探討公路橋梁中樁基檢測(cè)新技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用
2015-12-03
前言
步入二十一世紀(jì)以來(lái)，隨著我國(guó)加入世界貿(mào)易組織，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)模不斷發(fā)展壯大，國(guó)家建設(shè)也不斷加快，尤其是對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，其重視力度大大加強(qiáng)，公路橋梁建設(shè)項(xiàng)目在全國(guó)各地迅速開(kāi)展。在這高速建設(shè)的過(guò)程中，其質(zhì)量問(wèn)題一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，對(duì)于橋梁工程來(lái)講，對(duì)其質(zhì)量更加的看重，尤其是起著關(guān)鍵作用的樁基工程，它的質(zhì)量的好壞直接影響整個(gè)公路橋梁工程的安全性能，關(guān)系到國(guó)家及人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，對(duì)于樁基的檢測(cè)更是不得有半點(diǎn)疏忽，橋梁工程要想順利實(shí)施，必須首先要對(duì)最為基礎(chǔ)的樁基工程的整體質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，否則其他環(huán)節(jié)不能進(jìn)行。本文著重介紹了相關(guān)的樁基檢測(cè)技術(shù)，并根據(jù)不同的施工條件合理采用不同的檢測(cè)技術(shù)。
1公路橋梁樁基的分類(lèi)
在不同的施工方法下，對(duì)于公路橋梁的樁基可以有不同的分類(lèi)，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(lái)分類(lèi)，可以大致分為端承樁，摩擦樁等；按照其直徑分大致分三類(lèi)，為大直徑，中直徑，小直徑；按照水平受力情況大致分為主動(dòng)樁和被動(dòng)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(cè)技術(shù)方面出發(fā)，在工程的施工過(guò)程中，要根據(jù)當(dāng)時(shí)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(yùn)用不同的檢測(cè)方法，從而保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。
2 公路橋梁樁基檢測(cè)方法分析
2.1 聲波透射法
聲波透射法是 20 世紀(jì) 80 年代最早使用的樁基檢測(cè)方法，其優(yōu)點(diǎn)在于可以利用聲波透射對(duì)樁基進(jìn)行全面、立體、詳細(xì)的檢測(cè)，其實(shí)施過(guò)程是在樁基的內(nèi)部預(yù)埋含有超聲波脈沖發(fā)射器和接受探頭的聲測(cè)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(cè)量系統(tǒng)計(jì)算出超聲脈沖投射過(guò)樁基所需要的時(shí)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(guò)各種參數(shù)的綜合判斷和DSP 系統(tǒng)進(jìn)行分析就可以對(duì)混凝土樁基可能存在的內(nèi)部缺陷進(jìn)行位置、大小的分析，同時(shí)給出混凝土的總體均勻性和強(qiáng)度等級(jí)的分析。聲波透射法基本上不會(huì)受到周?chē)h(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(huì)對(duì)樁基的檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。
2.2 靜載荷試驗(yàn)法
在公路橋梁的樁基施工中，非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)是檢測(cè)單樁的豎向承載力，在這種檢測(cè)中最簡(jiǎn)單有效的方法就是靜載荷試驗(yàn)法，它是指在樁基的頂部施加一定的載荷，然后以慢速來(lái)維持荷載，并且觀察在施加荷載過(guò)程中基樁底部的作用，然后繪制P-S 載荷曲線(xiàn)來(lái)對(duì)樁基的施工質(zhì)量進(jìn)行判斷并確定單樁的豎向承載力，在公路橋梁的施工過(guò)程中，由于受到施工環(huán)境的影響，同時(shí)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(shí)驗(yàn)法，首先是檢測(cè)周期長(zhǎng)，其次檢測(cè)的成本較高，需要做很多的配套工作，而且現(xiàn)場(chǎng)的安全系數(shù)也不是很高，因此在實(shí)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(duì)公路橋梁的樁基進(jìn)行取芯操作，檢測(cè)人員根據(jù)取出的樣芯，對(duì)橋梁樁基的強(qiáng)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(gè)地方的芯，不能全面準(zhǔn)確地體現(xiàn)樁基的狀況，只能對(duì)其局部情況進(jìn)行測(cè)量，因此在進(jìn)行樁基檢測(cè)時(shí)候往往不會(huì)大范圍的使用鉆孔取芯法。
2.4 低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法
