关键词： 桥梁， 桩基检测， 钻芯法， 超声波， 高应变动力
随着经济的快速增长， 不论是高速公路还是省道 ， 甚至县乡 公路， 都在如火如荼的建设中。桥梁工程是公路工程中重要的工 程项 目， 而桩基又是桥梁的主要部分， 它承受着由桥跨结构传给 墩台的巨大荷载。其质量的好坏， 直接影响桥梁使用的长久性和 安全性。但是桩基工程除因受岩土工程条件、 基础与结构设计、 桩土体系相互作用、 施工以及专业技术水平和经验等关联因素的 影响而具有复杂性外， 桩的施工还具有高度的隐蔽性 ， 发现质量 问题难， 事故处理更难。因此， 桩基检测工作是整个桩基工程 中 不可缺少的环节， 只有提高桩基检测工作的质量和检测评定结果 的可靠性， 才能真正地确保桩基工程的质量与安全。文中就桩基 的一些检测新方法与新技术进行论述。
1 钻芯检测法
钻芯检测法属于局部破损检测法 ， 它是按规定的抽检 比例进 行检测 ， 或对桩质量有疑问时采用， 通过检测可判断桩身的完整 性、 混凝土强度、 桩长、 桩底沉渣厚度及持力层性状能否满足设计 及规范要求。钻芯取样是钻芯法检测中的重要环节 ， 其质量好坏 直接关系到整个桩基质量评价的准确性。混凝土芯样通常有两 种情况： 1 ) 形状规则完整， 表面平整光滑； 2) 表面粗糙， 完整性差。 粗骨料与水泥胶结差 ， 其原因除了桩身质量较差外 ， 还与钻探设 备、 操作工艺导致芯样破损有关。显然 ， 由操作引起的芯样不完 整并不代表该桩基混凝土质量状况， 因此钻芯过程要求保证芯样 的原状性和代表性 ， 对不完整和破碎的芯样要能做出准确的分析 判断。桩基钻芯取样通常按桩基总数的 5％～1 0％进行抽检，当 施工过程中或无破损检测中发现异常情况时采用钻芯检测作进 一 步的判断， 由于钻芯检测结果对桩基取舍至关重要， 因此必须 根据钻芯检测法准确判断桩身完整性及质量状况。钻孔布置一 般不应太靠近边缘 ， 且应垂直钻进否则易碰上钢筋笼， 或钻眼斜 出桩体外而无法取出芯样， 钻取芯样后除了对桩基完整性做出评 价外， 当混凝土试块强度不足或对其结果有怀疑时， 应对芯样进 行抗压强度试验， 以做出准确评价。
2 超声波检测法
超声波是一种机械波， 机械振动和波动是超声测试的物理基 础， 同时又是弹性波测试方法中的一种， 固体介质中弹性波的传 播理论是它的理论基础。超声波检测是通过测定超声波在混凝 土中传播过程中的声度、 波幅、 频率、 声时等声学参数， 而反映混 凝土的质量。对于组成材料相同且配合比一定的构件， 其 内部越 致密， 孔隙率越低， 则声波波速越高， 波幅越大， 频率越高， 强度也 越高。另外，当混凝土含石量较高时， 平均声速增高而强度可能 变化不大， 因而声速亦可以反映混凝土的均匀性。按照声波换能 器通道在桩体中不同的布置方式， 声波透射法检测混凝土灌注桩可分为桩内跨孔透射法、内单孔透射法和桩外孔透射法三种方 法。利用超声波检测桩身混凝土与其他方法 比较有其鲜明的特 点： 检测全面细致， 范围可覆盖全桩长的各个横截面 ， 信息量相当 丰富， 现场操作简便快捷， 不受桩长、 长径比限制， 也不受场地限 制。数据易于处理、 分析和判断， 确定桩身混凝土缺陷的位置、 性 质、 范围、 程度、 结果准确可靠。特别是对嵌岩桩还可以检测出桩 底沉渣厚度及沉渣范围。对于缺陷的善后补救措施较易处理 ， 一 般可以在缺陷位置实行小爆破作业 ， 钢管震裂后再进行高压灌注 水泥浆即可。但是实践证明， 该方法对缺陷十分敏感 ， 而对因声 测管不平行或因混凝土不均匀等非缺陷原因引起的声时变化， 则基本上不予反映 。
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3 高应变动力检测法
