无损检测技术在桥梁桩基检测中的应用

张博，朱占龙

（中铁西北科学研究院有限公司，兰州730000）

1 无损检测技术的应用优势

与传统桥梁桩基检测技术相对比，对于无损检测技术来说，具有显著的优势，主要体现在：（1）在桥梁桩基的质量检测过程中，无损检测技术很难破坏桥梁的桩基结构，不会影响构件的使用和受力能力；（2）无损检测技术还可以准确测定桥梁基础的实际质量和承受能力，具有极大的便利性；（3）加强无损检测技术的应用，对于检测混凝土的内部结构具有极大的帮助，充分掌握混凝土的内部情况[1]。

现阶段，在桥梁桩基检测中，无损检测技术属于重要的技术之一，可以全面检测桥梁桩基础，而且检测分析效率也极其显著。所以，在桥梁桩基检测中，加强无损检测技术的应用，可以不断降低成本，将工期降至最低，将检测质量提升上来，从而保证桥梁良好的使用效果。

2 无损检测技术在桥梁桩基检测中的具体应用

由图1 可以看出，桥梁桩基主要包括基桩，如果桩身全部被掩埋，承台底面和土层相互接触在一起，则可以认定为低承台桩基；而如果桩身的上半部分裸露在外，而且承台在地面上部，则为高承台桩基。

图1 桥梁桩基组成

2.1 声波无损检测法

声波无损检测技术主要得益于传统声学检测技术的发展，这在检测桥梁桩基的缺陷问题上发挥着极大的作用。声波无损检测，可以对撞击过程的应力波进行准确的预测和分析，如果桩基应力波的传播形态较为均匀，则说明桩基具备高度的完整性。另外，波速值在声速测定的影响下，可以充分了解桩基是否出现变化。

在声波无损检测技术的检测方法中，主要对安装发射、接收换能器位置等进行深入分析，然后再搭配相应的方法，如分评测法、扇形扫测以及斜测法等，进而不断扩大检测面积。如果桩基应力波的波形或峰值出现变化，则可以说明桥梁桩基出现的缺陷程度是不相同的。一旦在桩基内部出现缺陷，其缺陷部位应波力也会出现相应的变化，导致应波力出现反射波或透射波等问题。无损检测可以检测桩基的质量和结构等，尤其在检测桥梁桩基的完整性发挥着显著优势。

2.2 高低应变检测法

2.2.1 高应变检测法

对于高应变检测法，可以准确判断桩基的最高承载力，进而更好地监测桥梁桩基的完整性。高应变法在检测过程中，主要在施加竖向荷载时，深入分析施加的竖向荷载的传播速度和荷载时程曲线，确保桩基检测结果的准确性，这种方法在摩擦型桩的无损检测中得到了广泛应用，具有良好的检测效果[2]。

高应变法检测主要针对声波能量传播过程的检测，所以要想确保检测的准确性，需要做好桩基顶部的清理工作，确保桩基顶部的平整性，将检测传感器安装在桩基顶部的两侧，保证传感器和桩基轴线保持相同高度。

其中，高应变检测法在检测桩基承载力方面具有较高的精准性。在高应变检测法实际应用过程中，主要利用重锤对桩顶进行冲击，这时冲击所产生的脉冲会传播到下面，使桩体与土层出现相对位移，这种方式有助于工作人员准确分析和判断桩基的承载能力。

2.2.2 低应变检测法

低应变检测法的工作原理为：在桩基顶部受到击振力以后，在桩顶会产生沿着桩身向下的纵向振动的应力波，在应力波向下传播过程中，如果遇到变异波，不利于应力波向下传播，产生极大的阻碍作用，而且应力波会出现反射、透射现象，如果反射波传播到桩基顶部，这时被桩基桩顶的传感器设备接收到，可以获取相应的动态波形，随即仪器会采集并记录反射波，结合收集的应力波特点，可以对桩基质量进行判断。

低应变检测法的构成，主要包括水电效应法、反射波法以及动力参数法等。低应变检测法的优势主要体现在便利性、迅速性以及经济性等。但也存在一定的限制性因素，如在弹性波的传播和能量激发等方面，很难适用于50m 的长桩基桩检测。

在低应变检测中，还要准确判断和区别摩擦桩和嵌岩桩，具体来说，如果摩擦桩为完整桩，在时域曲线图中桩底反射波峰与入射波峰同相位，在频谱曲线图中它的一阶频率等于f=v/2L（式中，f 为频率；v 为波速；L 为弦长）；当嵌岩桩为完整桩，在时域曲线图中桩底反射波峰与入射波峰反相位，在频谱曲线图中它的一阶频率等于f=v/4L。基于此，可以为判断摩擦桩和嵌岩桩提供可行依据。

3 无损检测技术在桥梁桩基检测中的注意要点

无损检测技术在桥梁桩基检测中的注意要点包括：

1）正确选择检测方法。一般来说，桩基的检测方法比较多，然而不同检测方法的适用范围是不相同的，所以在桥梁桩基检测过程中，要对多种因素进行深入分析，如地质类型和桩基特点等，进而以此来对检测技术进行选择。必要情况下，也可以选择2 种或多种检测技术，实现相互验证、相互补充，获得最为精准的检测结果。如对于声波透射法，可以对桩身混凝土进行检测，确保高度的完整性，也可以准确校核桩长，准确估算混凝土强度，这在检测嵌岩桩和长桩等方面得到了广泛应用。

2）前期准备出现的问题。在现场对桩基检测过程中，必须要积极开展相应的准备工作。低应变检测法极容易受到诸多因素的影响，其中，桩头位置、钢筋长度以及桩头开裂等是重要的检测内容，因而需要做好各项准备工作，不断提高桩基检测效率。在开始检测前，对于激振点和传感器测试点，必须进行平整，将干扰性因素消除。

4 结语

总之，在桥梁桩基检测中，要想确保高度的精准性，必须要将无损检测技术的实施效果充分发挥出来，充分认识到声波无损检测法及高低应变检测法等具有的特点和优势，灵活运用各种检测方法，从而取得良好的应用效果，促进桥梁工程建设的顺利进行。因此，在桥梁桩基检测工作中，检测人员必须要借助无损检测技术，以此来科学评估桥梁桩基检测效果，不断提高无损检测技术的适用性，充分保证桥梁桩基良好的安全性能。