高速公路橋梁樁基檢測技術(shù)的應(yīng)用

李萌

摘 要：橋梁樁基工程受到地質(zhì)條件、施工技術(shù)和天氣情況等影響，對樁基的質(zhì)量和橋梁結(jié)構(gòu)可能會有所損害。樁基是高速公路橋梁中的重要支撐構(gòu)件，其質(zhì)量的好壞與整個(gè)高速橋梁的安全運(yùn)行息息相關(guān)。加強(qiáng)橋梁樁基的檢測，保證橋梁樁基質(zhì)量十分必要。文中從高速公路橋梁樁基質(zhì)量分類入手，深入探究了高速公路橋梁樁基檢測技術(shù)，以期摸清公路橋梁樁基質(zhì)量情況，保障質(zhì)量安全。

關(guān)鍵詞：高速公路;橋梁;樁基檢測技術(shù)

中圖分類號：U443.15 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

樁基是高速公路橋梁的主要承重部位，一方面關(guān)系到整個(gè)橋梁的整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量，另一方面也與橋梁的使用年限息息相關(guān)。因此，必須依托先進(jìn)的公路橋梁樁基檢測技術(shù)或方案，制定科學(xué)合理的檢測計(jì)劃，并運(yùn)用到實(shí)際檢測中，摸清橋梁樁基質(zhì)量情況，根據(jù)其存在的問題采取相應(yīng)的措施，以保障公路橋梁的質(zhì)量。

1 高速公路橋梁樁基質(zhì)量分類

（1）缺陷樁。缺陷樁的動態(tài)測量波形存在較為明顯的不規(guī)則反射，與樁身的縮孔、裂縫、夾泥等缺陷相對應(yīng)，無法滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，因此，影響到橋梁基樁的承載能力，存在安全隱患。針對缺陷樁的修復(fù)處理，需要設(shè)計(jì)單位復(fù)核單樁承載力，并根據(jù)實(shí)際情況提出能否使用的建議[1]。

（2）嚴(yán)重缺陷樁。這類樁基動力測試波形畸變嚴(yán)重。由于混凝土材料的嚴(yán)重離析，該類樁存在明顯的斷樁、夾泥、嚴(yán)重縮徑等問題，無法作為高速公路橋梁的基礎(chǔ)，需要相關(guān)工作人員采取措施進(jìn)行嚴(yán)格的技術(shù)處理。只有確保其支撐能力和承載能力滿足標(biāo)準(zhǔn)或要求后方可使用。在高速公路橋梁樁基中，完整樁動態(tài)測量波形衰減規(guī)律、樁身狀況良好，樁長滿足相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，波速正常，樁基設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度達(dá)到橋梁標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。一般來說，單純擴(kuò)徑的樁屬于完整樁這類。

（3）基本完整樁。在高速公路橋梁樁基中，基本完整樁的樁基變形小，樁底反射清晰，樁身存在一定的小缺陷，有輕微的折減和部分離析的現(xiàn)象。一般而言，不會嚴(yán)重影響單樁的縱向承載力和橫向剪力。樁基樁身混凝土波速正常，能滿足混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求[2]。

2 高速公路橋梁樁基檢測的主要病害問題分析

現(xiàn)階段，我國的高速公路橋梁施工中，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，對橋梁結(jié)構(gòu)安全及其工程質(zhì)量的影響日益突出。

高速公路橋梁樁基檢測中，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)。

高速公路橋梁樁基檢測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，都會導(dǎo)致接樁部位出現(xiàn)開裂或脫開等，對橋梁樁基質(zhì)量產(chǎn)生影響。此外，橋梁樁基的檢測中，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，都會造成橋梁樁基的沉渣過厚等問題，對其樁基質(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。

3 高速公路橋梁樁基檢測技術(shù)應(yīng)用

（1）聲波透射法檢測法。采用數(shù)字非金屬聲波測試儀[如武漢巖海RS—ST06D（S）]。正式檢測前，需錄入被檢樁基的相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)（如工程名稱、墩臺編號、樁基編號、樁基混凝土等級等），設(shè)定好測點(diǎn)間距。檢測時(shí)，測定樁長，采用平測法對全樁各個(gè)檢測剖面的樁身混凝土質(zhì)量進(jìn)行普查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)聲學(xué)參數(shù)出現(xiàn)異常部位時(shí)，采用加密平測、斜測或扇形掃測等細(xì)測方法進(jìn)行驗(yàn)證檢測[3];必要時(shí)可鉆芯取樣、試壓予以驗(yàn)證。平測法、斜測法、扇形掃測法的具體步驟如下：

