無損檢測(cè)技術(shù)在橋梁樁基檢測(cè)中的應(yīng)用研究

何 敏

(杭州市地鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司，浙江 杭州 310000)

隨著我國道路交通事業(yè)的快速發(fā)展，推動(dòng)了國內(nèi)道路橋梁工程建設(shè)的不斷發(fā)展與道路橋梁工程質(zhì)量的不斷提升。其中，工程檢測(cè)是進(jìn)行工程質(zhì)量控制的有效手段，受道路橋梁工程建設(shè)發(fā)展及其工程技術(shù)水平不斷提升的影響，進(jìn)行道路橋梁檢測(cè)應(yīng)用的技術(shù)手段也越來越多樣化，其檢測(cè)應(yīng)用的效果也越來越顯著。

1 橋梁樁基檢測(cè)的主要病害問題分析

現(xiàn)階段，我國的道路橋梁施工中，根據(jù)其受力作用不同進(jìn)行劃分，主要包含摩擦樁和端承樁等不同的樁基類型，并且隨著我國道路橋梁工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及樁基深度不斷增加，導(dǎo)致樁基施工中所應(yīng)用的技術(shù)水平及其樁基承載力也明顯提升，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)安全及其工程質(zhì)量的影響日益突出。

橋梁樁基檢測(cè)中，所存在的主要病害問題包括橋梁樁基縮徑以及離析、沉渣、接樁、夾層斷樁等。其中，橋梁樁基的縮徑問題主要表現(xiàn)為：橋梁樁基施工中，因機(jī)械設(shè)備以及施工人員、工程地層特性等原因影響，導(dǎo)致樁基成孔后進(jìn)行灌注的混凝土前樁的直徑，與原有的設(shè)計(jì)樁徑相比出現(xiàn)縮小變化，使其單樁截面積不符合橋梁樁基施工的具體要求，從而表現(xiàn)出樁基承載力不足等問題，嚴(yán)重影響了橋梁樁基的結(jié)構(gòu)安全和質(zhì)量。而橋梁樁基的離析問題則是指混凝土灌注施工期間，由于混凝土攪拌不夠均勻，導(dǎo)致混凝土凝固后的強(qiáng)度不足，因此，對(duì)橋梁樁基的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度產(chǎn)生影響，使其不符合有關(guān)技術(shù)要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。橋梁樁基檢測(cè)中存在的接樁問題主要是指進(jìn)行預(yù)制樁的接樁處理中，未能將其接頭位置進(jìn)行清理干凈、并確保焊接的質(zhì)量和效果，或者是未嚴(yán)格按照有關(guān)要求進(jìn)行冷卻處理等，都會(huì)導(dǎo)致接樁部位出現(xiàn)開裂或脫開等，對(duì)橋梁樁基質(zhì)量產(chǎn)生影響。此外，橋梁樁基的檢測(cè)中，還存在有樁基夾層以及斷樁、沉渣等問題，比如，在樁基施工期間，由于其泥漿比重較大或者是出現(xiàn)塌孔后清孔不徹底等，都會(huì)造成橋梁樁基的沉渣過厚等問題，對(duì)其樁基質(zhì)量產(chǎn)生不利影響；而橋梁樁基的夾層與斷樁等問題，則主要表現(xiàn)為樁基施工中由于施工人員的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)不足，導(dǎo)致對(duì)混凝土的施工和應(yīng)用不合理，引起混凝土灌注樁的連續(xù)性無法保證，從而發(fā)生斷樁或夾層等情況，危害橋梁樁基的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全。

2 無損檢測(cè)技術(shù)在橋梁樁基檢測(cè)中的應(yīng)用

結(jié)合上述對(duì)無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用的重要性以及橋梁樁基檢測(cè)中存在的病害問題分析，對(duì)無損檢測(cè)技術(shù)在橋梁樁基檢測(cè)中應(yīng)用，則可以從低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)與高應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)、聲波透射檢測(cè)技術(shù)、靜荷載試驗(yàn)方法等無損檢測(cè)技術(shù)在橋梁樁基檢測(cè)中的具體應(yīng)用，展開相應(yīng)的分析和論述。

