脈沖有效高頻分量的波長(zhǎng)與樁的橫向尺寸之比均宜大于5，設(shè)計(jì)樁身截面宜基本規(guī)則。另外，一維理論要求應(yīng)力波在樁身中傳播時(shí)平截面假設(shè)成立，所以，對(duì)薄壁鋼管樁和類(lèi)似于H型鋼樁的異型樁，低應(yīng)變法不適用。且由于受樁型(如截面多變)、地質(zhì)條件、激振方式、樁的尺寸效應(yīng)、樁身材料阻尼等因素的影響，樁過(guò)長(zhǎng)(或長(zhǎng)徑比較大)或樁身截面阻抗多變或變幅較大引起的應(yīng)力波多次反射，往往測(cè)不到樁底反射或正確判斷樁底反射位置，從而無(wú)法評(píng)價(jià)整根樁的完整性。另外，檢測(cè)結(jié)果分析判定的準(zhǔn)確性與操作人員的技術(shù)水平和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有很大關(guān)系。

1.2 聲波透射法

聲波檢測(cè)一般是以人為的激勵(lì)方式向介質(zhì)(被測(cè)對(duì)象)發(fā)射聲波，在一定距離上接收經(jīng)介質(zhì)物理特性調(diào)制的聲波(反射波、透射波或散射波)，通過(guò)觀測(cè)和分析聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)聲學(xué)參數(shù)和波形的變化，對(duì)被測(cè)對(duì)象的宏觀缺陷、幾何特征、組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行推斷和表征。

具體原理是通過(guò)在樁身預(yù)埋聲測(cè)管(鋼管或塑料管)，將聲波發(fā)射、接受換能器分別放入2根管中，其中管內(nèi)注滿(mǎn)清水為耦合劑，換能器進(jìn)行聲波發(fā)射和接受，使聲波在混凝土中傳播，通過(guò)對(duì)聲波傳播主頻、時(shí)間、聲速和波幅等物理量測(cè)試與分析，對(duì)樁身完整性作出評(píng)價(jià)的一種檢測(cè)方法。

聲波透射法以其鮮明的技術(shù)特點(diǎn)，即以透射聲波為測(cè)試和研究對(duì)象的，分析、判別其缺陷的位置和范圍，進(jìn)而評(píng)定樁基混凝土的質(zhì)量情況，成為目前混凝土灌注樁(尤其是大直徑灌注樁)完整性檢測(cè)的重要手段之一。

聲波透射法的優(yōu)點(diǎn)在于測(cè)試精度高，不受場(chǎng)地限制，缺陷的判斷上全面，檢測(cè)范圍無(wú)盲點(diǎn)，缺點(diǎn)在于需要預(yù)埋聲測(cè)管，檢測(cè)成本相對(duì)較高，對(duì)樁身直徑也有一定的要求。

1.3 鉆孔取芯法

該方法主要是采用鉆孔機(jī)對(duì)樁基進(jìn)行抽芯取樣，根據(jù)取出芯樣，檢測(cè)樁基樁長(zhǎng)，樁身砼密實(shí)度及強(qiáng)度，骨料粒徑，級(jí)配情況、樁身完整性、樁底沉渣厚度及持力層的力學(xué)性質(zhì)、砼與樁端持力層巖土體的接觸關(guān)系，對(duì)該樁質(zhì)量等級(jí)做出評(píng)價(jià)。

二、三種檢測(cè)方法的比較

樁基低應(yīng)變反射波檢測(cè)方法是基于若干假設(shè)的前提下進(jìn)行的：1、樁是一個(gè)等截面、均質(zhì)(各項(xiàng)同性)的一維直桿；2、桿側(cè)及桿端物質(zhì)的密度明顯小于桿的密度；3、橫截面的直徑遠(yuǎn)小于桿的長(zhǎng)度。因此只有滿(mǎn)足以上前提假設(shè)，其檢測(cè)結(jié)果才是有效的。但是既然是“假設(shè)”，必然存在誤差。因此，特殊情況下，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理在灌注過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題比任何檢測(cè)方法都及時(shí)和準(zhǔn)確。

超聲波透射法檢測(cè)具有檢測(cè)細(xì)致準(zhǔn)確，結(jié)果準(zhǔn)確，檢測(cè)范圍可以覆蓋聲測(cè)管埋設(shè)到的各個(gè)截面，且不受樁長(zhǎng)、樁徑以及場(chǎng)地的限制等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地運(yùn)用在大直徑灌注樁的檢測(cè)中。但它有如下缺點(diǎn)：1.超聲法進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，僅能定性地判斷基樁的完整性，不能定量判斷缺陷大小。2.超聲法檢測(cè)某樁時(shí)必須預(yù)埋與樁同長(zhǎng)的聲測(cè)管，因此費(fèi)用比較高。

鉆芯檢測(cè)法直觀，但該方法成本較高，鉆芯取樣的時(shí)間也較長(zhǎng)，使得其無(wú)法在大范圍內(nèi)得到應(yīng)用。同時(shí)鉆芯法的代表性也受到質(zhì)疑，尤其在確定縮徑等缺陷時(shí)更是無(wú)能為力。一般地說(shuō)鉆芯法對(duì)確定斷樁、夾泥、離析也有一定的優(yōu)勢(shì)，在確定樁身質(zhì)量也有較強(qiáng)的說(shuō)服力，芯樣獲取率要達(dá)到95%-100%。但其要求操作的技術(shù)員實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富，對(duì)鉆進(jìn)過(guò)程所遇到的各種情況要有準(zhǔn)確，完整的記錄。有時(shí)斷樁部位在鉆芯過(guò)程中只反應(yīng)為幾或十幾厘米的突然掉鉆，如不能準(zhǔn)確下來(lái)，從提取的芯樣上很難判斷出嚴(yán)重的缺陷。因此鉆芯檢測(cè)法主要是對(duì)動(dòng)檢測(cè)法的一個(gè)補(bǔ)充，重點(diǎn)是對(duì)混凝土質(zhì)量有懷疑的合格樁及動(dòng)測(cè)評(píng)為不合格缺陷樁進(jìn)行驗(yàn)證。深度不大的徑縮缺陷采用開(kāi)挖方法予以驗(yàn)證。

三、基樁的質(zhì)量控制

橋梁樁基由于處在重要的工程部位，影響和意義都十分重大，這就要求它必須是100%合格。對(duì)樁基質(zhì)量的控制，主要在形成過(guò)程中，只要成孔和灌注兩過(guò)程得到很好的控制，便不會(huì)出現(xiàn)不合格樁。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督，也是樁基質(zhì)量得到保證的重要因素之一。

在選用檢測(cè)方法時(shí)，要綜合考慮檢測(cè)目的、每種檢測(cè)方法的適用范圍、地質(zhì)情況、設(shè)計(jì)條件和施工因素等，合理選擇檢測(cè)方法和確定抽檢數(shù)量。同時(shí)，可選用兩種或多種方法進(jìn)行檢測(cè)，可使各種方法能夠相互補(bǔ)充、驗(yàn)證，提高檢測(cè)結(jié)果的可靠性，對(duì)樁身質(zhì)量(完整性)做出準(zhǔn)確的判定。

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