1、前言
橋梁工程不僅僅投資高，施工難度大，而且一旦出現(xiàn)事故就是重大責(zé)任事故，將給國(guó)家人民造成了重大損失。樁基是橋梁的主要部分，它承受由橋跨結(jié)構(gòu)墩臺(tái)的巨大荷載，其質(zhì)量的好壞，直接影響橋梁使用的長(zhǎng)久性和安全性。樁基屬隱蔽工程，要想控制其質(zhì)量，不僅在設(shè)計(jì)施工中控制，還要有先進(jìn)的檢測(cè)方法。本文就樁基的一些常用檢測(cè)方法進(jìn)行分析與探討。
2、樁基分類
橋梁樁基按不同方法一般可分為：
2．1 按施工方法分為鉆人成孔樁，沖擊成 L樁，抓掘成孔樁，螺旋成孔樁，人工挖孔樁，沉管成孔樁等。
2．2 按其直徑大小分大直徑，中等直徑，小直徑樁，橋梁常見(jiàn)大直徑樁。
2．3 按其端部形態(tài)分為平底樁和鋼底樁等。
2．4 按其縱向截面形狀分為直身樁，擴(kuò)底樁，多節(jié)樁，竹節(jié)樁，表面帶螺紋的樁，近幾年有出現(xiàn)了多支盤(pán)擠擴(kuò)樁，DX樁等。
2．5 按其承載性分為摩擦樁，端承樁，摩擦端承樁等。
2．6 按其豎向受荷條件分為抗壓樁和抗拔樁等。
2．7 按其水平向受荷條件分為主動(dòng)樁和被動(dòng)樁等。
3、樁基檢測(cè)方法分類
3．1 樁基檢測(cè)方法主要分為靜荷載實(shí)驗(yàn)法，動(dòng)力測(cè)樁法，聲波透射法，還有鉆孔取芯法，動(dòng)力觸探以及埋設(shè)傳感器等輔助方法。
3．2 靜載荷實(shí)驗(yàn)法主要采用錨樁法，堆載平臺(tái)法，地錨法，錨樁和堆載聯(lián)合法以及孔底預(yù)埋法等。
3．3 動(dòng)測(cè)技術(shù)分為低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法和高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法。低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法常用應(yīng)力波反射法（錘擊波動(dòng)法）；高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法常用CASE法或CAPWAP法。
4、各種檢測(cè)方法分析與探討
4．1 靜載荷實(shí)驗(yàn)法
單樁豎向承載力的確定在樁基工程中特別重要。靜載荷實(shí)驗(yàn)法在檢測(cè)單樁豎向承載力時(shí)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(guò)程中，樁土間的作用，通過(guò)得到P—s曲線的特征確定承載力，判別樁基的施工質(zhì)量。使用1×104KN級(jí)以上的樁基靜載設(shè)備，最大加載能力2 x 104KN。在橋梁樁基工程中，主要使用慢速維持荷載法。由于施工環(huán)境惡劣，檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，樁基荷載壓力大，費(fèi)用高，配套工作繁雜，加上樁基設(shè)計(jì)安全系數(shù)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(xiàng)目也有應(yīng)用，一般按規(guī)范抽取10%來(lái)檢測(cè)。
4．2 高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法
高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法是采用錘重達(dá)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(guān)的動(dòng)力系數(shù)應(yīng)用規(guī)定的程序，進(jìn)行分析和計(jì)算得到樁身的單樁豎向承載力和完整性系數(shù)，也稱CASE法和CAPWAP法。該法出現(xiàn)在上世紀(jì)90年代其檢測(cè)費(fèi)用比靜載荷實(shí)驗(yàn)法大大降低。由于這種方法檢測(cè)程序相對(duì)繁瑣，所以較少采用。高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法對(duì)于其它檢測(cè)方法和樁基設(shè)計(jì)均有幫助。
4．3 低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法
