高速公路橋梁樁基檢測技術的應用

李萌

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

關鍵詞：高速公路;橋梁;樁基檢測技術

中圖分類號：U443.15 文獻標識碼：A

0 引言

樁基是高速公路橋梁的主要承重部位，一方面關系到整個橋梁的整體結構質量，另一方面也與橋梁的使用年限息息相關。因此，必須依托先進的公路橋梁樁基檢測技術或方案，制定科學合理的檢測計劃，并運用到實際檢測中，摸清橋梁樁基質量情況，根據(jù)其存在的問題采取相應的措施，以保障公路橋梁的質量。

1 高速公路橋梁樁基質量分類

（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，無法滿足相關標準和要求，因此，影響到橋梁基樁的承載能力，存在安全隱患。針對缺陷樁的修復處理，需要設計單位復核單樁承載力，并根據(jù)實際情況提出能否使用的建議[1]。

（2）嚴重缺陷樁。這類樁基動力測試波形畸變嚴重。由于混凝土材料的嚴重離析，該類樁存在明顯的斷樁、夾泥、嚴重縮徑等問題，無法作為高速公路橋梁的基礎，需要相關工作人員采取措施進行嚴格的技術處理。只有確保其支撐能力和承載能力滿足標準或要求后方可使用。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，樁長滿足相關規(guī)范標準，波速正常，樁基設計混凝土強度達到橋梁標準規(guī)范要求。一般來說，單純擴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，能滿足混凝土設計標準和要求[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)模的不斷擴大以及樁基深度不斷增加，導致樁基施工中所應用的技術水平及其樁基承載力也明顯提升，對橋梁結構安全及其工程質量的影響日益突出。

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，因機械設備以及施工人員、工程地層特性等原因影響，導致樁基成孔后進行灌注的混凝土前樁的直徑，與原有的設計樁徑相比出現(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，嚴重影響了橋梁樁基的結構安全和質量。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，導致混凝土凝固后的強度不足，因此，對橋梁樁基的結構強度產(chǎn)生影響，使其不符合有關技術要求和質量標準。

高速公路橋梁樁基檢測中存在的接樁問題主要是指進行預制樁的接樁處理中，未能將其接頭位置進行清理干凈、并確保焊接的質量和效果，或者是未嚴格按照有關要求進行冷卻處理等，都會導致接樁部位出現(xiàn)開裂或脫開等，對橋梁樁基質量產(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和經(jīng)驗不足，導致對混凝土的施工和應用不合理，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，危害橋梁樁基的質量和結構安全。

3 高速公路橋梁樁基檢測技術應用

（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設計參數(shù)（如工程名稱、墩臺編號、樁基編號、樁基混凝土等級等），設定好測點間距。檢測時，測定樁長，采用平測法對全樁各個檢測剖面的樁身混凝土質量進行普查，當發(fā)現(xiàn)聲學參數(shù)出現(xiàn)異常部位時，采用加密平測、斜測或扇形掃測等細測方法進行驗證檢測[3];必要時可鉆芯取樣、試壓予以驗證。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)聲學參數(shù)存在異常測點時，應采用斜測法或扇形掃測法對異常測點進行加密測試，以便準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高，然后按設定好的測點間距，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（此時聲波檢測儀始終處于開機狀態(tài)），在提升過程中主機相關系統(tǒng)自動讀取步長、聲時、波幅、主頻、縱速等測試參數(shù)，自動記錄各測點的聲波信號，形成聲時、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)驗看，在各種檢測參數(shù)中波列圖、縱速最為關鍵。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）斜測法是驗證檢測的主要方法。斜測時應采取兩種不同的方式進行（不宜采用單一的斜測法驗證檢測）：第一，發(fā)射換能器比接收換能器位置高一個步長，且位于可疑點下方0.5r以上的距離（r為樁基半徑），此時接收換能器終止點位置應位于可疑點頂部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低于一個步長，此時接收換能器應位于可疑點下方0.5r以上的距離，發(fā)射換能器終止點位置應位于可疑點頂部0.5r以上的距離。斜測法驗證檢測時，步長應≤100 mm，提升發(fā)射、接收換能器時，應勻速、平穩(wěn)保持同步。每一缺陷部位驗證檢測次數(shù)應≥2。斜測時，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）扇形掃測驗證檢測也可采用扇形掃測的方式進行。扇形掃測是將一個換能器置于某一高程不動，而將另一換能器逐點移動，使測線呈扇形分布。扇形掃測試時，各測點測距可不盡相同，各測點波幅不宜相互比較，應注意根據(jù)相鄰點測值的突變對某測點測線進行分析，缺陷判定主要依據(jù)應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，也可采取加密平測法予以驗證檢測，此時測點步距應≤100 mm[4]。

