公路桥梁工程中基桩检测应用分析

蔡国水

摘 要：国家经济的快速发展，相应促进了公路桥梁建设发展。在公路桥梁工程建设中，桩基础属于重要结构，桩身质量对公路桥梁工程质量的影响较大。所以，应当采用科学有效的基桩检测方法控制桩身质量，以此保证工程建设质量。本文主要分析公路桥梁工程中基桩检测应用，希望能够对相关人员起到参考性价值。

关键词：公路桥梁工程;基桩检测;应用分析

在桥梁工程建设中，由于桥梁建设规模持续扩大，大中型桥梁工程数量持续增加，因桩基础承载力较高，施工操作便利，因此在桥梁工程基础结构中应用广泛。桩基础的质量直接关系到桥梁主体结构的安全。在工程设计环节，通过基桩检测可为设计人员提供桩基础的设计依据。在施工建设环节，基桩检测是施工質量验收的重要组成部分[1]。因此，基桩检测工作在桥梁工程建设中基础工程质量控制方面有着较高重要性。此次研究重点分析常见基桩检测技术，具体如下：

1 公路桥梁基桩检测及应用价值

在桥梁工程中，基桩属于结构荷载承载与传递构件，对桥梁工程建设质量的影响非常大，尤其是桩基工程施工，属于隐蔽性工程范畴。因此确保基桩检测方法的合理性，选用正确的检测方法对基桩质量进行检测，是保证工程质量的重要手段。基桩检测的常见方法包括声波透射法、静载荷试验法、低应变反射波法、高应变动测法、钻孔取芯法。

公路桥梁基桩多采用混凝土桩，按成孔工艺，可划分为钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、沉管灌注桩等;按照不同直径大小，可划分为大直径桩、中直径桩、小直径桩，公路桥梁基桩通常为大直径桩;按照使用功能，可划分为竖向抗压桩、抗拔桩、水平受荷桩、复合受荷桩，其中竖向抗压桩按荷载传递机理可分为摩擦桩、端承桩等[2]。

2 公路桥梁工程中基桩检测应用

2.1 声波透射法

声波透射法基桩检测技术的基础理论是声学理论，采用的是超声波，频率一般在20 kHz～200 kHz。该方法是在成桩过程中将两根或两根以上声测管预埋至基桩内部，每两根声测管形成一个检测剖面，在声测管内注满清水作为耦合介质，之后应用超声脉冲发射、接收换能器放置两根声测管内，通过仪器发出电脉冲，利用发射探头发射，保证电脉冲穿透混凝土，可以被接收探头接收到，同时转换为相应电信号。如果桩身存在离析、蜂窝、夹泥等缺陷时，超声波信号会出现振幅减小、波速下降、波形畸变、接收信号主频变化等异常反应[3]。

2.2 静载试验法

在桥梁桩基中，按桩受荷条件，通常基桩静荷载试验包括单桩竖向抗压、单桩竖向抗拔、单桩水平静载试验。在单桩竖向抗压静荷载试验检测时，检测内容涉及到桩身轴力大小、竖向极限承载力、桩侧摩阻力大小等。通常通过千斤顶、反力装置，施加竖向荷载，同时借助压力传感器、位移传感器及桩身测量元件（钢筋计），测量荷载压力、桩顶沉降量及桩身内力，通过计算得出检测结果。其中，加载装置多采用以下装置：锚桩横梁反力装置、压重平台反力装置、锚桩压重联合反力装置、地锚反力装置[4]。例如，压重平台反力装置有矩形反力平台、伞形反力平台等形式。堆载材料可采用砂袋或混凝土块，堆载重量不得小于预估最大试验荷载的1.2倍。一般情况下，静载荷测桩检测技术现场试验条件较复杂、涉及的试验设备较多、设备安装较复杂、花费时间和精力较多，因此该检测技术方法效率与经济性较低。然而静荷载检测技术是目前设计阶段确定单桩极限承载力、施工完成后抽检单桩极限承载力最直接、最可靠性的检测方法。

