探討公路橋梁中樁基檢測新技術(shù)的開發(fā)和應用
2015-12-03
前言
步入二十一世紀以來，隨著我國加入世界貿(mào)易組織，市場經(jīng)濟規(guī)模不斷發(fā)展壯大，國家建設也不斷加快，尤其是對于基礎設施的建設，其重視力度大大加強，公路橋梁建設項目在全國各地迅速開展。在這高速建設的過程中，其質(zhì)量問題一直是人們關注的焦點，對于橋梁工程來講，對其質(zhì)量更加的看重，尤其是起著關鍵作用的樁基工程，它的質(zhì)量的好壞直接影響整個公路橋梁工程的安全性能，關系到國家及人民群眾的生命財產(chǎn)安全，對于樁基的檢測更是不得有半點疏忽，橋梁工程要想順利實施，必須首先要對最為基礎的樁基工程的整體質(zhì)量進行檢測，否則其他環(huán)節(jié)不能進行。本文著重介紹了相關的樁基檢測技術(shù)，并根據(jù)不同的施工條件合理采用不同的檢測技術(shù)。
1公路橋梁樁基的分類
在不同的施工方法下，對于公路橋梁的樁基可以有不同的分類，其中包括著沖孔，挖孔，鉆孔等不同的樁基。再按照其樁基的承載力方式來分類，可以大致分為端承樁，摩擦樁等；按照其直徑分大致分三類，為大直徑，中直徑，小直徑；按照水平受力情況大致分為主動樁和被動樁；按照豎向受力情況分抗壓樁和抗拔樁兩種。從工程的檢測技術(shù)方面出發(fā)，在工程的施工過程中，要根據(jù)當時的施工情況決定樁基的施工方式，并且要根據(jù)不同的施工方式運用不同的檢測方法，從而保證檢測結(jié)果的準確可靠。
2 公路橋梁樁基檢測方法分析
2.1 聲波透射法
聲波透射法是 20 世紀 80 年代最早使用的樁基檢測方法，其優(yōu)點在于可以利用聲波透射對樁基進行全面、立體、詳細的檢測，其實施過程是在樁基的內(nèi)部預埋含有超聲波脈沖發(fā)射器和接受探頭的聲測管，有脈沖發(fā)生儀器產(chǎn)生周期性的脈沖穿透樁基的混凝土層然后被接受端所接收，然后由測量系統(tǒng)計算出超聲脈沖投射過樁基所需要的時間、接收脈沖的頻率、脈沖最大值和接收波形等參數(shù)，最后經(jīng)過各種參數(shù)的綜合判斷和DSP 系統(tǒng)進行分析就可以對混凝土樁基可能存在的內(nèi)部缺陷進行位置、大小的分析，同時給出混凝土的總體均勻性和強度等級的分析。聲波透射法基本上不會受到周圍環(huán)境和其他因素的限制和影響，但聲波本身就存在著透射、散射、漫反射等現(xiàn)象，必然會對樁基的檢測結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。
2.2 靜載荷試驗法
在公路橋梁的樁基施工中，非常重要的一個環(huán)節(jié)是檢測單樁的豎向承載力，在這種檢測中最簡單有效的方法就是靜載荷試驗法，它是指在樁基的頂部施加一定的載荷，然后以慢速來維持荷載，并且觀察在施加荷載過程中基樁底部的作用，然后繪制P-S 載荷曲線來對樁基的施工質(zhì)量進行判斷并確定單樁的豎向承載力，在公路橋梁的施工過程中，由于受到施工環(huán)境的影響，同時施工工期短，而公路橋梁樁基的承載力又比較大，若采用靜載荷實驗法，首先是檢測周期長，其次檢測的成本較高，需要做很多的配套工作，而且現(xiàn)場的安全系數(shù)也不是很高，因此在實際操作中也較少利用這種方法。
2.3 鉆孔取芯法
鉆孔取芯法主要是使用鉆孔對公路橋梁的樁基進行取芯操作，檢測人員根據(jù)取出的樣芯，對橋梁樁基的強度、樁底部沉渣、局部缺陷、持力層等變量做出判斷，以了解公路橋梁樁基的具體情況，但鉆孔取芯法往往只是取樁基一個地方的芯，不能全面準確地體現(xiàn)樁基的狀況，只能對其局部情況進行測量，因此在進行樁基檢測時候往往不會大范圍的使用鉆孔取芯法。
