无损检测技术在桥梁桩基检测中的应用

无损检测技术在桥梁桩基检测中的应用

吕大勇

（天津市交通科学研究院，天津300074）

摘要：从某种意义上讲,桥梁检测技术,特别是借助于现代检测手段的无损检测技术,代表了桥梁检测技术的最新发展方向,也是桥梁健康监测这一大型综合智能型决策系统设计的关键。本文作者就围绕着无损检测技术在桥梁桩基检测中的应用相关情况进行了分析介绍。

关键词：无损检测技术；桥梁；桩基

一、无损检测技术简介

无损检测技术就是指在对结构与主体不产生影响的前提下，通过某种物理方法对指标进行确定，从而判断结构是否发生性能改变，能够达到使用要求。无损检测技术基本与最前沿的科学技术相关，借助科技的发展，实现了在现实工程领域的应用。道桥工程中的无损检测技术主要是为了在不影响正常运营使用的前提下完成对质量的检测，应用了机械力学、材料力学与物理学等技术，同时是对电子技术与计算机技术的结合。

二、无损检测技术在桥梁桩基检测中的应用

2.1超声波无损检测法

利用超声波检测的方法，就能够根据接受换能器、扇形探头以及装发射等元件进行检测，在分析桩基础检测数据的时候，可以根据桩基的平均值来进行判断，看桩基础是否发生了病变，如果桩基础应力波发生了改变，那么桥桩基础就可能存在一定的裂缝，而内部的裂隙会导致反射波扰乱情况的发生，无损检测就很好的解决了这一点，既不会伤害到基桩的质量与结构，也能够充分确保桥梁桩基的完好，从而发挥出其最大的优势。

2.2高、低应变检测法

利用高应变检测方法来对桩基的完整性进行确定，就可以满足地下桩变形的特点，同时对桩头负荷进行敲击，在敲击之后会产生一定的阻力，高应变测试会使用重型应变冲击桩锤，同时沿着纵向的方向进行脉冲冲击，让桩基也作出一定的调整，从而根据桩基承载能力来分析是否满足当前的要求。如果土层受到载荷的冲击就会反射一定的应力波，只要能够保证信号的检测精度，那么桩基的承载能力也就得到满足了。当桥梁桩基通过非破坏性低应变方法进行测试的时候，要充分考虑到桩基周围的土地制约性，可以看出是弹性杆件的一维平面。采用低应变法来对桩基内部的缺陷进行检测，要用锤子来敲击桩基的上部，对压力波传播速度进行检测，然后通过分析波形确定桥梁桩基的质量好坏，低应变方法能够检测多个质量问题，该方法不能用在桩基的定量分析上，这些只能通过测试人员的工程经验进行判断，在测试时桩基础外的地面对应力波的影响很大，甚至会严重干扰到测试人员的判断。

2.3钻芯检测方法

钻芯法适用于检测混凝土灌注桩和水泥土桩的桩长、桩身材料强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性,判定或鉴别桩端持力层岩土性状。钻机一般应配备单动双管钻具,钻探混凝土桩时应采用金刚石钻头钻进,保证芯样的采取率和芯样完整性。芯样取出后,应由上而下按回次顺序放进芯样箱中,芯样侧面应清晰地标明回次数、块号、本回次总块数。及时记录孔号、回次数、起止深度、块数、总块数,并拍彩色照片留存,记录芯样质量的初步描述及钻进异常情况。选取代表性芯样进行抗压试验。钻芯法作为一种直接检测方法,是检测成桩质量的有效手段之一,不受场地条件限制,特别适合于大直径桩的检测。当桩长较长时应控制好钻芯孔的垂直度,以免偏离桩身。但当桩本身存在偏斜现象时,钻芯孔较难钻至桩底。

三、低应变动测法的适用范围介绍

桥梁工程桩基低应变动测法的适用范围对测量影响是十分巨大的，其中桥梁工程桩基测土阻力是主要因素，测土阻力包括两个部分:动土阻力和静土阻力，后者是主要影响因素，其特点可以概括如下:(1)消减反射波峰值；(2)加快应变力衰减；(3)动土阻力波的产生限制了可测桩基的长度。