2.3 钻芯法

钻芯法是检测混凝土灌注桩成桩质量的一种有效手段，其实用性、直观性较强，应用优势较多，可以检测基桩长度、桩体混凝土强度、桩底沉渣厚度、桩体完整性、桩底持力层岩土性状及厚度，特别适用于大直径混凝土灌注桩的成桩质量的检测，但是对于长径比较大的桩钻芯孔的垂直度难以控制，钻芯容易偏出桩身，所以一般要求桩径不宜小于800 mm、长径比不宜大于40。此种检测技术的消耗成本较高、花费时间较多，在大型基建项目处理中，由于基桩数量较多，检测效率较低下，无法应用到大量基桩检测工作中。此外，应用钻芯法检测时，对查明大面积的缺陷比较有效，而对于局部缺陷及水平裂缝的判断就不十分准确，且会损伤基桩结构的完整性，因此钻芯法宜与其它检测方法结合进行。

2.4 低应变反射波法

低应变反射波法是采用低能量的瞬态或稳态激振方式在桩顶激振，实测桩顶部的速度时程曲线或速度导纳曲线，通过波动理论分析或频域分析，对桩身完整性进行判定。目前普遍采用瞬态激振方式，在基桩顶部安装加速度传感器，用于接收基桩敲击影响所传递的应力波信号，实测桩顶速度时域曲线，分析判断桩身完整性为主。应用低应变反射法现场检测时，需进行桩头处理，对于混凝土灌注桩必须凿去桩顶浮浆或松散、破损部分，露出坚硬混凝土;桩顶表面应平整干净且无积水;应将敲击点和响应测量传感器安装点部位磨平。低应变反射法，对于传感器要求较高，既要具备较高灵敏度，还需要确保精确度、在选择传感器安装位置时，应当保证位置准确性，使传感器获得高质量信号[5]。对于所采用的敲击锤应根据基桩的参数选用不同材料及重量的锤敲击基桩顶部。该方法前期准备工作简单、所应用的仪器设备便于携带，现场测试快捷、廉价。所以，低应变反射波法可以应用到公路桥梁基桩检测中，目前已成为应用最普通、最常用的一种方法。

2.5 高应变动测法

高应变动测法是用重锤给桩顶一竖向冲击荷载，在桩两侧距桩顶一定距离对称安装力和加速度传感器，采集桩顶加速度及应力随时间变化的曲线，从而计算分析桩身完整性和单桩承载力，主要功能是为了对基桩竖向承载能力进行检测，判断其是否满足设计要求。目前最常用的高应变检测分析方法是CASE法和实测曲线拟合法。与低应变法检测桩身完整性的快捷、廉价相比，高应变法检测技术存在设备笨重、效率低下、价格高的缺点，但由于激振能量和检测有效深度大的优点，通过高应变法检测，当发现桩身缺陷时，可分析缺陷对基桩竖向承载力影响程度，合理推断出缺陷严重程度。现阶段，在工程建设中，通过高应变法检测基桩承载力与完整性，已成为一种补充验证手段。

3 结束语

综上所述，在基础性工程建设中，基桩的质量属于重点检测内容。现场检测时必须根据设计要求及施工情况，选择合适的检测方法，规避不良因素影响，全面、细致、准确的检测基桩各项性能与指标。以高实用性、高效性、高准确性的工作要求，深度挖掘基桩检测方法的模式与途径，对不同检测方法进行完善，全面提高基桩检测的质量，以此保障工程基桩检测结果判定的可靠性，为工程建设提供质量保障。

参考文献：

[1]卞德存，邵继喜，张国强，等.单孔地震波法在既有桥梁基桩工作状况评估中的应用研究[J].广州建筑，2020，48（05）：8-13.

[2]唐秋惠，欧燕章，陈永茹，等.低应变法在基桩检测中几种典型缺陷桩的实例分析[J].工程地球物理学报，2019，16（04）：552-558.

[3]龙永高.超声波检测技术在某高速公路基桩检测中的运用[J].公路交通科技（应用技术版），2020，16（03）：172-175.

[4]刘志强.声波透射-钻芯综合检测法在桩基检测中的应用[J].科技创新与应用，2019，28（27）：175-177.

[5]徐亮，吉同元，秦网根，等.双速度法在在役高桩码头基桩完整性检测中的应用[J].中国水运（下半月），2019，19（09）：143-144+213.