首先，低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)作為一種無損檢測(cè)技術(shù)，在橋梁樁基檢測(cè)中應(yīng)用，是通過在樁頂進(jìn)行低能量的振動(dòng)荷載施加，并對(duì)樁頂振動(dòng)的速度進(jìn)行測(cè)量，然后再時(shí)域分析、頻域分析等分析開展下，對(duì)橋梁樁身的完整性進(jìn)行判斷。值得注意的是，橋梁樁基檢測(cè)中應(yīng)用的低應(yīng)變檢測(cè)方法主要包含彈性波反射以及機(jī)械阻抗等不同方法，并且這兩種方法在橋梁樁基檢測(cè)中的應(yīng)用效果均比較好。值得注意的是，上述兩種低應(yīng)變檢測(cè)方法中，彈性波反射檢測(cè)的應(yīng)用較為簡便且有效，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成對(duì)數(shù)據(jù)的分析，而機(jī)械阻抗法檢測(cè)中對(duì)機(jī)械設(shè)備以及分析方法的應(yīng)用較多，其檢測(cè)成本較高，容易受到樁基邊界以及初始條件等因素影響，其檢測(cè)結(jié)果的誤差存在可能性較大，應(yīng)引起重視。此外，采用低應(yīng)變檢測(cè)方法進(jìn)行橋梁樁基檢測(cè)中，還需要根據(jù)橋梁樁基的樁型與檢測(cè)分析對(duì)象，對(duì)其激振方式進(jìn)行合理選擇和應(yīng)用，以確保檢測(cè)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。比如，在進(jìn)行某鉆孔灌注樁橋梁的基礎(chǔ)檢測(cè)中，其中，該橋梁樁基的直徑為1.5m、樁長為60m，在應(yīng)用低應(yīng)變檢測(cè)法進(jìn)行橋梁樁基檢測(cè)中，通過對(duì)其激振方法的合理分析和選擇應(yīng)用，就可以不經(jīng)濾波處理獲取較為清晰的樁底檢測(cè)反射結(jié)果，并且對(duì)該結(jié)果的指數(shù)即使很小，也能夠通過放大后清晰呈現(xiàn)；但是，在進(jìn)行上述橋梁樁基結(jié)構(gòu)的樁身淺部缺陷檢測(cè)中，就需要選擇一些硬質(zhì)材料且重量較強(qiáng)的激振方式進(jìn)行檢測(cè)應(yīng)用，從而在檢測(cè)分析中獲取高頻脈沖波，使樁基淺部缺陷檢測(cè)結(jié)果的辨識(shí)度增加，為橋梁樁基質(zhì)量評(píng)價(jià)及控制提供可靠的支持。如圖1所示，為低應(yīng)變檢測(cè)系統(tǒng)在橋梁樁基檢測(cè)中的流程示意圖。

圖1 橋梁樁基的低應(yīng)變檢測(cè)流程示意圖

其次，高應(yīng)變檢測(cè)在橋梁樁基檢測(cè)中應(yīng)用，能夠通過重錘對(duì)樁頂?shù)臎_擊作用，在樁基四周的土塑性變形影響下，對(duì)其樁頂力以及速度等進(jìn)行檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)橋梁樁基的單樁縱向承載力以及樁身結(jié)構(gòu)完整性等判斷。當(dāng)前，我國的橋梁樁基檢測(cè)中，對(duì)高應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，主要表現(xiàn)為凱斯技術(shù)CASE以及實(shí)測(cè)曲線擬合技術(shù)等多種不同技術(shù)方法的應(yīng)用上，其中，凱斯技術(shù)CASE檢測(cè)樁基，雖然計(jì)算分析比較簡單，但容易產(chǎn)生物產(chǎn)問題，并且其參數(shù)選用上對(duì)經(jīng)驗(yàn)要求比較高，具有一定的動(dòng)靜對(duì)比試驗(yàn)處理局限性，需要通過對(duì)該技術(shù)基礎(chǔ)上的樁模型與土模型完善，采用實(shí)測(cè)曲線擬合技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)分析。

此外，聲波透射檢測(cè)技術(shù)在橋梁樁基檢測(cè)中應(yīng)用，能夠利用超聲波在混凝土中的穿透檢測(cè)，以根據(jù)聲時(shí)、波幅、波形等參數(shù)變化，進(jìn)行樁基混凝土質(zhì)量分析和判斷。采用超聲波透射檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行橋梁樁基檢測(cè)中，還能夠根據(jù)超聲波在混凝土中的透射聲速變化，對(duì)其離散情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以分析混凝土的均勻性等級(jí)等。需要注意的是，進(jìn)行橋梁樁基的實(shí)際檢測(cè)與分析中，需要將換能器放置在聲測(cè)管中并保持一定的距離，然后進(jìn)行同步的上升/下降處理，以根據(jù)栓徐進(jìn)行不同測(cè)點(diǎn)的聲時(shí)、波幅等參數(shù)測(cè)定；對(duì)平行檢測(cè)過程中數(shù)據(jù)不正常的情況，需要通過減小間距或者是通過斜測(cè)等方式進(jìn)行檢測(cè)處理，以確保其檢測(cè)質(zhì)量和效果。比如，采用聲波透射法進(jìn)行橋梁樁基檢測(cè)應(yīng)用中，對(duì)聲測(cè)管的安裝，根據(jù)其材質(zhì)剛度與強(qiáng)度均比較高的實(shí)際情況，就需要在具體安裝中采用絲扣連接，或者使采用套管進(jìn)行焊接，以對(duì)檢測(cè)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行保障。

最后，靜荷載試驗(yàn)方法在橋梁樁基檢測(cè)中應(yīng)用，能夠?qū)螛冻休d力進(jìn)行明確，其中，現(xiàn)階段對(duì)橋梁樁基的新型承載力檢測(cè)試驗(yàn)，就可以在靜荷載試驗(yàn)分析基礎(chǔ)上進(jìn)行，并且在實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)分析結(jié)果保障上，具有較好的作用和效果。此外，橋梁樁基檢測(cè)中應(yīng)用的靜荷載試驗(yàn)方法主要包含單樁縱向抗壓以及荷載試驗(yàn)、抗撥等，在具體試驗(yàn)分析中，則可以通過貫入速率或者是循環(huán)卸載、終極荷載維持等方法開展試驗(yàn)和分析，其中，以終極荷載維持在各種方法中的應(yīng)用最多。

3 結(jié) 語

總之，對(duì)無損檢測(cè)技術(shù)在橋梁樁基檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行研究，有利于促進(jìn)橋梁樁基中存在的病害問題被及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決，從而對(duì)橋梁樁基的結(jié)構(gòu)質(zhì)量和安全進(jìn)行保障，促進(jìn)我國道路橋梁工程的整體質(zhì)量提升，具有十分積極的作用和意義。