桥梁桩基综合检测技术研究

桥梁桩基综合检测技术研究

葛飞

中大智能科技股份有限公司  湖南省长沙市  410000

摘要：随着中国经济的快速发展，基础设施建设规模日益扩大，桥梁结构数量逐年增加。桩基以其承载力高、沉降小等优点在桥梁基础中得到广泛应用。桥梁桩基础由水泥、砂石、水等材料组成，属于隐蔽工程，施工质量控制难度大，部分施工单位偷工减料，导致桩基成型后产生断桩、夹泥、缩颈、空洞等缺陷，影响了桥梁结构在施工和运营期间的安全性，严重的可能导致桥梁结构整体坍塌，危及司乘人员的生命安全。如何选择合理的检测技术判定桩基完整性，是检测单位亟须解决的重要问题，进一步研究桥梁桩基综合检测技术具有重要的工程意义。

关键词：桥梁桩基;综合检测;技术分析

引言

桩基检测技术历经多年发展完善，目前工程界广泛运用的检测手段主要包括：低应变法、声波透射法、钻芯法、静载试验和高应变法等。静载试验和高应变法主要用来检测基桩承载力。检测桩身完整性多采用低应变法、声波透射法和钻芯法，这三种方法都具有操作便利、速度快、效率高、成本低等优势，在桥梁桩基检测中得到了广泛运用。

1桥梁桩基综合检测技术分析

1.1传感检测技术的应用

传感器检测技术以光纤为重要介质，利用光纤对不同物理量的不同反应，实现有效的路桥检测工作，可以控制路面误差，充分了解路桥状况。传感检测技术的运用能有效转换外界物理量，在此期间能够对检测仪的数据信息进行接受，提升数据信息的准确性，实现检测质量以及效率的提升。传感检测技术的运用可以有效弥补传统检测的不足，提升桥梁的检测效果。检测人员需要利用传感技术，对混凝土的应力变化进行分析，对实际状况进行分析，优化桥梁的性能。但是对于传感检测技术而言，还存在检测成本高、普及率低等问题。

1.2超声波无损检测技术

目前，桥梁工程中使用的检测技术有很多种，其中超声波无损检测技术有其自身的特点。它具有自动化的特点，并逐渐走向专业化。因此，随着我国桥梁建设的深入，必须认识到我国桥梁建设的发展方向，并在今后的发展中，大力开展超声探伤技术的研究与应用。超声波无损检测技术主要是通过在空气中进行声波的传递、反射等条件转换，能有效地探测到目标，这样，就不会伤害到被测试者，发现缺陷等，确定缺陷的确切位置和数目。当前，超声波探伤技术已被广泛应用于航空航天、建筑工程等领域。它的检测原理是：超声波在外来物质中的传导。首先，在用超声波探测物体的时候，在一定区域内会发生超声，并且它能将由被测对象所产生的声源引入到被测对象中。然后，当超声波在试样中传递的时候，它与被测物体的材料以及被测物体的缺陷有关，因此，超声波的传送方向被改变了。然后，仪器将采集到这种改变后的超声信号，并将其传递给工作人员，让他们做进一步的分析，使得最后工作人员能够通过对超声探测特征的分析来判断被测对象是否有缺陷。超声波无损检测技术的优势很多，例如，超声波无损检测技术在检测金属、非金属以及复合类材料时得到了广泛的应用，该方法穿透性好，能直接探测出宽厚范围内的目标缺陷。超声无损检测技术可对缺损进行直接定位，对大面积缺陷的准确率在30%以上，具有高灵敏度，可对面积较小的缺陷进行准确定位。超声波无损检测技术具有费用低廉、速度快、对周边环境无破坏等优点，更适合对工程质量进行监测。超声波无损检测技术也存在一些缺点，近年来，超声波无损技术在各种工程质量检测项目中都被有效地应用，具有诸多的检测优势，但是，对于复杂度高或形状不规则的对象，超声波无损技术并不能保证高精度。超声波无损技术虽能对被测对象进行有效的定位，但仍需对量化数据进行仔细的研究。另外，如果被测对象中含有晶体物质，这会影响最后的测试结果，如果采用人工脉冲法进行探测，同时，也会直接影响测试结果的真伪与精确度。