使用小錘敲擊樁頂通過(guò)粘接在樁頂?shù)膫鞲衅鹘邮諄?lái)自樁中的應(yīng)力波信號(hào)，采用應(yīng)力波理論來(lái)研究樁土體系的動(dòng)態(tài)響應(yīng)反演分析實(shí)測(cè)速度信號(hào)和頻率信號(hào)，判斷樁身質(zhì)量，該檢測(cè)方法稱為低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法。主要檢測(cè)樁基的完整性。此法主要分兩個(gè)階段進(jìn)行，一是原始數(shù)據(jù)的野外采集，二是記錄檢測(cè)振動(dòng)曲線并及時(shí)作出初步判斷，以確定樁身缺陷性質(zhì)與位置，完成檢測(cè)報(bào)告。優(yōu)點(diǎn)：檢測(cè)速度快，檢測(cè)簡(jiǎn)單，檢測(cè)成果可靠，檢測(cè)費(fèi)用低。適用范圍：樁長(zhǎng)5～50m，樁徑<1．8m。技術(shù)要求：
4．3．1 樁身混凝土強(qiáng)度要求。樁基齡期達(dá)到10～12d后方可檢測(cè)。
4．3．2 樁頭處理。將樁頭鑿至露出堅(jiān)硬混凝土為止。將雜物浮漿清理干凈并保持樁頂面干燥，平整。
4．3．3 傳感器選擇及安裝。傳感器要求靈敏度高，精確度高，傳感器安裝要牢固安裝位置，根據(jù)樁徑的大小合理選擇安裝點(diǎn)，避免檢測(cè)。
4．3．4 檢測(cè)儀器的要求。檢測(cè)前檢查所有儀器有無(wú)故障，保證儀器能夠正常工作同時(shí)，將各儀器連接好檢查連接部位。測(cè)試點(diǎn)的選擇：一般要求樁徑120cm以上測(cè)試3～4個(gè)點(diǎn)，測(cè)試點(diǎn)距鋼筋籠不少于10cm，于樁中心及四周均布測(cè)試點(diǎn)，必須打磨。
4．3．5 錘擊點(diǎn)的選擇。錘擊點(diǎn)選擇據(jù)傳感器20～30cm，錘擊點(diǎn)無(wú)需打磨。
4．3．6 采集信號(hào)頻率。一根樁不少于l0錘。檢測(cè)系統(tǒng)：主要包括信號(hào)采集儀（可與計(jì)算機(jī)聯(lián)接或測(cè)試后再與計(jì)算機(jī)相聯(lián)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理），力錘，傳感器，打印機(jī)等。信號(hào)采集儀應(yīng)采用l2位或l6位A/D轉(zhuǎn)換器。系統(tǒng)采樣頻率應(yīng)大于截止頻率的2．5倍。要避免出現(xiàn)干擾信號(hào)最好用直流電源。傳感器應(yīng)選用沖擊型或內(nèi)裝放大式加速度計(jì)。高阻尼速度傳感器和普通傳感器要慎用。
檢測(cè)波形分析：分析前應(yīng)了解所測(cè)樁位的地質(zhì)情況，持力層情況，樁基的施工方法（樁頂是否有護(hù)筒如有要了解護(hù)筒的深度）。樁基一般存在的質(zhì)量缺陷有離析、斷樁、縮頸，樁低有沉渣等現(xiàn)象。利用波形曲線的形態(tài)和發(fā)射特征性就可判斷。
①完整樁波形特征。曲線規(guī)則呈有規(guī)律阻尼衰減各峰值連續(xù)圓滑。摩擦樁樁低發(fā)射為相同反射；柱樁則為反相反射。
?、陔x析樁波形特征。應(yīng)力波在缺陷處產(chǎn)生透射和反射，反射波與初始相位相同曲線突變。相鄰峰值不連續(xù)不圓滑。段樁波形特征，夾層界面只產(chǎn)生反射而不能透射波形畸變?nèi)毕萏幰韵碌牟ㄐ蚊黠@消失。
?、劭s頸樁波形特征。樁周邊檢測(cè)點(diǎn)曲線畸變而樁中心檢測(cè)點(diǎn)曲線規(guī)則。
?。?）樁底有沉渣波形特征。檢測(cè)曲線樁底處波形不規(guī)則，為同相反射。
4．4 聲波透射法
4．4．1 聲波透射法是在樁內(nèi)預(yù)埋縱向聲測(cè)管將超聲脈沖發(fā)射和
接收探頭置于聲測(cè)管內(nèi)充滿清水作混合劑由儀器發(fā)出周期性電脈沖通過(guò)發(fā)射探頭發(fā)射并穿透混凝土被接收探頭接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。由儀器中的測(cè)量系統(tǒng)測(cè)出超聲脈沖穿過(guò)樁體所需要時(shí)問(wèn)，接收波幅值，接收脈沖主頻率，接收波形及頻率等參數(shù)最后由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)按判斷軟件對(duì)接收信號(hào)的各種參數(shù)進(jìn)行綜合判斷和分析即可對(duì)混凝土各種內(nèi)部缺陷的性質(zhì)，大小，位置做出判斷并給出混凝土總體均勻性和強(qiáng)度等級(jí)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
適用范圍：樁徑在0．6～10m對(duì)已埋設(shè)聲測(cè)管的范圍內(nèi)進(jìn)行完整性檢測(cè)，聲測(cè)管以外不在檢測(cè)范圍內(nèi)。
