公路桩基检测的影响因素及质量控制分析

2021-03-05杨剑军

运输经理世界 2021年3期

杨剑军

（江苏中基工程技术研究有限公司，江苏南通226003）

0 引言

随着我国公路工程施工质量管理的严格性越来越高，公路桩基检测技术的水平以及对先进检测方法的掌握程度也相应得到了提升。在众多的桩基检测技术中，应力波反射法的应用相较于其他技术体现出了检测速度快以及精确度高的优势。因此，如果能够对应力波反射法进行有效的改良或与其他检测技术进行科学的结合，那么必定能够显著提高桩基检测质量。

1 影响公路桩基检测质量的因素分析

1.1 桩头处理的影响

桩头作为公路桩基结构的最上层结构以及与外部压力密切接触的主要结构，对于外部加载能起到直接性的传导作用和承载作用。因此，桩头处理及检测工作在整个公路桩基础结构检测工作中，都具有一定的代表性和重要参考价值。通常检测人员在对桩头进行处理时，主要是通过打磨顶部，以便检测过程中使其能够具有更加标准的垂直度，反射波信号能够通过传感器与桩头的撞击接触而顺利传播。另外，保持桩头部位表面结构平整更有利于提高桩基检测结果的精确度，同时还能有效避免不平整的桩顶，由于在撞击检测过程中受力不均匀，而对桩体结构内部的主筋等关键构件造成损害。

1.2 传感器安装及性能的影响

传感器作为整个桩基结构检测过程中用于接收传感信号的关键设备，对于整个桩体结构信息数据的获取和检测结果的可靠性都具有至关重要的影响。根据公路桩基检测技术类型的不同，在实际检测工作中所采用的传感器类型和所能够接收的信号种类也存在很大差别，据此检测人员可从以下几个方面对传感器的安装和性能调整进行优化加强：传感器的安装要尽可能与待测桩基结构的顶部，保持空间方位上的垂直关系，在安装过程中要控制好传感器与桩头部位的接触角度和接触面积。尤其对采用高应变检测方法的检测工作而言，传感器安装位置的精确度在一定程度上便决定了检测结果的可靠性和有效性。采用不同核心技术的传感器在应用于桩基检测时，对于一些特定的桩型能够发挥更加良好的检测效果，因此充分掌握并有效利用传感器的特性才能更容易实现对公路桩基的高质量检测。同时针对空心桩和实心桩结构的差异性问题，在安装相应传感器的过程中也要注意安装位置是有所区别的，通常实心桩低应变检测传感器的安装位置大多处在与桩心距离2/3 处[1]。

1.3 桩周土体结构的检测

在公路桩基检测过程中，由于检测器与桩体碰撞而产生的应力波，在传递的过程中会通过介质接触扩散到桩体结构周围的土层中。而由于应力波在不同介质之间传递的速度及频率均有不同，因此对于这部分应力波信号如果不进行科学处理，将可能影响最终检测结果的可用性与真实性。因此，针对桩基周围土层结构的软硬度分布规律以及土质特征，需要检测人员按照应力波在软土和硬土中波传递扩径变化的大小程度，对收集到的反射波信号进行重新拟合，以此来消除应力波经过土体结构时受到介质条件限制，而对检测结果精确度产生的不良影响。除此之外，为了能更加准确地定义和掌握公路桩基结构周围土体及岩层的特征与性能，应在桩基检测开始前重点对关键接触部位的地质结构进行有效勘察，这样才可以尽可能降低外部环境因素对桩基检测工作的不良干扰。

1.4 检测时间的设定及控制

公路工程桩基检测总时长设定以及桩基检测间隔时间的确定，需要根据桩型、强度水平以及施工工艺等几个方面因素进行综合考量与整体性评价。公路桩基检测的主要内容，应围绕桩基强度与弹性模量等关键信息为中心进行；而想要获得精确的强度测量结果，那么就必须要在检测过程中，严格控制每次检测的时间间隔，保持良好的均匀性和一致性。另外，就公路工程桩基检测中应用最广泛的混凝土灌注桩而言，其主体结构强度的形成以及弹性模量的水平与养护时间的长短有着必然联系。同时，通过对桩顶进行锤击产生相应的应力波时，当桩基结构的强度及弹性模量达到检测的标准要求时，借助应力波在桩体内的传递过程和在拥有足够的弹性模量条件下，才能够产生反射波[2]。

