橋梁樁基檢測技術(shù)分析

王 晨

（湖北交通工程檢測中心有限公司，湖北武漢 430200）

樁基工程是地下隱蔽工程，樁基工程的質(zhì)量受到施工工藝、施工人員經(jīng)驗與專業(yè)水平、樁土相互作用、基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)設(shè)計以及巖土工程質(zhì)量等在內(nèi)的多種因素的影響。隱蔽工程具有隱蔽性高、發(fā)生質(zhì)量隱患時難以檢測的特點，樁基工程出現(xiàn)質(zhì)量問題時處理難度較大，因此檢測橋梁樁基結(jié)構(gòu)的完整性是一項非常重要的工作[1]。本文對當前常用的橋梁樁基檢測技術(shù)進行分析對比。

1 鉆孔取芯法

使用鉆孔機抽取樁身的芯樣，對芯樣進行分析，判斷持力層情況、樁底沉渣厚度、局部缺陷情況、混凝土強度、樁基長度等，檢測結(jié)果準確，但屬于有損檢測，且只能準確評估小范圍的樁基質(zhì)量，因此只適用于無損檢測結(jié)果的驗證。

2 無損檢測方法

2.1 靜載試驗法

樁基工程中確定單樁豎向承載力非常重要。靜載試驗法可以對單樁豎向承載力進行檢測，對樁頂施加一定的荷載，對此過程中樁間土的作用進行分析，判斷相應(yīng)曲線的特征，對成樁性能進行評估[1]。樁基的施工環(huán)境惡劣、承載力大、檢測費用高、時間長，配套工作比較煩瑣，因此較少使用這一方法。

2.2 低應(yīng)變動測法

（1）概述。

低應(yīng)變動測法的特點在于容易操作，可以在較短時間內(nèi)完成檢測。在檢測過程中，波形對檢測結(jié)果具有直接影響，因此檢測工作的重點在于獲取良好的波形，才能對樁身完整性進行分析。

（2）適用條件。

低應(yīng)變動測法實測過程中，樁側(cè)土的阻力，尤其是動土的阻力會對應(yīng)力波的傳播造成極大影響，例如可產(chǎn)生土阻力波，對缺陷反射波的幅值造成影響，還可以引起應(yīng)力波出現(xiàn)迅速衰減，具有一定局限性。根據(jù)實測經(jīng)驗，低應(yīng)變動測法適用于樁基直徑不超過1.8 m、樁長介于5～50 m的樁基檢測。也有低應(yīng)變動測法應(yīng)用于樁長超過50 m的樁檢測的經(jīng)驗，但考慮橋梁樁基的承載力要求較高，多為低應(yīng)變反射信號，地質(zhì)出現(xiàn)變化時容易出現(xiàn)較大變化，對深部缺陷及局部缺陷不夠敏感等，因此不建議應(yīng)用于超出這一范圍的樁基檢測。

（3）技術(shù)要點。

低應(yīng)變動測法的測試系統(tǒng)包括打印機、力錘、傳感器以及信號采集儀等，信號采集儀可以與計算機聯(lián)合，也可以先完成測試再連接電腦處理信號。信號采集儀主要使用16位或12位的A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)具有過硬的處理技術(shù)，避免出現(xiàn)問題，影響檢測結(jié)果的準確性。采樣頻率應(yīng)超過截止頻率的2.5倍，盡量控制干擾信號，避免對檢測結(jié)果造成影響，不使用交流電，選擇直流電源。針對傳感器的選擇，首先選擇內(nèi)裝放大式加速度計，加速度計的頻響范圍寬，具有良好的零漂性能以及低頻響應(yīng)。謹慎使用高阻尼速度傳感器及普通速度計，尤其是對大樁、長樁進行測量時，應(yīng)盡量避免使用[2]。

