无损检测技术在桥梁桩基检测中的应用研究

2020-02-21董鹏飞

四川水泥 2020年3期

董鹏飞

（黔南交通试验检测有限公司，贵州都匀 558000）

桩基处于地面下部、具有隐蔽特点，在受到地质、施工技术因素影响，易对桥梁结构构成严重危害。因此，建议合理使用无损检测技术对桥梁桩基检测，以便及时明确桩基是否存在质量问题、满足工程质量要求，在发现问题时及时通过对应的措施处理问题。

1 无损检测技术的应用重要性分析

破坏性检测技术、无损检测技术进行比较差异较大，主要表现在对桥梁桩基检测过程，使用后者检测不会对桥梁结构、使用性能构成不良影响。与此同时，合理应用无损检测技术可在较短时间直观检出桥梁桩基机构内部是否存在缺陷，如果存缺陷、缺陷位置和大小情况。在相同桥梁桩基中反复测试，结果存在可比性，便于为工程质量控制、验收提供支持[1]。

2 桥梁桩基主要病害情况的研究

需要注意的是，桩基为桥梁结构的主要部分，桥梁上部结构自重、桥面上设施荷载，均离不开桩基的支持，需要确保桩基的稳定性，以此为上部结构提供荷载，降低沉降情况的发生。通过受力作用进行划分，主要可分成摩擦桩、端承桩两个类型。随着桥梁建筑规模的加大、桩基深度增加，桩基施工技术得以有效改善、承载力提高[2]。桥梁桩基质量问题较多，比如：缩径、离析、接桩、沉渣、夹层断桩等问题。

2.1 桩基缩径质量问题

实际施工期间易受到机械设备、工作人员、地层特性等因素影响，在成孔后、灌注混凝体前桩径较原设计桩径小，这时单桩截面积不能达到要求，所以无法提高承载方面能力。

2.2 桩基离析质量问题

灌注混凝土期间若混凝土搅拌不均匀，在凝固时容易发生强度不足所致桩基结构强度达不到标准现象。

2.3 桩基接桩质量问题

预制桩接桩时候，不能在第一时间将接头位置的异物清理干净、保证焊接的饱满度、遵循相关标准进行冷却处理等，则会增加桩接头开裂、脱开的几率。

2.4 桩基夹层、断桩质量问题

施工期间工作人员缺少施工经验、使用混凝土不合理，则无法确保混凝土灌注桩保持连续，此时会发生夹层、断桩情况，直接影响到桩基应用性能。

2.5 桩基沉渣质量问题

桩基础施工期间泥浆比重大、塌孔及清孔不彻底等，均易于引发沉渣过厚问题[3]。

3 桥梁桩基检测中无损检测技术应用情况的探究

3.1 低应变检测技术的应用情况

低应变检测技术操作原理：于桩顶位置施加低能量振动荷载，对桩顶振动速度进行测定，并作以时域分析、频域分析，旨在客观评判桩身是否完整。需要注意的是，低应变分析方法主要包括弹性波反射、机械阻抗两种方法。其中，弹性波反射方法应用简便、有效，可在短时间内对数据分析，将该种方法使用于桩身检测中效果较好。检测的过程中采取小锤对桩顶施加低能量振动压力，结合反射波、入射波经时间变化、相位等，判定混凝土桩的完整状况、对时域分析。与此同时，弹性波反射方法运用到检测设备能发挥傅里叶变换作用，实时对振动速度、加速度曲线变化作以检测，然后结合幅频曲线的特点评判桩身是否完整，即为弹性波反射频域分析[4]。此外，通过时域分析法+频域分析法处理，有助于保证检测结果的可信度。因机械阻抗法会使用较多机械设备、分析方法，且检测的成本比较高，易受到桩基边界及初始条件因素影响，因此发生误差的可能性较大。

3.2 高应变检测技术的应用情况

应用高应变检测技术中可达到重锤冲击桩顶的效果，这时桩基四周的土塑性变形，对桩顶力、速度可实行实施检测。经波动理论对单桩纵向承载力、桩身结构完整情况加以分析，并进行高应变试验非常必要。如此一来，有助于为沉桩工艺、桩长奠定坚实基础。近年来，高应变检测分析技术中常用的为凯斯技术CASE、实测曲线拟合技术，前者虽然计算简单，但是容易产生物产问题，参数选用对经验的要求较高，不能通过动静对比试验处理，获得桩侧、桩尖阻力分布相关信息[5]。为合理运用施工现场数据，建议在该项技术之上完善桩模型、土模型，使用实测曲线拟合技术程序，主要目的：在锤击桩顶于桩身中应力波、传播时，通过桩基动测仪做好力、速度相关记录工作。将测定获取的桩顶力曲线为主，以持续修改桩土模型参数方式获得波动方程，以此获得最后的单桩承载及桩身应力的检测结果。需要注意事项：高应变检测技术应用有一定的局限，主要表现：使用桩土力学模型、建筑工程力学性质比较，有着较大的差异；桩身结构缺陷期间，高应变不能以定量方式对桩身结构强度进行测定，这时则不能评判单桩承载方面能力；静载荷试验位移量较高应变试验位移量高，同时在土阻力方面的差异非常大，因而高应变承载力试验和静载荷试验在结果方面同样存在区别。

3.3 声波透射检测技术的应用情况

使用超声波穿透检测混凝土，声时、波幅，以及波形等视频率参数发生改变，需通过对桩身混凝土质量的判定确定。结合混凝土声速统计离散，明确均匀性等级状况，桩身混凝土保持完整，为结合声速、波幅、均匀性等级等进行评判。实际检测的过程，将换能器放在声测管需保持一定距离，同步进行上升/下降处理，按照顺序对不同测点声时、波幅测定[6]。实行平测时若检测过程中数据不正常，可通过减小间距，或是斜测的方式检测。对数据分析的过程要求检测人员对声时、声速和波幅等数据变化加以严格观察，从而确定桩基具体缺陷状况。当前，声波透射检测技术被广泛应用于桩身是否完整检测工作中，检测效果较好，可确保检测结果的准确、真实。

3.4 静载荷试验技术的应用情况

静载荷试验，可以清晰的明确单桩承载力的手段，当前新型基桩承载力试验可在静载荷试验成果之上完善，故而利于保证试验成果的有效。和其他无损检测技术相比较，静载荷试验检测技术可分为单桩纵向抗压、抗拨、荷载试验等。静载荷试验方法包括：贯入速率、循环卸载、终极荷载维持几种方法，最为常用的为后者，而该种方法还可以分为快速终极荷载维持方法、慢速终极荷载维持方法。静载荷试验中会使用到锚桩横梁反力、压重平台反力，以及锚桩压重联合反力几种机械设施。荷载重力经高压油泵加压，可经反力装置加载到试桩顶，这时试桩会发生位移现象。经油压传感器对荷载测定，使用位移传感器对相应荷载下桩顶位移量检测，进而利于对单桩承载力有效分析。