1）平測法是鐵路橋梁樁基檢測的常規(guī)方法。平測法檢測樁基發(fā)現(xiàn)聲學(xué)參數(shù)存在異常測點(diǎn)時(shí)，應(yīng)采用斜測法或扇形掃測法對異常測點(diǎn)進(jìn)行加密測試，以便準(zhǔn)確確定異常部位的范圍，從而為樁身完整性判定提供可靠依據(jù)。平測基本方法：先將發(fā)射、接收換能器分別置于1、2聲測管的管底并保持相同標(biāo)高，然后按設(shè)定好的測點(diǎn)間距，自下而上將發(fā)射、接收換能器以相同的步長（一般采用200 mm），勻速、平穩(wěn)地向上提升（此時(shí)聲波檢測儀始終處于開機(jī)狀態(tài)），在提升過程中主機(jī)相關(guān)系統(tǒng)自動讀取步長、聲時(shí)、波幅、主頻、縱速等測試參數(shù)，自動記錄各測點(diǎn)的聲波信號，形成聲時(shí)、波幅曲線及波列圖等。根據(jù)近些年來開展鐵路橋梁樁基檢測的經(jīng)驗(yàn)看，在各種檢測參數(shù)中波列圖、縱速最為關(guān)鍵。一般情況下，根據(jù)波列圖、縱速即可判定樁身混凝土的缺陷類別（如離析、夾泥、沉渣、斷樁等）。

2）斜測法是驗(yàn)證檢測的主要方法。斜測時(shí)應(yīng)采取兩種不同的方式進(jìn)行（不宜采用單一的斜測法驗(yàn)證檢測）：第一，發(fā)射換能器比接收換能器位置高一個(gè)步長，且位于可疑點(diǎn)下方0.5r以上的距離（r為樁基半徑），此時(shí)接收換能器終止點(diǎn)位置應(yīng)位于可疑點(diǎn)頂部0.5r以上的距離;第二，發(fā)射換能器比接收換能器的位置應(yīng)低于一個(gè)步長，此時(shí)接收換能器應(yīng)位于可疑點(diǎn)下方0.5r以上的距離，發(fā)射換能器終止點(diǎn)位置應(yīng)位于可疑點(diǎn)頂部0.5r以上的距離。斜測法驗(yàn)證檢測時(shí)，步長應(yīng)≤100 mm，提升發(fā)射、接收換能器時(shí)，應(yīng)勻速、平穩(wěn)保持同步。每一缺陷部位驗(yàn)證檢測次數(shù)應(yīng)≥2。斜測時(shí)，發(fā)射、接收換能器中心連線與水平面夾角宜按300°～400°范圍掌握，不宜過大。

3）扇形掃測驗(yàn)證檢測也可采用扇形掃測的方式進(jìn)行。扇形掃測是將一個(gè)換能器置于某一高程不動，而將另一換能器逐點(diǎn)移動，使測線呈扇形分布。扇形掃測試時(shí)，各測點(diǎn)測距可不盡相同，各測點(diǎn)波幅不宜相互比較，應(yīng)注意根據(jù)相鄰點(diǎn)測值的突變對某測點(diǎn)測線進(jìn)行分析，缺陷判定主要依據(jù)應(yīng)是縱速大小及聲波信號衰減程度。缺陷位于樁底部位，難以扇形掃測時(shí)，也可采取加密平測法予以驗(yàn)證檢測，此時(shí)測點(diǎn)步距應(yīng)≤100 mm[4]。

