公路樁基檢測(cè)的影響因素及質(zhì)量控制分析

楊劍軍

（江蘇中基工程技術(shù)研究有限公司，江蘇南通226003）

0 引言

隨著我國(guó)公路工程施工質(zhì)量管理的嚴(yán)格性越來(lái)越高，公路樁基檢測(cè)技術(shù)的水平以及對(duì)先進(jìn)檢測(cè)方法的掌握程度也相應(yīng)得到了提升。在眾多的樁基檢測(cè)技術(shù)中，應(yīng)力波反射法的應(yīng)用相較于其他技術(shù)體現(xiàn)出了檢測(cè)速度快以及精確度高的優(yōu)勢(shì)。因此，如果能夠?qū)?yīng)力波反射法進(jìn)行有效的改良或與其他檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行科學(xué)的結(jié)合，那么必定能夠顯著提高樁基檢測(cè)質(zhì)量。

1 影響公路樁基檢測(cè)質(zhì)量的因素分析

1.1 樁頭處理的影響

樁頭作為公路樁基結(jié)構(gòu)的最上層結(jié)構(gòu)以及與外部壓力密切接觸的主要結(jié)構(gòu)，對(duì)于外部加載能起到直接性的傳導(dǎo)作用和承載作用。因此，樁頭處理及檢測(cè)工作在整個(gè)公路樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)檢測(cè)工作中，都具有一定的代表性和重要參考價(jià)值。通常檢測(cè)人員在對(duì)樁頭進(jìn)行處理時(shí)，主要是通過(guò)打磨頂部，以便檢測(cè)過(guò)程中使其能夠具有更加標(biāo)準(zhǔn)的垂直度，反射波信號(hào)能夠通過(guò)傳感器與樁頭的撞擊接觸而順利傳播。另外，保持樁頭部位表面結(jié)構(gòu)平整更有利于提高樁基檢測(cè)結(jié)果的精確度，同時(shí)還能有效避免不平整的樁頂，由于在撞擊檢測(cè)過(guò)程中受力不均勻，而對(duì)樁體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的主筋等關(guān)鍵構(gòu)件造成損害。

1.2 傳感器安裝及性能的影響

傳感器作為整個(gè)樁基結(jié)構(gòu)檢測(cè)過(guò)程中用于接收傳感信號(hào)的關(guān)鍵設(shè)備，對(duì)于整個(gè)樁體結(jié)構(gòu)信息數(shù)據(jù)的獲取和檢測(cè)結(jié)果的可靠性都具有至關(guān)重要的影響。根據(jù)公路樁基檢測(cè)技術(shù)類型的不同，在實(shí)際檢測(cè)工作中所采用的傳感器類型和所能夠接收的信號(hào)種類也存在很大差別，據(jù)此檢測(cè)人員可從以下幾個(gè)方面對(duì)傳感器的安裝和性能調(diào)整進(jìn)行優(yōu)化加強(qiáng)：傳感器的安裝要盡可能與待測(cè)樁基結(jié)構(gòu)的頂部，保持空間方位上的垂直關(guān)系，在安裝過(guò)程中要控制好傳感器與樁頭部位的接觸角度和接觸面積。尤其對(duì)采用高應(yīng)變檢測(cè)方法的檢測(cè)工作而言，傳感器安裝位置的精確度在一定程度上便決定了檢測(cè)結(jié)果的可靠性和有效性。采用不同核心技術(shù)的傳感器在應(yīng)用于樁基檢測(cè)時(shí)，對(duì)于一些特定的樁型能夠發(fā)揮更加良好的檢測(cè)效果，因此充分掌握并有效利用傳感器的特性才能更容易實(shí)現(xiàn)對(duì)公路樁基的高質(zhì)量檢測(cè)。同時(shí)針對(duì)空心樁和實(shí)心樁結(jié)構(gòu)的差異性問(wèn)題，在安裝相應(yīng)傳感器的過(guò)程中也要注意安裝位置是有所區(qū)別的，通常實(shí)心樁低應(yīng)變檢測(cè)傳感器的安裝位置大多處在與樁心距離2/3 處[1]。