低應(yīng)變動測法測量的重點在于獲得高質(zhì)量的信號，為了保證獲得信號的質(zhì)量，應(yīng)從選擇測試點、選擇錘擊點、安裝傳感器以及采集信號四個方面著手。①選擇測試點時應(yīng)根據(jù)測試信號的情況、樁徑的差異確定，樁徑超過120 cm，測試點數(shù)量為3～4個，測試點與鋼筋籠的距離應(yīng)超過10 cm，測試點均勻分布于四周以及樁中心，打磨測試點以確保樁頭與傳感器的連接效果。②選擇錘擊點時無須考慮樁徑大小，錘擊點與傳感器的距離需要控制在20～30 cm，距離過遠時會對橫波造成影響，引起波形震蕩，距離過近會引起傳感器受到過多沖擊力的影響。無須打磨錘擊點，進行打磨時增加橡膠墊以免引起波形震蕩而對檢測結(jié)果造成影響。③對傳感器進行安裝時，應(yīng)根據(jù)不同的天氣特點選擇不同的物體來進行粘貼。橡皮泥、黃油等都是比較常用的粘貼物，如果使用橡皮泥，需要保證樁頭不能存在積水，足夠干燥，確保粘貼效果理想。溫度較低時，選擇黃油來進行粘貼，嚴格控制粘貼層的厚度，避免造成實測信號失真。④采集信號時要盡可能多，多點觀察不同激振情況，分析波形是否一致，從而確保無漏測，確保波形真實。

完成實測后進行波形分析，分析波形前了解相關(guān)信息，包括樁基施工方法、持力層情況、樁位地質(zhì)情況等。重視對反射信號的分析，樁基層長度較長，但多為嵌巖，因此放大樁底反射信號后難以準確判斷。①樁底持力層軟弱，為軟弱石灰?guī)r或者泥巖，由于巖質(zhì)比較軟，嵌巖信號或反射信號不明顯，會對判斷樁底信號造成不良影響，可以通過實際抽芯對比得到結(jié)論；②樁基進入基巖過多；③樁身穿透溶洞。

實際檢測過程中會遇到較多特殊情況，要求對波形進行仔細分析，認真對比。對缺陷下定義時應(yīng)謹慎，低應(yīng)變動測法難以區(qū)分嵌巖、地質(zhì)變化以及擴孔等，難以區(qū)別局部混凝土離析、膠結(jié)差、縮頸等，只能粗略定性信號，因此應(yīng)謹慎處理結(jié)論，如大小、缺陷類型、混凝土強度以及承載力等。

2.3 高應(yīng)變動測法

高應(yīng)變動測法用于檢測單樁的豎向承載力以及樁基樁身的完整性，采用單樁豎向承載力1%以上或樁身重量10%以上的重錘，通過自由落體的形式擊打樁頂，采集相關(guān)動力系數(shù)并使用程序計算，經(jīng)過計算確定樁身的相關(guān)性能參數(shù)。

經(jīng)過大量研究證實，高應(yīng)變動測法的應(yīng)用能夠有效控制誤差，且與靜載試驗法相比，檢測費用大幅度降低，因此受到建設(shè)各方的認可，但檢測比較麻煩，因此使用較少。高應(yīng)變動測法的檢測結(jié)果在驗證其他檢測方法以及樁基設(shè)計等方面，均具有一定應(yīng)用價值。

2.4 聲波透射法

（1）概述。

將若干根聲測管預(yù)埋于樁內(nèi)，進行混凝土的灌注，將聲測管作為通道，經(jīng)探頭發(fā)射、接收超聲脈沖，采用超聲探測儀對超聲脈沖穿過橫截面時的聲參數(shù)進行測定，對測值進行波形判斷或數(shù)據(jù)判斷等處理，判斷混凝土是否存在缺陷。存在缺陷時可以幫助了解缺陷的具體情況，同時提供混凝土的強度等級以及混凝土均勻指標等。

（2）適用條件。

橋梁樁基的直徑通常不超過300 cm，聲波透射大多可達1 000 cm，所以聲波透射法具有較強的適用性，適用于樁徑超過60 cm的檢測，但聲波透射法只能檢測埋設(shè)了聲測管范圍內(nèi)的混凝土完整情況，無法檢測擴孔部分、持力層等。