高应变动力法测试技术于 20世纪 80年代随美国 PDA公司 引入我国， 90年代初国内类似的仪器和计算软件也相继面世。近 几年随着国内高层建筑数量的增多， 该技术得到了广泛的应用和 发展。它是通过在桩顶量测被激发的阻力产生的应力波和速度 波来确定承载力的。目前工程界应用最广泛的高应变动力试桩 法是阻尼系数法( CASE法)和曲线拟合法( CAPWAP法) 。高应 变动力检测法确定单桩垂直极限承载力具有独特的优点， 即无需 静载试验中的锚桩或堆载物， 时间短、 费用低 、 效率高， 并可以进 行大吨位桩基检测等，已部分取代传统的静载荷试验， 逐步成为 桩基工程验收确定单桩承载力和桩身质量的一种重要手段。高 应变动力试桩法不仅用于确定桩基的承载力 ， 还可反映出桩身完 整程度、 桩土阻力分布等方面的信息。程瑶， 徐舜华运用此方法 对陕西户县热电厂 2×3 00
MW技改工程进行了高应变动力法测 试。该地层常以交互层和过渡相、 透镜体形式出现。地层主要由 粘性土局部夹砂组成 ， 岩性相对较弱， 不能用作主体建筑物天然 地基 ， 需要采用桩基等方法予以处理。与单桩竖向静载试验结果 相比， 高应变测试结果除总阻力稍高以外， 其他各项结果基本一 致。造成总阻力稍高的原因是三根竖向静载试验的桩有一根未 破坏， 一根桩身混凝土破坏， 其极限荷载的选取均偏低， 导致高应 变试验极限承载力值稍高于静载试验值。高应变动力试桩与静 载试验结果基本一致,表明用高应变动力测试技术测定桩基承载 力具有一定的可靠性。
4 低应变发射波检测法
应力放射波法是以应力波在桩身中的传播反射特征为理论 基础的一种方法。该方法把桩假定为连续弹性的一维截面匀质 杆件， 并且不考虑桩周土体对沿桩身传播应力波的影响。当在桩 顶施加一瞬态锤击振力，将在桩内激发应力波，由于桩与周土之 间的波阻抗差异悬殊， 应力波大部分能量将在桩内传播， 当L( 波长) 》D( 桩径)， 应力波波长 A》D时， 桩可以看作一维杆件 ， 应力波在桩内传播可以采用一维杆波动方程计算。垂直入射的应力波在桩内传播过程 中， 当桩内存在有波阻抗差异界面时， 将产生反射波和透射波， 反射波将沿桩身反向传播到桩顶 ， 而透射波继续向下传播。桩身的缺陷、 桩底均可以根据反射波的相位、 振幅、频率特性， 辅以地层资料、 施工记录以及实践分析经验， 对其性质做出确切的判断。我国应用应力波反射法， 主要用来检查桩身完整性， 检查缩径、 扩径、 夹泥、 断桩、 空洞、 离析、 沉渣 ， 并核对桩长、推算混凝土强度。它的有效桩长( 长径比 L／ 1 9) 是通过现场试验来确定， 在现场检测中， 长径比通常在 2 0～3 0之间， 检测的效果也比较理想。但是影响桩基质量检测波形 的因素较多， 灌注桩考虑到以后的承台问题 ， 桩头均有钢筋露出， 这对实测波形有一定影响， 严重时影响反射信息的识别。这是因为在桩头激振时， 钢筋所产生的回声极易被传感器接收， 之后又与反射信息叠加在一起。
结语
虽然各种检测技术在各种桩基检测工程中得到了广泛的应用， 取得了巨大的社会效益和经济效益， 但也应该清楚地看到，各种桩基检测技术都还存在一些问题， 在工作中应逐一排除, 以提高桩检的测试质量和准确性， 同时要加强对桩基检测技术理论的研究工作， 寻求更精确的物理模型.
参考文献:
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论文作者:邹辰浩
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷第22期
论文发表时间:2020/4/3
标签：桩基论文; 应变论文; 混凝土论文; 应力论文; 质量论文; 动力论文; 反射论文; 《建筑实践》2019年38卷第22期论文;