目前來(lái)說(shuō)，相對(duì)于其他檢測(cè)方法來(lái)說(shuō)，低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法是一種比較全面、準(zhǔn)確的公路橋梁樁基檢測(cè)方法，它主要是利用小錘敲擊樁基的頂部，然后由設(shè)置在樁基頂部的傳感器來(lái)接收來(lái)自樁基的應(yīng)力波信號(hào)，經(jīng)過(guò)對(duì)信號(hào)速度、信號(hào)頻率進(jìn)行反演分析后就可以得出樁基的完整性報(bào)告，這種方法檢測(cè)的準(zhǔn)確度高，適用范圍廣，簡(jiǎn)單可靠。
2.4.1測(cè)試系統(tǒng)組成
低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法的系統(tǒng)主要由信號(hào)采集儀、力錘、傳感器以及小型打印機(jī)等設(shè)備，信號(hào)采集設(shè)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(yīng)該達(dá)到截止頻率的2.5倍以上，同時(shí)還要考慮到系統(tǒng)的抗干擾性能，尤其對(duì)于 50Hz 交流電的干擾，因此在進(jìn)行測(cè)試時(shí)候最好采取DC電源，在傳感器的選擇上應(yīng)該選取上最好選取內(nèi)置放大式加速度計(jì)的，而且加速度計(jì)的頻率相應(yīng)范圍較寬，并且低頻響應(yīng)和0漂性能較好。
2.4.2適用范圍分析
在實(shí)際應(yīng)用中，樁基的側(cè)土阻力尤其是動(dòng)土阻力對(duì)樁基中應(yīng)力波會(huì)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(yīng)力波的衰減過(guò)程加快。（3）動(dòng)土阻力波的產(chǎn)生則限制了可測(cè)樁基的長(zhǎng)度，由實(shí)際工程的經(jīng)驗(yàn)可以得出，在使用低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法時(shí)候，樁基的長(zhǎng)度一般要在5~50m 以?xún)?nèi)，樁基的半徑則要小于 0.9m，雖然對(duì)于那些長(zhǎng)度超過(guò)50m 的樁基仍可以得到樁底的應(yīng)力波信號(hào)，但由于公路橋梁樁基的承載力大，對(duì)于那些局部缺陷、深度缺陷的反應(yīng)則不夠準(zhǔn)確，而且也有可能會(huì)受到當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件的影響。
2.4.3 測(cè)試過(guò)程分析
在進(jìn)行測(cè)試時(shí)候，為了得到較為精準(zhǔn)的檢測(cè)結(jié)果，應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：
a 測(cè)試點(diǎn)的選取
應(yīng)根據(jù)不同直徑的樁基選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)試點(diǎn)，一般的規(guī)則是，對(duì)于樁徑在1.2m 以上的樁基，要選取至少 3 個(gè)測(cè)試點(diǎn)，這些測(cè)試點(diǎn)和鋼筋籠之間的距離不得小于10cm，測(cè)試點(diǎn)在樁基中心四周均勻分布，必須對(duì)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行打磨處理以便于保證傳感器與測(cè)試點(diǎn)內(nèi)壁的粘結(jié)良好。
b 錘擊點(diǎn)的選取
檢測(cè)時(shí)的錘擊點(diǎn)最好選取在距離傳感器20~30cm 的地方，若兩者之間距離過(guò)近，錘擊的沖擊力會(huì)對(duì)傳感器造成干擾，反之，若兩者之間距離過(guò)遠(yuǎn)，則可能會(huì)有橫波的影響而產(chǎn)生波形震蕩的現(xiàn)象，這樣就不能準(zhǔn)確反映樁基的情況。
c 傳感器的設(shè)置
應(yīng)當(dāng)根據(jù)測(cè)試點(diǎn)的選取情況來(lái)確定傳感器的安裝，安裝傳感器時(shí)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(lái)黏貼，應(yīng)當(dāng)注意的是，粘貼層應(yīng)盡量的薄一些，以免對(duì)傳感器接收應(yīng)力波產(chǎn)生影響。
另外，為了提高測(cè)試的準(zhǔn)確度，應(yīng)盡可能多的采集應(yīng)力波信號(hào)，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(yīng)變動(dòng)測(cè)法具有一定的使用范圍，在樁基內(nèi)部存在多個(gè)缺陷、樁基長(zhǎng)度和直徑比例大于30 時(shí)，難以獲得較為準(zhǔn)確的測(cè)量效果，因此提高采集系統(tǒng)的信噪比和檢測(cè)精度仍是需要努力的方向。
3 結(jié)語(yǔ)
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(shè)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(cè)多年的經(jīng)驗(yàn),總結(jié)的一些關(guān)于公路橋梁樁基檢測(cè)中出現(xiàn)的問(wèn)題以及對(duì)這些相關(guān)問(wèn)題的技術(shù)分析，隨著高科技的不斷發(fā)展,人們會(huì)研制出更加方便快捷可靠的儀器來(lái)為樁基檢測(cè)提供更加可靠的數(shù)據(jù),同時(shí),也希望該經(jīng)驗(yàn)介紹能給現(xiàn)實(shí)公路橋梁樁基的檢測(cè)提供應(yīng)有的幫助。