1.3 樁周土體結(jié)構(gòu)的檢測(cè)

在公路樁基檢測(cè)過(guò)程中，由于檢測(cè)器與樁體碰撞而產(chǎn)生的應(yīng)力波，在傳遞的過(guò)程中會(huì)通過(guò)介質(zhì)接觸擴(kuò)散到樁體結(jié)構(gòu)周圍的土層中。而由于應(yīng)力波在不同介質(zhì)之間傳遞的速度及頻率均有不同，因此對(duì)于這部分應(yīng)力波信號(hào)如果不進(jìn)行科學(xué)處理，將可能影響最終檢測(cè)結(jié)果的可用性與真實(shí)性。因此，針對(duì)樁基周圍土層結(jié)構(gòu)的軟硬度分布規(guī)律以及土質(zhì)特征，需要檢測(cè)人員按照應(yīng)力波在軟土和硬土中波傳遞擴(kuò)徑變化的大小程度，對(duì)收集到的反射波信號(hào)進(jìn)行重新擬合，以此來(lái)消除應(yīng)力波經(jīng)過(guò)土體結(jié)構(gòu)時(shí)受到介質(zhì)條件限制，而對(duì)檢測(cè)結(jié)果精確度產(chǎn)生的不良影響。除此之外，為了能更加準(zhǔn)確地定義和掌握公路樁基結(jié)構(gòu)周圍土體及巖層的特征與性能，應(yīng)在樁基檢測(cè)開(kāi)始前重點(diǎn)對(duì)關(guān)鍵接觸部位的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效勘察，這樣才可以盡可能降低外部環(huán)境因素對(duì)樁基檢測(cè)工作的不良干擾。

1.4 檢測(cè)時(shí)間的設(shè)定及控制

公路工程樁基檢測(cè)總時(shí)長(zhǎng)設(shè)定以及樁基檢測(cè)間隔時(shí)間的確定，需要根據(jù)樁型、強(qiáng)度水平以及施工工藝等幾個(gè)方面因素進(jìn)行綜合考量與整體性評(píng)價(jià)。公路樁基檢測(cè)的主要內(nèi)容，應(yīng)圍繞樁基強(qiáng)度與彈性模量等關(guān)鍵信息為中心進(jìn)行；而想要獲得精確的強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果，那么就必須要在檢測(cè)過(guò)程中，嚴(yán)格控制每次檢測(cè)的時(shí)間間隔，保持良好的均勻性和一致性。另外，就公路工程樁基檢測(cè)中應(yīng)用最廣泛的混凝土灌注樁而言，其主體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的形成以及彈性模量的水平與養(yǎng)護(hù)時(shí)間的長(zhǎng)短有著必然聯(lián)系。同時(shí)，通過(guò)對(duì)樁頂進(jìn)行錘擊產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力波時(shí)，當(dāng)樁基結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及彈性模量達(dá)到檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，借助應(yīng)力波在樁體內(nèi)的傳遞過(guò)程和在擁有足夠的彈性模量條件下，才能夠產(chǎn)生反射波[2]。

1.5 檢測(cè)點(diǎn)及激振點(diǎn)的設(shè)定

由于在對(duì)公路樁基結(jié)構(gòu)進(jìn)行性能檢測(cè)時(shí)，通常采用的是錘擊碰撞樁頂產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)和誘發(fā)產(chǎn)生應(yīng)力波，然后借助傳感器將震動(dòng)轉(zhuǎn)為電信號(hào)獲取波頻、波幅等信息來(lái)計(jì)算得到相應(yīng)的檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果。在這種檢測(cè)技術(shù)體系下，檢測(cè)點(diǎn)位置的選擇將會(huì)影響到整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中的應(yīng)力分散以及震動(dòng)傳遞的效果。而激振點(diǎn)作為與檢測(cè)設(shè)備直接發(fā)生碰撞接觸的樁頂橫截面上的應(yīng)力集中點(diǎn)，與高頻干擾等現(xiàn)象的產(chǎn)生有一定的聯(lián)系，因此對(duì)于檢測(cè)人員而言明確激振點(diǎn)的位置及作用至關(guān)重要。