（2）低應(yīng)變檢測法。樁基動測技術(shù)應(yīng)用時(shí)，應(yīng)力波理論是重要的理論基礎(chǔ)，這一理論最早誕生于20世紀(jì)初期，其出現(xiàn)的最初階段主要是為進(jìn)行樁基結(jié)構(gòu)完整性的檢測。隨著技術(shù)的逐步發(fā)展與應(yīng)用，很多專家學(xué)者在應(yīng)力波理論的基礎(chǔ)上，逐步吸收借鑒了國外很多的動測技術(shù)知識，并針對不同類型的公路、橋梁工程樁基具體情況，在現(xiàn)有的動測技術(shù)與樁基檢測技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行了一定的擴(kuò)展，促進(jìn)了我國低應(yīng)變檢測技術(shù)的發(fā)展。在當(dāng)前的公路橋梁樁基工程中，低應(yīng)變檢測法同樣是一種有效的檢測方法，其在具體的檢測過程中，技術(shù)原理主要體現(xiàn)在：樁頂在受到一定沖擊后，樁身與樁底都會在此沖擊作用下發(fā)生明顯的振動，而此振動將會從樁底向樁身產(chǎn)生一定的應(yīng)力波，當(dāng)反射波傳遞回樁頂?shù)臅r(shí)候，在樁頂?shù)膫鞲衅鲿邮盏竭@種反射信號，進(jìn)而形成動態(tài)波形，根據(jù)該反射波的具體情況，相關(guān)人員即可進(jìn)行樁基質(zhì)量問題的判定與分析。

（3）鉆芯檢測法。公路橋梁樁基檢測方面，鉆芯檢測法也最為常用，該檢測技術(shù)是在保持公路橋梁樁基結(jié)構(gòu)完整性的前提下開展的，能有效避免傳統(tǒng)檢測方式對樁基的破壞。在具體應(yīng)用過程中，鉆芯檢測法實(shí)現(xiàn)了對人造金剛石鉆頭與鉆石探頭的應(yīng)用，能使專業(yè)檢測人員在應(yīng)用該種檢測技術(shù)時(shí)充分掌握樁基的質(zhì)量缺陷，這種檢測方式的精確性相對較高。在鉆芯檢測法應(yīng)用過程中，樁基材料強(qiáng)度、沉積物厚度、混凝土土樁的長度等都可經(jīng)由此種方式獲得。一般情況下，在此種檢測方式的應(yīng)用過程中，如果要抽取混凝土土樁內(nèi)部的物質(zhì)，需利用單動雙管的鉆具或者金剛鉆頭，以保障抽取芯樣的完整性與準(zhǔn)確性。當(dāng)芯樣抽取結(jié)束后，需根據(jù)從上到下的順序排列芯樣。

（4）高應(yīng)變檢測法。高應(yīng)變檢測法同樣是公路橋梁樁基檢測時(shí)最為常用的一種檢測方式，這種檢測方式在具體的應(yīng)用過程中，主要是使用動測法進(jìn)行樁基最大承載能力的判定，根據(jù)所獲得的檢測結(jié)果來分析樁基結(jié)構(gòu)是否完整與可靠。但是，高應(yīng)變檢測法的應(yīng)用有一定的條件限制，只有當(dāng)樁底土出現(xiàn)了明顯的塑性變形情況、樁基受到打擊以后樁頂荷載出現(xiàn)一定位移的情況下，這種檢測方式才能獲得更為精確的檢測數(shù)據(jù)。高應(yīng)變檢測法正是在這一條件下應(yīng)用的，具體應(yīng)用時(shí)，對樁頂施加一定的重?fù)?，使樁身下部受到其影響，而在此條件下，樁基與土壤之間會出現(xiàn)明顯的位移，進(jìn)而根據(jù)此位移大小判定樁基的承載能力。

（5）靜荷載試驗(yàn)法。該方法在橋梁樁基檢測中應(yīng)用，能夠?qū)螛冻休d力進(jìn)行明確，其中，現(xiàn)階段對橋梁樁基的新型承載力檢測試驗(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。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著社會的日益發(fā)展，當(dāng)前各種檢測技術(shù)被廣泛運(yùn)用到高速公路橋梁樁基質(zhì)量檢測中并獲得良好的成效。因此，我們要充分了解各種檢測技術(shù)的優(yōu)勢和劣勢，根據(jù)實(shí)際情況，采取針對性的措施，合理利用相關(guān)檢測技術(shù)，提升樁基檢測精準(zhǔn)性，確保公路橋梁的安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃原，廖輝煌.公路橋梁樁基檢測中無損檢測技術(shù)的應(yīng)用思路[J].交通世界（運(yùn)輸車輛），2019（8）：110-111.

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[4]魏紅志.無損檢測技術(shù)在橋梁樁基檢測中的應(yīng)用[J].建筑建材裝飾，2018（6）：59.