（2）低應變檢測法。樁基動測技術應用時，應力波理論是重要的理論基礎，這一理論最早誕生于20世紀初期，其出現(xiàn)的最初階段主要是為進行樁基結構完整性的檢測。隨著技術的逐步發(fā)展與應用，很多專家學者在應力波理論的基礎上，逐步吸收借鑒了國外很多的動測技術知識，并針對不同類型的公路、橋梁工程樁基具體情況，在現(xiàn)有的動測技術與樁基檢測技術基礎上進行了一定的擴展，促進了我國低應變檢測技術的發(fā)展。在當前的公路橋梁樁基工程中，低應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)生一定的應力波，當反射波傳遞回樁頂?shù)臅r候，在樁頂?shù)膫鞲衅鲿邮盏竭@種反射信號，進而形成動態(tài)波形，根據(jù)該反射波的具體情況，相關人員即可進行樁基質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，該檢測技術是在保持公路橋梁樁基結構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。在具體應用過程中，鉆芯檢測法實現(xiàn)了對人造金剛石鉆頭與鉆石探頭的應用，能使專業(yè)檢測人員在應用該種檢測技術時充分掌握樁基的質量缺陷，這種檢測方式的精確性相對較高。在鉆芯檢測法應用過程中，樁基材料強度、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用過程中，如果要抽取混凝土土樁內部的物質，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確性。當芯樣抽取結束后，需根據(jù)從上到下的順序排列芯樣。

（4）高應變檢測法。高應變檢測法同樣是公路橋梁樁基檢測時最為常用的一種檢測方式，這種檢測方式在具體的應用過程中，主要是使用動測法進行樁基最大承載能力的判定，根據(jù)所獲得的檢測結果來分析樁基結構是否完整與可靠。但是，高應變檢測法的應用有一定的條件限制，只有當樁底土出現(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)。高應變檢測法正是在這一條件下應用的，具體應用時，對樁頂施加一定的重擊，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，進而根據(jù)此位移大小判定樁基的承載能力。

（5）靜荷載試驗法。該方法在橋梁樁基檢測中應用，能夠對單樁承載力進行明確，其中，現(xiàn)階段對橋梁樁基的新型承載力檢測試驗，就可以在靜荷載試驗分析基礎上進行，并且在實現(xiàn)試驗分析結果保障上，具有較好的作用和效果。此外，橋梁樁基檢測中應用的靜荷載試驗方法主要包含單樁縱向抗壓以及荷載試驗、抗撥等，在具體試驗分析中，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和分析，其中，以終極荷載維持在各種方法中的應用最多。

4 結束語

綜上所述，隨著社會的日益發(fā)展，當前各種檢測技術被廣泛運用到高速公路橋梁樁基質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的優(yōu)勢和劣勢，根據(jù)實際情況，采取針對性的措施，合理利用相關檢測技術，提升樁基檢測精準性，確保公路橋梁的安全性。

參考文獻：

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

[2]張月輝.橋梁樁基施工與檢測技術應用論述[J].工程技術（引文版），2016（3）：137.

[3]蘇海.樁基檢測中橋梁混凝土超聲波檢測技術的應用[J].建筑技術開發(fā)，2019（2）：93-94.

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