通过总结实际桥梁工程桩基施工过程中的经验教训，在桥梁工程桩基中采用低应变动测法对桥梁工程桩基进行检测时，桥梁工程桩基的长度通常在5～50m的范围之间，桥梁工程桩基的半径一般需小于0．9m，尽管一些长度大于50m的桥梁工程桩基仍能够获得桩底的应力波信号，然而因桥梁工程桩基的承载力较大，桥梁工程桩基的一些局部缺陷、深度缺陷的反映不够准确，同时也会受到桥梁工程当地地质条件的影响。

四、桥梁桩基检测过程中常见的问题及处理对策

我国桥梁桩基种类繁多，桩基作为桥梁建设的主要组成部分，受到地质条件、施工空间等因素的影响，时常出现一系列不可预见的问题，工程师必须根据现场实际情况实施合理有效的处理措施。

4.1前期准备出现的问题

现场检测时应提前做好相关的准备工作。低应变检测要求桩顶至设计标高,并为新鲜混凝土、无浮浆、裂纹和松动混凝土块等。桩头处理不到位、清理不干净、浮浆、出露钢筋过长,桩头开裂等不利因素,均影响有效信号的采集。激振点和安装传感器的测试点应打磨平整,尽量排除干扰因素。声波法检测应保证声测管顺直通畅,换能器探头能够在全程范围内升降顺畅。声测管的材质应具有较高的刚度和强度,安装时应由丝扣连接或套管焊接,确保连接或焊接的质量以及声测管相互平行。在钢筋笼安装和混凝土灌筑过程中,采取必要措施保护好声测管。保证检测数据的真实有效。

4.2桩基选用的检测方式

桩基检测选用的检测方法不同，每种检测技术因理论和技术方面存在不同程度的适应和检测范围，如果桩基检测的规模不断扩大，容易出现错误判断的状况。必要状况下，可以采用两种或大于两种的检测方式进行验证、补充，有效提高桩基检测数据的准确性和可靠性。

桥梁桩基进行检测过程中，需要将多种因素综合考虑其中，根据具体的地质情况及桩型选择恰当的检测方法，确保基桩工程的质量。嵌岩桩、特长桩必须在检测前设定合理的声测管，采用超声波透析法对其实施检测，提高桩身的完整性和可靠性，以判断工程的质量和准确度。

4.3选择的激振方式

低应变检测方式具有快捷简单、准确性高的特点，但这种检测方式存在不同程度的局限性。现阶段，并不能对出现缺陷的部位实施准确定性、定量的分析，准确检测长度受到桩基的刚度比、应力波等因素的干扰，长径比明显大于相对应的长桩基浅部位缺陷桩，不能对整个桩基实施完整性判断。声波透射法能检测桩身混凝土的完整性，从而对嵌岩桩、长桩展开合理的检测。钻芯检测技术具备直观性较高、高效等优点，用于准确检测桩身混凝土自身的强度，也可以作为间接检测桩基的方法。低应变检测可以针对各类桩型和检测目的选用各类材质和重型力棒并增加锤击速度，提升锤击的力度，对检测长桩最佳的激振方式，在一定程度上提升检测长度。

4.4分析并判断桩基数据

现场检测前详细了解和收集基桩的相关参数资料,检测过程中能及时发现问题作出初步判断,并及时完成必要的重复性检测或加密检测工作,保证检测原始数据的可靠性和采集数据的一致性,为综合分析判断提供详实的基础资料。另外加强对比验证,综合分析同一工程的所有被测桩资料,寻找其共性,提高对单桩检测结果的判断准确度。

结束语

大型桥梁结构安全性问题的日益突出,为无损检测技术的发展提出了更高的要求,无损检测技术应着眼于未来,作为一项系统工程来规划。可以预见,现代传感技术和无线遥测技术的结合应用将为桥梁结构创造出杰出的无损自检测系统,最终使无损检测技术融入桥梁健康监测系统之中,使之与现代意义上的桥梁管理系统(BMS)、智能监测与评估系统有机的统一起来。

参考文献

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