1.6 濾波的應(yīng)用

運(yùn)用濾波消除公路樁基性能檢測(cè)過(guò)程中，由于外部因素干擾而產(chǎn)生的不良信號(hào)以及多余的波，以此來(lái)提高對(duì)指定檢測(cè)波追蹤提取的準(zhǔn)確性。但是在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)用濾波技術(shù)消除不良干擾時(shí)，由于檢測(cè)人員沒(méi)有充分了解濾波和下限的設(shè)定問(wèn)題，最終由于實(shí)際檢測(cè)項(xiàng)目反射波波頻等參數(shù)與濾波設(shè)置應(yīng)用條件不符，而導(dǎo)致濾波沒(méi)有發(fā)揮出有效的排除干擾作用的現(xiàn)象也廣泛存在。

2 公路樁基檢測(cè)質(zhì)量控制的有效措施

2.1 加強(qiáng)聲波透射檢測(cè)法的應(yīng)用

加強(qiáng)聲波透射檢測(cè)技術(shù)利用的是聲波具有透徹性特征，并且在不同介質(zhì)中傳遞速度與反射時(shí)間等均有不同。這樣便能夠在接觸到公路樁基結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在的結(jié)構(gòu)缺陷和混凝土裂縫等問(wèn)題時(shí)，通過(guò)回彈聲波的形式被信號(hào)接收器識(shí)別出來(lái)。因此，應(yīng)用加強(qiáng)聲波透射檢測(cè)技術(shù)能夠?qū)Υ蟛糠止窐痘Y(jié)構(gòu)缺陷問(wèn)題與質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行識(shí)別，同時(shí)檢測(cè)結(jié)果也普遍具有較高的精確度和可靠性。但是在應(yīng)用聲波檢測(cè)法時(shí)，要注意在不同檢測(cè)條件下?lián)Q能器安裝位置的區(qū)別，同時(shí)也不能忽略例如地下水體等位于樁基周圍的特殊地質(zhì)情況，也會(huì)對(duì)檢測(cè)聲波的反射產(chǎn)生一定的影響。而針對(duì)這類問(wèn)題的解決方法，通常是采用檢測(cè)水平更高的數(shù)字化聲波或進(jìn)行多次復(fù)測(cè)來(lái)排除干擾[3]。

2.2 低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

應(yīng)用低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)來(lái)檢測(cè)公路樁基質(zhì)量的原理，主要是利用外部設(shè)備對(duì)樁頂?shù)奶囟z測(cè)位置進(jìn)行瞬時(shí)沖擊，通過(guò)撞擊過(guò)程中產(chǎn)生的震動(dòng)形成壓力波向樁體內(nèi)擴(kuò)散。從而當(dāng)壓力波接觸到樁基結(jié)構(gòu)內(nèi)部特殊的缺陷點(diǎn)時(shí)便會(huì)出現(xiàn)變異波和反射波，這樣依據(jù)對(duì)低應(yīng)變反射波信號(hào)的分析，便能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)公路樁基結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷位置以及尺寸等信息的定位和追蹤。因此，接收和分析反射波的信號(hào)來(lái)獲取波型變化規(guī)律，再通過(guò)繪制波型曲線來(lái)借助圖像變化，反映出樁基結(jié)構(gòu)內(nèi)部的質(zhì)量問(wèn)題和性能變化趨勢(shì)，這便是應(yīng)用低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)來(lái)獲取檢測(cè)數(shù)據(jù)和進(jìn)一步精細(xì)校對(duì)檢測(cè)結(jié)果的主要原理。通常低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用時(shí)，都不需要過(guò)多復(fù)雜的檢測(cè)儀器和機(jī)械設(shè)備進(jìn)行輔助，因此高效、廉價(jià)便成了低應(yīng)變檢測(cè)法在工程項(xiàng)目中深受歡迎的重要原因。低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，需要注意的是，要在檢測(cè)工作開(kāi)始前進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘查來(lái)了解樁體周圍的土層與巖層結(jié)構(gòu)特征，并通過(guò)對(duì)反射波波形曲線的有效擬合來(lái)排除樁周土層的干擾影響。

