公路橋梁樁基檢測技術應用與探討

（中設設計集團股份有限公司 江蘇省南京市 210000）

公路橋梁樁基檢測技術應用與探討

陳文楠 儲凌飛

（中設設計集團股份有限公司 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量和檢測結果可靠性，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，如低應變檢測法、超聲波檢測法、高應變動力檢測法、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的發(fā)展。

樁基；檢測；原理；特點

1.低應變反射波法

1.1基本原理

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

1.2使用特點

低應變反射波法適用于混凝土預制樁和混凝土灌注樁的樁身結構完整性檢測。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度等級。

根據(jù)當前檢測儀器精度及檢測經(jīng)驗，一般認為有效樁長（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，應用低應變反射波法檢測的效果比較理想。當然此范圍不是絕對的，這與樁周土阻力、錘擊設備、測試儀器及傳感器精度、樁身混凝土強度等因素有關。

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型的復合材料，其內部存在著廣泛分布的復雜界面。通過測定超聲波在混凝土中傳播過程中的聲學參數(shù)來反映樁基結構的完整性。當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)這些聲學參數(shù)的變化，來判定樁基結構的完整性。

2.2使用特點

超聲波檢測法，檢測全面細致，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。

當灌注樁的樁徑較小時，聲測管的間距也相對較小，應用超聲波檢測法檢測樁基結構完整性時，其測試誤差相對較大，因此，應用超聲波檢測法，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.高應變動力檢測法

3.1基本原理

高應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上，通過重錘沖擊樁頂，使樁、土之間產生足夠的相對位移，充分發(fā)揮樁周土阻力。借助安裝在樁頂附近的應變和加速度傳感器實測樁頂力和速度（位移）響應，通過數(shù)據(jù)的處理可得到如下功能：

（1）判定樁身結構完整性，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、樁身錘擊壓應力及傳到樁身的有效錘擊能量，進而分析打樁錘的效率，為合理選擇沉樁設備、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，應用高應變動力法檢測樁基結構完整性是不經(jīng)濟的，不僅設備重、成本高，且檢測速度較慢。只有在低應變檢測法難以判定樁基質量時，才宜用高應變動力法驗證。

4.鉆芯檢測法

4.1基本原理

通過鉆機在樁基中取出芯樣，根據(jù)芯樣外觀質量來判定樁基結構完整性，根據(jù)芯樣抗壓強度統(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% 進行抽檢，或其他檢測方法對個別樁基不能準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，且應垂直鉆進，否則易碰上鋼筋籠或鉆眼斜出樁體外而無法準確取出樁身芯樣，不能準確判定樁身質量。

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，當曲線斜率無窮大時，說明承載力達到了樁基的最大承載力，此時，如果承載力小于設計值，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注，不僅促進橋梁技術發(fā)展，同時對于橋梁通行質量有所保障，隨著技術的不斷發(fā)展，不僅取得了很多經(jīng)濟效益，同時也得到社會的普遍認可，就目前橋梁檢測技術應用而言，還存在很多問題，對于樁基的檢驗技術而言，必須根絕實際情況進行選擇，這樣才能發(fā)揮每種檢測技術的優(yōu)勢方面，對于所存在的缺點也要能夠清楚的認識，才能夠選擇合適的樁基檢測技術，公路橋梁中的樁基建設是一個重要施工環(huán)節(jié)，與整體結構的質量緊密相關，只有通過不斷的技術提升，對于安全性能的檢驗技術保障，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方法，確保公路橋梁的質量安全。

[1]楊克己.實用樁基工程.北京：人民交通出版社，2004

[2]王青.橋梁樁基檢測技術探討[J].工程建設與管理，2011，8.

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1007-6344（2017）04-0023-01