（3）技術(shù)要點。

聲波透射法的主要設(shè)備包括探頭升降裝置、超聲檢測儀、數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)系統(tǒng)等。橋梁樁基的直徑不超過1 m時，埋設(shè)聲測管1根，測量1組數(shù)據(jù)；直徑介于1.2～2 m時，埋設(shè)聲測管的數(shù)量2根，測量4組數(shù)據(jù)；直徑超過2m時埋設(shè)3根，測量6組數(shù)據(jù)。人工放線檢測可從頂部向底部或從底部向頂部進行檢測，采用評測法，控制測定間距50～100 cm。處于樁身的缺陷位置時，可以使用扇形測法或者斜測法明確缺陷的大小以及位置[3]。

判斷缺陷時，應(yīng)確保測量的波幅值及聲時值足夠，數(shù)據(jù)量滿足要求后，可以繪制波幅、速度-深度曲線或聲時-深度曲線，根據(jù)曲線進行判斷。聲場陰影區(qū)重疊法以及數(shù)值判定法都是當前常用的缺陷判斷方法。

概率法要求糾偏并修正所有數(shù)據(jù)，數(shù)值判據(jù)法的多因素分析綜合判斷頻率、波幅以及聲速三項參數(shù)，但由于實測較少檢測頻率，所以使用較少。檢測橋梁樁基時主要應(yīng)用PSD判據(jù)法，這種方法對缺陷敏感性高，但基本不反映由于混凝土不均勻或者聲測管不平行引起的聲時變化。

新型儀器無須人工計算，可實現(xiàn)PSD判據(jù)自動計算，但需要結(jié)合實際情況，人工計算臨界判據(jù)值。檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)缺陷時，應(yīng)根據(jù)缺陷類型進行相應(yīng)的計算，可通過實測數(shù)據(jù)統(tǒng)計強度指標以及混凝土的均勻性。

3 結(jié)合實際情況合理選擇檢測技術(shù)

對橋梁樁基進行普檢時，主要使用鉆孔取芯法、聲波透射法以及低應(yīng)變動測法等，各種方法受到自身的理論架設(shè)以及各種因素的影響，均有一定局限性，因此實際測量時要充分利用不同方法的優(yōu)勢來解決實際問題。

條件允許進行低應(yīng)變動測法時，應(yīng)盡可能使用低應(yīng)變動檢測；處于動測法的范圍之外，且處于諸如溶洞地區(qū)等地質(zhì)條件復(fù)雜的區(qū)域時，或?qū)χ鞫諛痘蛘咧匾糠值臉痘M行檢測時，適宜采用聲波透射法；動測檢測發(fā)現(xiàn)持力層不滿足要求或樁基施工存在沉渣時，可以采用低應(yīng)變動測法校核；動測法受到沉渣、樁底持力層等因素影響而難以判斷時，應(yīng)用鉆孔取芯法校核。取芯時如果發(fā)現(xiàn)持力層稍差，難以通過加固處理解決問題，或多個樁基有局部缺陷時，可應(yīng)用高應(yīng)變動測法檢驗承載力。

對各種墩、樁、樁墻結(jié)構(gòu)進行完整性檢測時，通常都是使用的高、低應(yīng)變動力試樁法進行檢測；樁直徑比較大時，采用鉆芯法或者聲波透射法較為合理。對石灰樁、碎石樁等進行檢測時，可以使用靜載荷試驗的方法，也可以使用靜力觸探的方法，分別檢測土、樁，了解復(fù)合地基的承載力。對低標號混凝土樁、CFG樁、水泥土樁進行檢測時，可以通過靜載荷試驗了解豎向承載力。

4 結(jié)語

社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，對橋梁等交通設(shè)施建設(shè)的要求也不斷提高，橋梁樁基礎(chǔ)是橋梁工程的重要部分，其質(zhì)量的優(yōu)劣決定著橋梁的性能。近年來，樁基礎(chǔ)在高層建筑和鐵路建設(shè)中廣泛使用，隨著建設(shè)單位對工程質(zhì)量要求的提高，基樁檢測技術(shù)將發(fā)揮越來越重要的作用。