2.3 靜載荷試驗(yàn)法的應(yīng)用

靜載荷試驗(yàn)法主要用于測(cè)定公路樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的單樁承載力水平以及指定區(qū)域的抗壓強(qiáng)度等性能信息。靜載荷試驗(yàn)法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在于能夠非常精確地測(cè)得樁基結(jié)構(gòu)的承載強(qiáng)度、排阻性能以及在高強(qiáng)度重力負(fù)荷條件下的極限適用范圍。除此之外，靜載荷試驗(yàn)法中對(duì)于機(jī)械裝置的有效運(yùn)用，使得試驗(yàn)人員在樁基檢測(cè)過(guò)程中，對(duì)于加載到樁頂部位的重力負(fù)荷的數(shù)值，可以進(jìn)行更加精確地控制和靈活的設(shè)置。從而使得公路樁基承載力檢測(cè)結(jié)果的真實(shí)性水平能夠達(dá)到更高程度。因此，在進(jìn)行公路樁基檢測(cè)檢測(cè)過(guò)程中合理應(yīng)用靜載荷試驗(yàn)法，可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)其他檢測(cè)技術(shù)的輔助與驗(yàn)證作用，同時(shí)還能夠通過(guò)各項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)的配合大幅度提高檢測(cè)結(jié)果精確度與完整性。

2.4 多方法結(jié)合

聲波透射檢測(cè)法在樁基礎(chǔ)檢測(cè)中具有檢測(cè)速度快、精確度高等特點(diǎn)，還由于消耗成本低而在公路工程中得到廣泛的應(yīng)用。因此，將上述三種檢測(cè)方法進(jìn)行科學(xué)的結(jié)合，便可以實(shí)現(xiàn)在保障檢測(cè)成本處于合理水平的條件下進(jìn)一步提高檢測(cè)精度和檢測(cè)結(jié)果的可信度。同時(shí)，將多種檢測(cè)方法進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)結(jié)合運(yùn)用的模式，能夠更好地克服公路樁基檢測(cè)過(guò)程中，存在的惡劣環(huán)境、技術(shù)限制等因素帶來(lái)的不良影響。例如，聲波透射檢測(cè)法和低應(yīng)變檢測(cè)法的結(jié)合，能夠針對(duì)由于拌和質(zhì)量不佳而存在截?cái)嗝娣涓C現(xiàn)象嚴(yán)重、內(nèi)部松孔密集等質(zhì)量缺陷的混凝土灌注樁，制定出更加全面、合理的性能檢測(cè)方案；而靜載荷試驗(yàn)法和聲波透射檢測(cè)法的技術(shù)互補(bǔ)，則能夠從結(jié)構(gòu)分析與性能測(cè)定兩個(gè)角度，充分地將樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在負(fù)載條件下，綜合性能隨條件改變而出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)變化完整地展現(xiàn)出來(lái)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，采用更科學(xué)的檢測(cè)技術(shù)和試驗(yàn)方法的組合來(lái)獲取更加精確的檢測(cè)結(jié)果，這樣才能更好地適應(yīng)我國(guó)公路工程發(fā)展過(guò)程中建設(shè)質(zhì)量水平要求的不斷提高。檢測(cè)技術(shù)人員要重點(diǎn)掌握加強(qiáng)聲波透射檢測(cè)技術(shù)、低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)以及靜載荷試驗(yàn)法等應(yīng)用要點(diǎn)，從而能夠更好地根據(jù)公路樁基類型做出針對(duì)性的調(diào)整和優(yōu)化。