優(yōu)點(diǎn)：儀器輕便；抗干擾能力強(qiáng)；檢測(cè)結(jié)果直觀可靠；觀測(cè)精度高。技術(shù)要求：樁基齡期達(dá)到7d以上，聲測(cè)管埋設(shè)合格；檢測(cè)前檢查所有儀器保證儀器能夠正常工作。
檢測(cè)系統(tǒng)：超聲檢測(cè)儀；超聲換能器；探頭升降裝置；數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。
4．4．2 缺陷的判斷
?。?）聲時(shí)分析。選取聲時(shí)平均值?t與聲時(shí)2倍標(biāo)準(zhǔn)差
之和作為判定樁身有無(wú)缺陷的臨界值。
式中：n為測(cè)點(diǎn)數(shù)；
為第個(gè)測(cè)點(diǎn)的聲時(shí)值；
為聲時(shí)平均值；
![""]("/uploadfile/2013/0731/20130731104219941.png")
為聲時(shí)標(biāo)準(zhǔn)差；
為判定樁身有無(wú)缺陷的臨界值。若
![""]("/uploadfile/2013/0731/20130731110033105.png")
即判定樁基在此深度處可能存在缺陷。
（2）波幅分析。波幅是對(duì)缺陷最為敏感的聲學(xué)參數(shù)選取接收的超聲波信號(hào)波幅平均值的一半作為判斷有無(wú)缺陷的臨界值。波幅值以衰減器的衰減量q表示通常用分貝值表示。
式中：
為波幅平均值；
為第個(gè)測(cè)點(diǎn)的波幅；n為測(cè)點(diǎn)數(shù)；
![""]("/uploadfile/2013/0731/20130731110244817.png")
為判斷樁身有無(wú)缺陷的臨界點(diǎn)。
若
![""]("/uploadfile/2013/0731/20130731110319777.png")
，即判定樁身在此深度可能存在缺陷。
（3）CPSD法。提出“聲時(shí)一深度曲線”相鄰兩點(diǎn)間的斜率和差值的乘積作為判斷依據(jù)。
4．4．3 樁基質(zhì)量判斷標(biāo)準(zhǔn)。（1）樁身缺陷：以聲速臨界值，波幅ll缶界值以及PSD判據(jù)進(jìn)行綜合判定。（2）樁身均勻性按聲速離散系數(shù)Cv分為A，B，C，D四級(jí)，見(jiàn)表1。（3）根據(jù)聲波檢測(cè)參數(shù)特征，評(píng)定混凝土構(gòu)件質(zhì)量可按四類劃分，見(jiàn)（表2）。
某高速公路段為分離式立交橋，根據(jù)委托單位提供的設(shè)計(jì)及施工情況，該工程樁基采用樁徑為
1．2m一1．5m的挖孔灌注樁，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為7．00m-21．5m左右，設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為1225。樁基檢測(cè)過(guò)程中，主機(jī)采用RS—UTO1C型號(hào)，嚴(yán)格依據(jù)<公路工程基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)規(guī)程》（JTG/TF81—01一2004）執(zhí)行。
檢測(cè)結(jié)果為：根據(jù)概率法分析，該分離式立交橋各樁各聲測(cè)剖面聲速無(wú)低于聲速低限值異常，波幅大于臨界值，波形正常。樁身砼完整，為1類樁。
4．5 鉆孔取芯法。利用鉆孔機(jī)（鉆頭內(nèi)徑一般為100ram）對(duì)樁進(jìn)行抽芯取樣根據(jù)取出的芯樣對(duì)混凝土強(qiáng)度，局部缺陷情況，樁基的長(zhǎng)度，持力層的情況，樁底沉渣厚度等作出準(zhǔn)確判斷的檢測(cè)樁基質(zhì)量的方法叫鉆孔取芯法。
優(yōu)點(diǎn)：檢測(cè)成果特別直觀。
缺點(diǎn)：檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)；成本高；對(duì)縮頸等缺陷無(wú)能為力。鉆孔取芯法是動(dòng)測(cè)法的一個(gè)補(bǔ)充樁基質(zhì)量等級(jí)的評(píng)定仍以無(wú)損檢測(cè)無(wú)主。
5、結(jié)束語(yǔ)
實(shí)踐證明樁基質(zhì)量的好壞直接影響橋梁的安全。評(píng)定樁基質(zhì)量有多種檢測(cè)方法目前常用的方法主要是低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法，聲波透射法等。希望隨著科技的進(jìn)步研究出更準(zhǔn)確，更可靠，更簡(jiǎn)便，更廉價(jià)，更先進(jìn)的樁基檢測(cè)方法來(lái)為橋梁建設(shè)與養(yǎng)護(hù)服務(wù)。