1.5 检测点及激振点的设定

由于在对公路桩基结构进行性能检测时，通常采用的是锤击碰撞桩顶产生振动信号和诱发产生应力波，然后借助传感器将震动转为电信号获取波频、波幅等信息来计算得到相应的检测数据结果。在这种检测技术体系下，检测点位置的选择将会影响到整个检测过程中的应力分散以及震动传递的效果。而激振点作为与检测设备直接发生碰撞接触的桩顶横截面上的应力集中点，与高频干扰等现象的产生有一定的联系，因此对于检测人员而言明确激振点的位置及作用至关重要。

1.6 滤波的应用

运用滤波消除公路桩基性能检测过程中，由于外部因素干扰而产生的不良信号以及多余的波，以此来提高对指定检测波追踪提取的准确性。但是在实际检测过程中应用滤波技术消除不良干扰时，由于检测人员没有充分了解滤波和下限的设定问题，最终由于实际检测项目反射波波频等参数与滤波设置应用条件不符，而导致滤波没有发挥出有效的排除干扰作用的现象也广泛存在。

2 公路桩基检测质量控制的有效措施

2.1 加强声波透射检测法的应用

加强声波透射检测技术利用的是声波具有透彻性特征，并且在不同介质中传递速度与反射时间等均有不同。这样便能够在接触到公路桩基结构内部存在的结构缺陷和混凝土裂缝等问题时，通过回弹声波的形式被信号接收器识别出来。因此，应用加强声波透射检测技术能够对大部分公路桩基结构缺陷问题与质量问题进行识别，同时检测结果也普遍具有较高的精确度和可靠性。但是在应用声波检测法时，要注意在不同检测条件下换能器安装位置的区别，同时也不能忽略例如地下水体等位于桩基周围的特殊地质情况，也会对检测声波的反射产生一定的影响。而针对这类问题的解决方法，通常是采用检测水平更高的数字化声波或进行多次复测来排除干扰[3]。

2.2 低应变检测技术的应用

应用低应变检测技术来检测公路桩基质量的原理，主要是利用外部设备对桩顶的特定检测位置进行瞬时冲击，通过撞击过程中产生的震动形成压力波向桩体内扩散。从而当压力波接触到桩基结构内部特殊的缺陷点时便会出现变异波和反射波，这样依据对低应变反射波信号的分析，便能够实现对公路桩基结构内部缺陷位置以及尺寸等信息的定位和追踪。因此，接收和分析反射波的信号来获取波型变化规律，再通过绘制波型曲线来借助图像变化，反映出桩基结构内部的质量问题和性能变化趋势，这便是应用低应变检测技术来获取检测数据和进一步精细校对检测结果的主要原理。通常低应变检测技术应用时，都不需要过多复杂的检测仪器和机械设备进行辅助，因此高效、廉价便成了低应变检测法在工程项目中深受欢迎的重要原因。低应变检测技术的应用，需要注意的是，要在检测工作开始前进行详细的地质勘查来了解桩体周围的土层与岩层结构特征，并通过对反射波波形曲线的有效拟合来排除桩周土层的干扰影响。

2.3 静载荷试验法的应用

静载荷试验法主要用于测定公路桩基础结构的单桩承载力水平以及指定区域的抗压强度等性能信息。静载荷试验法的应用优势，在于能够非常精确地测得桩基结构的承载强度、排阻性能以及在高强度重力负荷条件下的极限适用范围。除此之外，静载荷试验法中对于机械装置的有效运用，使得试验人员在桩基检测过程中，对于加载到桩顶部位的重力负荷的数值，可以进行更加精确地控制和灵活的设置。从而使得公路桩基承载力检测结果的真实性水平能够达到更高程度。因此，在进行公路桩基检测检测过程中合理应用静载荷试验法，可以有效实现对其他检测技术的辅助与验证作用，同时还能够通过各项检测技术的配合大幅度提高检测结果精确度与完整性。

2.4 多方法结合

声波透射检测法在桩基础检测中具有检测速度快、精确度高等特点，还由于消耗成本低而在公路工程中得到广泛的应用。因此，将上述三种检测方法进行科学的结合，便可以实现在保障检测成本处于合理水平的条件下进一步提高检测精度和检测结果的可信度。同时，将多种检测方法进行优势互补结合运用的模式，能够更好地克服公路桩基检测过程中，存在的恶劣环境、技术限制等因素带来的不良影响。例如，声波透射检测法和低应变检测法的结合，能够针对由于拌和质量不佳而存在截断面蜂窝现象严重、内部松孔密集等质量缺陷的混凝土灌注桩，制定出更加全面、合理的性能检测方案；而静载荷试验法和声波透射检测法的技术互补，则能够从结构分析与性能测定两个角度，充分地将桩基础结构在负载条件下，综合性能随条件改变而出现的动态变化完整地展现出来。