2.4 低應變動測法
目前來說，相對于其他檢測方法來說，低應變動測法是一種比較全面、準確的公路橋梁樁基檢測方法，它主要是利用小錘敲擊樁基的頂部，然后由設置在樁基頂部的傳感器來接收來自樁基的應力波信號，經(jīng)過對信號速度、信號頻率進行反演分析后就可以得出樁基的完整性報告，這種方法檢測的準確度高，適用范圍廣，簡單可靠。
2.4.1測試系統(tǒng)組成
低應變動測法的系統(tǒng)主要由信號采集儀、力錘、傳感器以及小型打印機等設備，信號采集設備中采用 16 位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，采集系統(tǒng)的采集頻率應該達到截止頻率的2.5倍以上，同時還要考慮到系統(tǒng)的抗干擾性能，尤其對于 50Hz 交流電的干擾，因此在進行測試時候最好采取DC電源，在傳感器的選擇上應該選取上最好選取內(nèi)置放大式加速度計的，而且加速度計的頻率相應范圍較寬，并且低頻響應和0漂性能較好。
2.4.2適用范圍分析
在實際應用中，樁基的側(cè)土阻力尤其是動土阻力對樁基中應力波會產(chǎn)生較大的影響，具體體現(xiàn)在：（1）削減缺陷反射波的峰值。（2）使應力波的衰減過程加快。（3）動土阻力波的產(chǎn)生則限制了可測樁基的長度，由實際工程的經(jīng)驗可以得出，在使用低應變動測法時候，樁基的長度一般要在5~50m 以內(nèi)，樁基的半徑則要小于 0.9m，雖然對于那些長度超過50m 的樁基仍可以得到樁底的應力波信號，但由于公路橋梁樁基的承載力大，對于那些局部缺陷、深度缺陷的反應則不夠準確，而且也有可能會受到當?shù)氐刭|(zhì)條件的影響。
2.4.3 測試過程分析
在進行測試時候，為了得到較為精準的檢測結(jié)果，應當注意以下幾點：
a 測試點的選取
應根據(jù)不同直徑的樁基選擇適當?shù)臏y試點，一般的規(guī)則是，對于樁徑在1.2m 以上的樁基，要選取至少 3 個測試點，這些測試點和鋼筋籠之間的距離不得小于10cm，測試點在樁基中心四周均勻分布，必須對測試點進行打磨處理以便于保證傳感器與測試點內(nèi)壁的粘結(jié)良好。
b 錘擊點的選取
檢測時的錘擊點最好選取在距離傳感器20~30cm 的地方，若兩者之間距離過近，錘擊的沖擊力會對傳感器造成干擾，反之，若兩者之間距離過遠，則可能會有橫波的影響而產(chǎn)生波形震蕩的現(xiàn)象，這樣就不能準確反映樁基的情況。
c 傳感器的設置
應當根據(jù)測試點的選取情況來確定傳感器的安裝，安裝傳感器時候，最好選取黏貼的方式，在保證樁基頂部干燥的情況下，可以采用石蠟、黃油、橡皮泥等來黏貼，應當注意的是，粘貼層應盡量的薄一些，以免對傳感器接收應力波產(chǎn)生影響。
另外，為了提高測試的準確度，應盡可能多的采集應力波信號，在不同的敲擊位置，不同偏振的情況下觀察所得波形的一致性,總之，低應變動測法具有一定的使用范圍，在樁基內(nèi)部存在多個缺陷、樁基長度和直徑比例大于30 時，難以獲得較為準確的測量效果，因此提高采集系統(tǒng)的信噪比和檢測精度仍是需要努力的方向。
3 結(jié)語
橋梁工程的安全與否,其本質(zhì)影響因素之一就是樁基的質(zhì)量好壞,所以公路橋梁建設中一定要注意好樁基的施工質(zhì)量。本文是根據(jù)自己從事公路橋梁樁基施工以及檢測多年的經(jīng)驗,總結(jié)的一些關于公路橋梁樁基檢測中出現(xiàn)的問題以及對這些相關問題的技術(shù)分析，隨著高科技的不斷發(fā)展,人們會研制出更加方便快捷可靠的儀器來為樁基檢測提供更加可靠的數(shù)據(jù),同時,也希望該經(jīng)驗介紹能給現(xiàn)實公路橋梁樁基的檢測提供應有的幫助。
