橋梁樁基檢測技術探討

 近些年來，我國經濟的飛速發展，催生了高速公路、國道、省道 以及鄉村公路建設的熱潮。如此大規模的基礎設施建設，公路工程 的質量顯得特別重要。橋梁工程是公路工程中重要的工程項目，投 資規模大，施工技術要求高，一旦出現重大的責任事故，不僅會給國 家和人民帶來巨大損失。也會造成不良的國際影響。而樁基又是橋梁的主要部分，承受著由橋跨結構傳給墩臺的巨大荷載，其質量的 優劣直接決定了橋梁的安全性和使用壽命。樁基工程屬隱蔽工程，要想控制好其質量．不僅需要在設計和施工中進行全面控制，先進的檢測技術也是不可或缺。本文簡述了橋梁樁基常用的檢測方法，并探討了這些方法的各自的適用范圍。

1 橋梁樁基一般的質量分類
國內在建設橋梁時，都按100％ 的比例對其樁基礎進行低應變 檢測．質量分類標準目前規范上沒有明確規定，因此存在著較大的 差異 一般來講，按質量優劣分為四類：
(1)完整樁：動測波形呈規則衰減，波速值也正常，達到設計樁長，樁身完好，混凝土強度達到設計標號。一般情況下，單純擴徑的樁也列入此類。
(2)基本完整樁：動測波形呈現小畸變，樁底反射清晰。樁身有小缺陷，如輕度縮徑、局部輕度離析等，推測對單樁承載力及橫向剪切力沒有太大影響，樁身混凝土波速正常，可達到混凝土設計標號。
(3)缺陷樁：動測波形出現較明顯的不規則反射，對應樁身缺陷如裂紋、離析、縮徑、夾泥等：樁身混凝土波速偏低從而達不到設計標號，對單樁承載力有一定的影響，該類樁一般要求設計單位復核單樁承載力后提出是否處理意見。
(4)嚴重缺陷樁：動測波形嚴重畸變，對應樁身缺陷如裂縫、嚴重離析、夾泥、嚴重縮徑、斷樁等。該類樁一般不能使用，需進行工程處理。
2樁基檢測方法概述
2．1樁基檢測方法的分類
當前，橋梁樁基檢測方法主要分為靜載荷試驗法、動力測樁法、聲波透射法，還有鉆孔取芯法、動力觸探以及埋設傳感器等輔助 方法。靜載荷試驗法主要采用堆載平臺法、錨樁法、地錨法、錨樁和 堆載聯合法以及孔底預埋法等。動測技術分為低應變動測法和高應 變動測法。低應變動測法常用應力波反射法(錘擊波動法)；高應變 動測法常用CAsE法或CAPWAP法。按樁基檢測時間可以分為：為設 計提供依據的先期檢測；施工階段的施工檢測；施工完畢后的驗收 檢測：施工階段和使用階段的鑒定檢測。按樁基檢測的用途可分為： 樁基豎向橫向承載力檢測：樁基持力層承載力及變形性狀的檢測； 樁基結構完整性檢測：樁土共同作用荷載分擔比檢測．樁體及土體 應力應變檢測；樁基施工中對環境影響檢測(如震動、噪音、土體變 形)：樁基在特殊條件下或事故處理中的其他檢測。
2．2 常用的檢測方法
2．2．1靜載荷試驗法
單樁豎向承載力的確定在樁基工程中特別重要。靜載荷試驗法在檢測單樁豎向承載力時雖然是最原始的，但也是最可靠的方法。在樁頂施加荷載，了解荷載施加過程中樁土間的作用，通過得到P—S 曲線的特征確定承載力，判別樁基的施工質量，就是靜載荷試驗法。使用1×l04KN 級以上的樁基靜載設備， 最大加載能力達2×l04KN 在橋梁樁基工程中．主要使用慢速維持荷載法。由于施工環境惡劣、檢測時間長、樁基荷載壓力大、費用高、配套工作繁復，加上樁基設計安全系數高。較難使樁基破壞(即下沉量超限或混凝土破壞)．所以較少采用這種方法。特殊項目也有應用，一般按規范抽取10％來檢測。 2．2．2高應變動測法
高應變動測法是采用錘重達樁身重量10％ 以上或單樁豎向承 載力1％ 以上的重錘以自由落體擊往樁頂， 獲得相關的動力系數， 應用規定的程序，進行分析和計算得到樁身的單樁豎向承載力和完 整性參數，也稱CASE 法和CAPWAP 法。該法出現在上世紀90年 代，其檢測費用比靜載荷試驗法大大降低。由于這種方法檢測程序 相對繁瑣，所以較少采用。高應變動測法對于其它檢測方法和樁基 設計均有幫助。
2．2．3低應變動測法
使用小錘敲擊樁頂， 通過粘結在樁頂的傳感器接收來自樁中的 應力波信號．采用應力波理論來研究樁土體系的動態響應，反演分 析實測速度信號和頻率信號，判斷樁身質量。該檢測方法稱為低應 變動測法。主要檢測樁基的完整性。此法主要分兩個階段進行：一是 原始數據的野外采集， 記錄檢測振動曲線并及時作出初步判斷，以 確定波形是否能反映出樁基的實際情況；二是室內數據分析，判斷 樁身缺陷性質與位置，完成檢驗報告。其優點是：檢測速度快；檢測 簡便；檢測成果可靠；檢測費用低。適用范圍為：樁長5-50m；樁徑<1．8m。
3 檢測方法之比較
對于各類樁、墩及樁墻結構．其完整性檢測。一般采用低應變或 高應變動力試樁法檢測．大直徑樁則宜采用聲波透射法或鉆芯法檢 測。對于散體材料樁，或由土與低粘結強度樁組成的復合地基，如碎 石樁、石灰樁等，可采用靜載荷試驗。也可采用靜力觸探分別對樁和 土進行檢測．以確定復合地基承載力。而對于高粘結強度樁和土組 成的復合地基，如水泥土樁、CFG 樁、低標號混凝土樁等．則可采用 靜載荷試驗檢測豎向承載力。單樁承載力的檢測同其它剛性樁。復 合地基中．樁、土荷載分擔比的檢測一般采用鋼弦或壓力盒通過靜 載荷試驗進行測定。也可采用特制的應力傳感器測試。施工中由于 震動對環境的影響．一般采用質點速度監測系統或加速度監測系統 進行測試，也可用地震儀檢測。施工中由于擠土效應對環境的影響， 用變形傳感器f測斜儀)進行監測，也可用沉降變形標配合水平儀、經 緯儀檢測。施工中噪音的測試可以采用分貝計加以判定。使用階段 樁體應力一應變的測試，使用鋼筋應力計．混凝土應力計或特制的傳 感器。當樁長大于30 m，用其它檢測手段難以準確判定樁體完整性 時，可采用抽芯的方法，抽芯還可以較準確地判斷樁體混凝土的強 度．也可采用聲波透射法進行檢測。
4 結束語
當前，橋梁樁基檢測技術的研究和發展正方興未艾，欲提高樁基 檢測的質量與效益， 一方面要不斷改善已有儀器的硬件性能和質 量，并努力開發出新的儀器；另一方面也要加強對樁基檢測技術理 論的研究工作 以尋求更精確的物理模型。

參考文獻
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