無損檢測技術(shù)在橋梁樁基檢測中的應(yīng)用

張博，朱占龍

（中鐵西北科學(xué)研究院有限公司，蘭州730000）

1 無損檢測技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

與傳統(tǒng)橋梁樁基檢測技術(shù)相對比，對于無損檢測技術(shù)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(shù)很難破壞橋梁的樁基結(jié)構(gòu)，不會(huì)影響構(gòu)件的使用和受力能力；（2）無損檢測技術(shù)還可以準(zhǔn)確測定橋梁基礎(chǔ)的實(shí)際質(zhì)量和承受能力，具有極大的便利性；（3）加強(qiáng)無損檢測技術(shù)的應(yīng)用，對于檢測混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(shù)屬于重要的技術(shù)之一，可以全面檢測橋梁樁基礎(chǔ)，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(qiáng)無損檢測技術(shù)的應(yīng)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。

2 無損檢測技術(shù)在橋梁樁基檢測中的具體應(yīng)用

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(tái)底面和土層相互接觸在一起，則可以認(rèn)定為低承臺(tái)樁基；而如果樁身的上半部分裸露在外，而且承臺(tái)在地面上部，則為高承臺(tái)樁基。

圖1 橋梁樁基組成

2.1 聲波無損檢測法

聲波無損檢測技術(shù)主要得益于傳統(tǒng)聲學(xué)檢測技術(shù)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(yīng)力波進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測和分析，如果樁基應(yīng)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(shù)的檢測方法中，主要對安裝發(fā)射、接收換能器位置等進(jìn)行深入分析，然后再搭配相應(yīng)的方法，如分評測法、扇形掃測以及斜測法等，進(jìn)而不斷擴(kuò)大檢測面積。如果樁基應(yīng)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(yīng)波力也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的變化，導(dǎo)致應(yīng)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(jié)構(gòu)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 高低應(yīng)變檢測法

2.2.1 高應(yīng)變檢測法

對于高應(yīng)變檢測法，可以準(zhǔn)確判斷樁基的最高承載力，進(jìn)而更好地監(jiān)測橋梁樁基的完整性。高應(yīng)變法在檢測過程中，主要在施加豎向荷載時(shí)，深入分析施加的豎向荷載的傳播速度和荷載時(shí)程曲線，確保樁基檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，這種方法在摩擦型樁的無損檢測中得到了廣泛應(yīng)用，具有良好的檢測效果[2]。

高應(yīng)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(zhǔn)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(cè)，保證傳感器和樁基軸線保持相同高度。

其中，高應(yīng)變檢測法在檢測樁基承載力方面具有較高的精準(zhǔn)性。在高應(yīng)變檢測法實(shí)際應(yīng)用過程中，主要利用重錘對樁頂進(jìn)行沖擊，這時(shí)沖擊所產(chǎn)生的脈沖會(huì)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(zhǔn)確分析和判斷樁基的承載能力。

2.2.2 低應(yīng)變檢測法

低應(yīng)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(huì)產(chǎn)生沿著樁身向下的縱向振動(dòng)的應(yīng)力波，在應(yīng)力波向下傳播過程中，如果遇到變異波，不利于應(yīng)力波向下傳播，產(chǎn)生極大的阻礙作用，而且應(yīng)力波會(huì)出現(xiàn)反射、透射現(xiàn)象，如果反射波傳播到樁基頂部，這時(shí)被樁基樁頂?shù)膫鞲衅髟O(shè)備接收到，可以獲取相應(yīng)的動(dòng)態(tài)波形，隨即儀器會(huì)采集并記錄反射波，結(jié)合收集的應(yīng)力波特點(diǎn)，可以對樁基質(zhì)量進(jìn)行判斷。

低應(yīng)變檢測法的構(gòu)成，主要包括水電效應(yīng)法、反射波法以及動(dòng)力參數(shù)法等。低應(yīng)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(jì)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(yīng)變檢測中，還要準(zhǔn)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(shí)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(dāng)嵌巖樁為完整樁，在時(shí)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)。

3 無損檢測技術(shù)在橋梁樁基檢測中的注意要點(diǎn)

無損檢測技術(shù)在橋梁樁基檢測中的注意要點(diǎn)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(jìn)行深入分析，如地質(zhì)類型和樁基特點(diǎn)等，進(jìn)而以此來對檢測技術(shù)進(jìn)行選擇。必要情況下，也可以選擇2 種或多種檢測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)相互驗(yàn)證、相互補(bǔ)充，獲得最為精準(zhǔn)的檢測結(jié)果。如對于聲波透射法，可以對樁身混凝土進(jìn)行檢測，確保高度的完整性，也可以準(zhǔn)確校核樁長，準(zhǔn)確估算混凝土強(qiáng)度，這在檢測嵌巖樁和長樁等方面得到了廣泛應(yīng)用。

2）前期準(zhǔn)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(yīng)的準(zhǔn)備工作。低應(yīng)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(xiàng)準(zhǔn)備工作，不斷提高樁基檢測效率。在開始檢測前，對于激振點(diǎn)和傳感器測試點(diǎn)，必須進(jìn)行平整，將干擾性因素消除。

4 結(jié)語

總之，在橋梁樁基檢測中，要想確保高度的精準(zhǔn)性，必須要將無損檢測技術(shù)的實(shí)施效果充分發(fā)揮出來，充分認(rèn)識(shí)到聲波無損檢測法及高低應(yīng)變檢測法等具有的特點(diǎn)和優(yōu)勢，靈活運(yùn)用各種檢測方法，從而取得良好的應(yīng)用效果，促進(jìn)橋梁工程建設(shè)的順利進(jìn)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(shù)，以此來科學(xué)評估橋梁樁基檢測效果，不斷提高無損檢測技術(shù)的適用性，充分保證橋梁樁基良好的安全性能。