無損檢測技術在橋梁樁基檢測中的應用研究

閆正論

中化地質礦山總局河南地質勘查院

無損檢測技術在橋梁樁基檢測中的應用研究

閆正論

中化地質礦山總局河南地質勘查院

橋梁工程樁基的施的質量直接關系到整個結構的質量與安全，而無損檢測技術能直接檢測到樁基是否有氣孔、裂紋等質量問題，以及施工工藝是否達到工程要求，從而有效地節約檢測成本。

無損檢測技術；橋梁樁基檢測；應用

1.無損檢測技術的原理和優點

目前，無損檢測技術已被廣泛應用到建筑工程質量檢測中，其原理是利用光線、射線等傳播的物理特性檢測工程或者構件，找到具體的質量缺陷。無損檢測技術與傳統橋梁樁基檢測技術相比，優勢如下：（1）在不會破壞樁基結構構件的使用及受力能力的條件下檢測質量；（2）擁有先進的檢測設備，且檢測方便、快捷、高效；（3）可以檢查混凝土內部結構是否有開裂、鋼筋銹蝕等問題；（4）檢測橋梁是否承受超長荷載；（5）檢測地震、洪水等嚴重自然災害對橋梁結構的破壞情況等。

2.無損檢測技術在橋梁樁基檢測中的應用

2.1 高應變法

高應變法的檢測原理主要是利用大小為單樁極限承載力1%鑄鋼或者是重錘，在與樁基的頂部有2.5m的高度處自由的下落，給樁基的頂部以豎向的沖擊力，致使樁基與土體之產生一定大小的相對位移，樁基的側向阻力與樁尖的土體的阻力得到相應的發揮，然后在用儀器樁基的頂部接收信號，根據接收的信號進行評判樁基的承載力是否符合樁基規范的要求。此外，還可以檢測樁基是否完整。

某住宅樓工程采用旋挖成孔灌注樁。其中1-W18#樁樁徑為1100mm，樁長為36.8m，樁端持力層為微風化硅質巖，樁身混凝土設計強度為C35，單樁設計承載力特征值為8000kN。地質情況如下：0～18.4m為第四系土層；18.4～34.5m為強風化硅質巖，塊狀，原巖結構清晰，半巖半土狀；34.5～40.2m為微風化硅質巖，巖芯以柱狀為主，夾少量塊狀，巖質堅硬。測試錘重為38t。該樁采用曲線擬合法計算的動測承載力為16829kN，其中樁側摩阻力11598kN，端承力為5231kN，樁身完整性系數BAT為83%，在14.0m左右有輕微缺陷，貫入度為2.6mm，滿足設計要求。

2.2 低應變法

低應變法檢測的主要原理是在樁基的頂部得到一瞬間的擊震力作用下時，在樁頂產生沿樁身向下的縱向振動的應力波，當應力波在向下傳播途中，如果與變異波相遇到，則會阻抗應力波繼續向下傳播，且應力波會產生反射與透射現象，當反射波傳輸到樁基的頂部時被安裝在樁基樁頂的傳感器設備接收，這樣就可以得到相應的動態波形，然后儀器對反射波進行采集記錄，根據反射回來收集到的應力波的基本特性，就可以判斷樁基的質量。

某商住樓工程樁基礎為沖孔灌注樁。其中168#樁樁徑為1000mm，樁長為27.60m，樁端持力層為微風化石灰巖，樁身混凝土設計強度為C30，單樁設計承載力特征值為3700kN。地質情況如下：0～1.2m為填土，主要由粉質粘土組成；1.2～3.3m為中砂；3.3～10.7m為粘土；10.7～12.4m為粗砂；12.4～25.3m為粉質粘土；25.3～30.6m為微風化石灰巖，巖芯多呈長柱狀，巖質新鮮。測試錘重為20t。168#樁的低應變實測曲線分別見圖1。

圖1 168#樁低應變實測曲線

低應變曲線則顯示在2.5m左右存在缺陷，但樁底沒有明顯的入巖反應。

2.3 聲波無損檢測技術

超聲波法無損檢測技術是基于物理基礎的檢測方法，屬于彈性波測試中的一種。檢測理論主要是根據聲波在固體介質之間的彈性傳播速度。利用超聲波對橋梁樁基進行無損檢測已經有了很長時間的歷史，而聲波透射法是在近幾年才發展起來的無損檢測技術，可以利用聲波透射對樁基進行直接檢測。利用聲波透射法對橋梁樁基進行無損檢測時，需要在樁基內部預埋檢測管道，這樣就可以利用檢測儀器直接對樁基進行發聲，聲波穿透樁基并另一側的接收裝置接收，再利用儀器對接收到的聲波信號進行判斷。判斷聲波傳播時間、傳播幅值、傳播頻率等等，有效的判斷出樁基內部是否存在缺陷以及完整程度等等。在對超聲波的傳播速度進行分析時，如果接收儀器得到的傳播速度比超聲波的臨界聲速要低，這也就表明了該樁基內存在質量缺陷，導致聲波沒有受到介質影響就傳播出去。如果檢測面的多個測點都產生了聲速值比臨界聲速值低的情況，并且聲速值低的離散型比較小，那可以直接判定為該橋梁樁基存在質量缺陷。在對樁基超聲波波幅進行分析時，需要選取承載結構中經常受力的部位進行波幅分析，如果測量得出的波幅值低于標準臨界值，那表明測量區域存在疑似質量缺陷問題。這就需要更換測量位置對受力部位進行多次測量，最終得出結果全部比臨界波幅值低，則表明一定存在質量缺陷。

某橋梁工程在基樁施工前，考慮樁徑大小預埋4個聲測管作為超聲波發射與接收裝置的工作通道。測試時每2根聲測管為一組，即A和C為一組，B和D為一組，在檢測時將聲測管內注滿清水，充分利用水在聲波傳輸過程中的耦合作用，超聲脈沖信號從任意一根聲測管中的換能器發射出去，由另一根聲測管中的換能器接收聲波信號，測定波速、波幅等相關參數并采集記錄在儀器中儲存。眾所周知，超聲波傳播速度不僅與樁體本身彈性模量等性質有關，也與樁體內部混凝土的結構特征等因素有關。由表2可知，樁體波速臨界值為5.359km/s，在圖2中表現為豎直加粗的黑色虛線，其樁體各深度平均波速值為5.671km/s，檢測波速變化曲線為波速臨界線右側的黑色折線。在樁身－2.4m和－5.0m深度處的波速變化幅度較大且稍稍低于利用概率法計算出的波速臨界值，可以大致判定該范圍內樁體對應的混凝土材料密實度勉強滿足要求，施工過程中的灌注混凝土環節存在小問題。

結束語

無損檢測技術能夠檢測樁基質量基本情況以及是否符合工程規范標準，進而能夠有效預防因缺陷導致樁基部位帶來樁基質量的下降，從而提高整個橋梁的質量。所以，需要加強樁基的檢測，并研究新技術，從而提高橋梁的建設質量。

[1]徐俊,徐林,李博.無損檢測技術在建筑工程檢測中的應用分析[J].同行,2016,11:65.

[2]冀曉梅.橋梁樁基專項檢測技術探討[J].黑龍江交通科技,2016, 05:145-146.