無損檢測技術在橋梁樁基檢測中的作用

顏　靜，王　爭，胡先進

(貴州省交通建設工程檢測中心有限責任公司，貴州 貴陽　550008)

?

無損檢測技術在橋梁樁基檢測中的作用

顏靜，王爭，胡先進

(貴州省交通建設工程檢測中心有限責任公司，貴州 貴陽550008)

摘要：針對橋梁樁基檢測中應用的無損檢測技術，闡述檢測的基本原理及技術特點，并對檢測過程中的常見問題進行分析，結合問題研究了橋梁樁基不同的無損檢測方法。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)測的過程總遭到破壞。

關鍵詞：無損檢測技術；橋梁樁基；檢測原理；技術特點

無損檢測技術是指不對被檢物件的結構造成破壞，而是采取物外檢測或是鉆芯取樣檢測的方法得出被檢物件的質量性能，無損檢測技術常常應用在大型工程的質量監(jiān)測或是質量檢定中。無損檢測技術因為其無損的優(yōu)點被廣泛的應用到橋梁工程的檢測中，其中在橋梁樁基檢測中應用的最為廣泛。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方法。對無損檢測技術在橋梁樁基檢測中的作用進行研究，希望可以促進無損檢測技術在橋梁樁基檢測中的發(fā)展。

1無損檢測技術的原理和優(yōu)點

無損檢測技術是指利用物理特性對結構物件進行檢測，例如光學特性、力學特性等等，在無損檢測的過程中會準確發(fā)現(xiàn)被測物件的缺陷以及缺陷存在的具體位置，達到對整個工程或物件質量進行檢測的目的。利用無損檢測技術對橋梁樁基進行檢測不會對樁基的結構造成破壞；無損檢測技術應用到的檢測設備非常先進，可以對橋梁樁基進行更加全面的檢測，并且檢測時間比較短，不會對橋梁工程下一環(huán)節(jié)的施工產生影響；無損檢測技術可以對橋梁樁基結構部件的內部進行檢測，發(fā)現(xiàn)橋梁樁基的深度缺陷，例如橋梁裝機的鋼筋銹蝕、內部結構開裂都可以通過無損檢測來發(fā)現(xiàn)具體的質量缺陷。

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的基礎，通過橋梁樁基可以將橋梁上部結構的荷載有效的傳遞到地下較為堅硬的土壤和巖層中。橋梁樁基承擔了較大的豎向荷載，同時也會承擔橋梁的水平荷載，可以對軟弱地基進行處理。橋梁樁基是對橋梁結構進行修改，以便對橋梁上部結構進行承載，橋梁樁基在橋梁工程中的應用非常廣泛，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，隨著我國橋梁工程的發(fā)展，橋梁的跨度逐漸擴大，導致橋梁上部荷載越來越大，這就使樁基逐漸向著高強度的方向發(fā)展。

由于地質條件和施工技術的關系導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，因為樁基安裝在含水較高的地層中，地質條件對樁基造成的危害比較大。樁基外部的混凝土層長期遇水會導致樁徑縮小，另外由于水流的長期沖刷造成樁基外徑的混凝土層不斷變薄，導致橋梁樁基出現(xiàn)樁徑縮小的現(xiàn)象?；炷敛馁|的樁基還會出現(xiàn)沉渣的問題，該問題主要是因為橋梁樁基在施工時，沒有對樁基孔底進行徹底的清理，導致樁基強度不足。樁基在長期使用過程中，會出現(xiàn)中風化巖的現(xiàn)象，出現(xiàn)樁基沉渣缺陷?；炷翗痘€會出現(xiàn)離析問題，這主要是因為混凝土樁基在施工過程中，混凝土的攪拌不均勻，所以混凝土之間的固結程度受到影響，混凝土材料中出現(xiàn)骨料懸浮的現(xiàn)象，導致混凝土樁基最終出現(xiàn)形變現(xiàn)象。

3無損檢測技術在橋梁樁基檢測中的作用

3.1低應變法無損檢測技術

利用低應變法對橋梁樁基進行無損檢測時，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阻力以及樁基周圍土壤對樁基的約束作用。利用達郎貝原理推導整個樁基的波動方程