1.3钻芯法检测

钻芯法采用钻头钻取桩体混凝土的芯样，即可获得从桩顶到桩底的完整芯。通过直接观察桩芯结构和外观可以判断桩体的质量，通过抗压强度试验可以判断桩体的完整性。该方法的优势在于，可直接查看桩身内部混凝土情况，直观性相对较强，且可通过改变钻探深度，进一步测试桩身长度、沉渣厚度等，可为桩身质量检测提供坚实基础。钻芯法也存在一定缺点，如会给桩身造成一定破坏，也不适用于小直径桩，且检验也仅限于取芯位置，存在较大盲区，可能会造成误判、漏判等；同时，该方法所需设备较为繁琐，成本相对较高，难以大面积普及，一般作为其他检测的辅助手段。该文提出以低应变发射波法为主，进行桩基质量检测，再以钻芯法辅助验证[1]。

1.4低应变法

低应变法将基础桩假定为理想的“一维线弹性杆”数学模型，用小锤在桩顶处激发瞬态应力波。应力波在向下传播过程中遇到桩阻抗突变界面时，就会产生向上传播的反射波信号，这些信号由桩顶粘贴的传感器接收生成信号曲线，通过波动理论分析曲线来判断桩身完整性情况。低应变法的优点主要是操作简便、成本低廉、效率高，适用于大面积普查检测。低应变法的缺点主要有4点：一是应力波信号容易受到外界环境干扰、低应变激振能量较弱，有效检测长度有限；二是对桩身缺陷只能做定性评价，无法判定缺陷的具体性质；三是桩身若存在较明显的浅部缺陷，会使应力波的能量产生严重衰减，使得桩身中下部的缺陷没法识别，造成漏判；四是对桩身“扩径”等阻抗渐变的情况容易产生误判。

1.5桩基承载力检测技术

1）试验桩的确定及测试仪布置为保持与前述桩身质量检测的对比，静载试验桩与桩身质量检测桩一致；同时，静载试验采用6根锚桩构建试验平台，其平台搭建采用工字钢、槽钢等拼接。在试验过程中，试验桩顶部采用3台6000kN的千斤顶进行品字形布置，且千斤顶由高压油泵同步供油，其荷载传递顺序为：千斤顶→主梁→次梁→锚桩；同时，为保证平台在试验过程中的稳定性，在桩顶设置加强筋；另外，在试桩周围均匀布置4个相应测量元件，及时反馈其试验信息。2）加载和卸载在加载过程中，采用等量分级加载，每级加载量为最大荷载的十分之一，且第1级按照两倍分级加载。在卸载过程中，按照两倍分级荷载进行卸载[2]。

2注意事项

（1）低应变法、声透射法和钻芯法在桩基质量检测中得到了广泛的应用，其实用性和可靠性得到了工程技术人员的认可。这三者在原则上都有各自的优势。当同时也存在一定的局限性，面对沿海软土地区复杂的地质条件，如果仅依托一种检测手段来判断该区域桥梁桩基础的施工质量，往往会夸大存在缺陷问题甚至产生误判。（2）当低应变法检测信号出现大批量有规律的异常反射时，应当考虑是否因施工工艺、场地地质条件等因素引起的干扰，并采用其他方法辅助验证。（3）当声波透射法在桩底位置出现异常结果时，应当分析异常剖面与声测管的对应关系，由此确定钻芯法验证孔的开孔位置，提高钻芯法验证的可靠度。（4）当钻芯法检测某一钻孔芯样出现质量缺陷时，可选用声波透射法扩大检测的范围，同时可利用钻芯孔作为声测探头的通道，测试与其他声测管之间的剖面，来进一步确定缺陷的分布区域，综合判断缺陷对桩身承载力的影响程度[3]。

结束语

总的来说，对于桥梁检测而言，综合检测技术的有效运用是十分重要的。在开展桥梁综合检测的过程中，常用到传感检测技术、超声波检测技术、钻芯法检测、低应变法，需要检测人员充分认识不同种类检测技术的优缺点，对技术优势、特点以及注意事项进行有效分析，加强对检测技术的管理力度，促进桥梁的工程质量。

参考文献：

[1]陈秋彤,邵晨光.桥梁桩基础综合检测的方法及运用[J].居业,2018,(11):120+122.

[2]郑朝宇.桥梁桩基础综合检测的方法及运用[J].中国新技术新产品,2018,(15):113-114.

[3]楚东堂.高桩码头桩基低应变检测方法的数值模拟研究[D].天津大学,2013.