δ2μ/δt2=V2cδ2μ/δx2

在上述公式中Vc是樁基承壓時應力波的傳播速度，P是樁基材料的質量密度，E為裝機的彈性模量，μ是樁基內材料質點的位移情況。

低應變法對橋梁樁基進行無損檢測時，利用硬物對樁基頂端進行錘擊，分析錘擊應力波的傳播速度，判斷橋梁樁基內部是否存在質量缺陷。低應變法是一種綜合的檢測方法，可以對樁基的完整性進行判斷，準確的檢測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。該方法在對樁基進行檢測時沒有定量分析的方法，只能靠檢測人員的檢測經驗來判斷，并且在實際檢測的過程中，樁基外側土壤會對應力波的傳播造成干擾，影響樁基檢測精度。

3.2高應變法無損檢測技術

高應變法是對樁基的豎向承載力和樁基完整性進行檢測，在檢測過程中，需要借助外部物體對樁基施加豎向荷載。施加豎向荷載時需要達到樁基本身質量的10%以上，這樣才能夠保證檢測效果具有實質性。在施加豎向荷載時，對施加的豎向荷載傳播速度以及荷載力時程曲線進行分析，最終得出樁基的檢測結果，該方法主要適用于摩擦型樁的無損檢測。利用高應力法進行檢測時，實際是對聲波能量傳播過程的檢測，所以為了保證檢測精度，需要多樁基頂部進行清理，保證樁基頂部的平整，并將檢測傳感器對應安裝在樁基頂部的兩側，確保傳感器與樁基軸線平齊。

3.3超聲波法無損檢測技術

超聲波法無損檢測技術是基于物理基礎的檢測方法，屬于彈性波測試中的一種。檢測理論主要是根據(jù)聲波在固體介質之間的彈性傳播速度。利用超聲波對橋梁樁基進行無損檢測已經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，可以利用聲波透射對樁基進行直接檢測。利用聲波透射法對橋梁樁基進行無損檢測時，需要在樁基內部預埋檢測管道，這樣就可以利用檢測儀器直接對樁基進行發(fā)聲，聲波穿透樁基并另一側的接收裝置接收，再利用儀器對接收到的聲波信號進行判斷。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存在質量缺陷，導致聲波沒有受到介質影響就傳播出去。如果檢測面的多個測點都產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量缺陷。在對樁基超聲波波幅進行分析時，需要選取承載結構中經常受力的部位進行波幅分析，如果測量得出的波幅值低于標準臨界值，那表明測量區(qū)域存在疑似質量缺陷問題。這就需要更換測量位置對受力部位進行多次測量，最終得出結果全部比臨界波幅值低，則表明一定存在質量缺陷。兩點間的聲時深度曲線斜率也可以作為判斷樁基是否存在缺陷的基礎。

在利用無損檢測技術對橋梁樁基進行檢測的過程中，如果對樁基進行挖孔檢測時，孔洞處理不恰當，將會導致樁基后期出現(xiàn)承載壓力不均衡的現(xiàn)象，影響樁基承載質量。樁基孔洞底部的水分如果沒有清理干凈，將會導致樁基結構中的混凝土被稀釋，影響了樁基承載力。在利用應變法對樁基進行檢測時，要設計檢測標高，并對樁基頂部進行充分的清理，避免樁基各項不利因素，影響到樁基質量檢測結果的準確性。在檢測過程中對與樁基相關的參數(shù)資料進行收集，以便質量檢測結構判斷的及時性，在發(fā)現(xiàn)樁基存在質量問題后，及時的提出處理方法對樁基存在的問題進行解決。

4結論

利用無損檢測技術對橋梁樁基進行檢測可以及時發(fā)現(xiàn)樁基存在的質量缺陷，并提出有效的加固處理方法，使橋梁樁基的質量得到保證。無損檢測技術也存在著優(yōu)缺點，在橋梁樁基檢測過程中，要根據(jù)檢測現(xiàn)場的實際情況，選擇適合該橋梁樁基的檢測方法，使檢測結果更加精確。

參考文獻：

[1]譚敏,揭選紅. 無損檢測技術在橋梁樁基檢測中的應用思路研究[J]. 科技資訊,2010,(10):92，94.

[2]陳王劍. 超聲波法在橋梁樁基檢測中的應用研究[J].黑龍江交通科技,2014,(2):104-105.

[3]季勇志. 基于三維導波理論的碼頭樁基無損檢測方法的數(shù)值模擬研究[D].天津大學,2010.

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：U446.2

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)03-0089-02

作者簡介：顏靜(1985-)，男，貴州黔西人，助理工程師，從事公路試驗檢測工作。

收稿日期：2015-07-30