关于桥梁桩基工程检测要点的分析

【关键词】桥梁桩基；检测要点；分析 

　　桩基施工质量是否达标将直接关系到桥梁整体结构的安全性，而且是提升桥梁使用年限和功能性的重要施工部分。在桥梁桩基施工中，多数项目属于隐蔽工程，对于其施工技术的实际应用也提出了更高的要求和标准。而桩基工程的检测在整座桥梁中起到了关键的作用，对其进行分析也是桩基工程的重点。优良的桩基工程是优质桥梁工程的保证。 

　　1 桥梁桩基施工的特点分析 

　　桥梁的桩基施工是桥梁设施建设的重要基础，也是加快城市化进程的先决条件，因此，对桥梁的建设中必须将质量问题提升到相应的高度，并且不断加强对于各工程项目施工技术的深入研究和探索。在桩基工程建设中，桥梁工程的数量不断增多，为了保证桥梁桩基施工技术的科学、合理应用，必须对其特点进行全面的分析。交通工程中桥梁桩基施工的特点，主要表现在以下几个方面： 

　　1.1重要性 

　　在桥梁工程建设中，桩基施工是基础和根本，因为桥梁工程建设过程和使用过程中，桩基会直接影响正个桥梁的承载能力和使用寿命，没有良好的施工质量，会导致桥梁结构受损，缩短使用寿命，严重的发生垮塌危害公众安全。在建设桥梁的时候，桥梁桩基施必须要受到重视，保证工程质量和施工标准落到实处。 

　　1.2复杂性 

　　现在，国内交通工程的桥梁桩基施工中，根据地质情况、施工环境等因素，可以选用的桩基类型较多（以混凝土灌注桩为主），而且各种桩基对于施工工艺和技术的要求也略有差异，在组织桥梁桩基施工时，施工单位必须在对设计方案进行全面审核的基础上，明确各种施工技术的适用范围及优缺点。另外，桥梁桩基施工中，受各种内外部因素的影响较大，如果在施工技术的应用中出现问题，极有可能导致工程项目整体质量的下降，甚至降低桥梁的使用年限和结构安全性。 

　　1.3知识多样性 

　　从现代工程学专业知识的角度出发，桥梁桩基施工中涉及到从桥梁结构、地基基础、工程地质、水文地质、建筑材料、静动测试、工程机械、土力学等学科的基本知识，工程项目设计和施工技术管理人员必须具备较高的专业素质，而且要熟悉国家建筑主管部门出台的相关规范和规程，这是保证桩基施工质量和防范施工事故的重要基础。 

　　2 桥梁桩基工程检测方法要点分析 

　　桩基工程是桥梁工程中的主要基础形式，对基桩的检测内容大体可分为承载能力检测和桩身完整性检测两个方面。桩身完整性检测最长见方法有低应变反射波法、超声透射法和钻孔取芯法等；承载能力检测的方法主要有静载试验法和高应变法。 

　　2.1低应变反射波法 

　　低应变反射波法是使用小锤敲击桩顶，通过粘接在桩顶的传感器接收来自桩身的应力波信号，采用应力波理论来研究桩土体系的动态响应，反演分析实测速度信号、频率信号，从而获得桩的完整性结论。 

　　低应变反射波法采用一维应力波理论来分析桩土体系的动态响应，并做了3点基本假设：1、桩被看作式一维弹性体杆件（桩的长度远大于桩径），2、桩被视为由匀质材料构成，截面恒定，各物理力学参数为常数，横截面在受力时保持平面，3、忽略桩内外的阻尼和摩擦力的影响。用手锤敲击桩顶产生的应力波，理论分析表明，一维弹性杆中波长应大于10倍杆径，这样一维波动方程的解才是精确的。因此，时域曲线不但有纵波存在，还有横波存在，而大直径桩中波速是频率的复杂函数，限制着可测桩的直径。在实测中，桩侧土阻力特别是动土阻力对应力波传播的影响非常大，表现在以下方面：①导致应力波迅速衰减；②影响缺陷反射波幅值；③产生土阻力波。低应变动测法较难区分局部混凝土胶结不良、离析、缩颈等常见的缺陷，一般表现为反射波和入射波同相，但从时域曲线上严格地区分这些缺陷有一定的难度，建议结合频域曲线、工程地质条件、施工情况进行综合分析。也较难区分扩孔、地质变化、嵌岩等情况，故只能对信号作有程度的区分和大致定性，而不能过于夸大地下结论，如承载力、混凝土强度、缺陷类型、大小等。 

　　低应变反射波法，检测设备简便，检测速度快，费用相对较低，适用于工程桩大面积普查。但如何获取好的波形，如何较好地分析桩身完整性是检测工作的关键。 

　　2.2超声波透射法 

　　超声波透射法是最早采用的桩基完整性无损检测法，在上世纪80年代末正式应用于福建省桥梁桩基检测上，其方法是在灌注混凝土之前，在桩孔内预埋数根声测管，作为超声脉冲发射与接收探头的通道，用超声探测仪沿桩的纵轴方向逐点测量超声脉冲穿过各横截面时的声参数，然后对这些测值作各种特定的数值判据或波形判断处理后，得出桩的缺陷类型、大小、位置、混凝土均匀性指标和强度等级。 

　　用超声波透射法检测钻孔灌注桩完整性的优点在于结果准确可靠，不受桩长、桩径限制，无盲区（声测管范围内都可以检测），可测桩顶低强区和桩底沉渣厚度，桩顶不露出地面即可检测，方便施工，也可粗略估测混凝土强度，适用性较强。由于超声波只对已埋设声测管的范围内混凝土进行完整性检测，声测管以外（包括持力层，保护层部分等）不在检测范围内，对于支承桩或嵌岩桩，宜同时采用低应变反射波法检测桩端的支承情况，确保基桩承载力满足设计要求。 2.3静载试验法 

　　对于桥梁的桩基，单桩的承载能力至关重要。对于单桩承载了的测试方法中，采用静载试验法最直接、最可靠的方法。测试方法是在桩顶施加轴向压力，通过不同等级压力对单桩的影响获得数据，了解单桩的实际性能，从而得出单桩承载能力。 

　　单桩竖向抗压静载试验法可分为慢速维持荷载法和快速维持荷载法两种。为设计提供依据的应采用慢速维持荷载法；施工后的工程桩验收检测也宜采用慢速维持荷载法，当有足够的地区经验时，可采用快速维持荷载法，但建议在最大试验荷载时，应根据桩顶沉降收敛情况决定是否延长维持荷载的时间。测试耗时较长，而且对桩身的作用力较大，施工环境相对较差，检测费用都比较高，而且加载设计难度高，检测程序复杂，并且有可能对桩身或周遭土造成破坏，是基桩的承载力受到影响。所以不宜采用这种方法进行普查。在大型工程中采用抽样测试，抽样比例通常低于10%或者不少于5根，这样就可以同时满足各方面要求，也可以得到理想的试验结果。在测试过程中，基准桩的问题有时会被检测人员所忽视，容易出现基准桩打入深度不足或离试验桩的间距不够，试验过程产生位移等的问题。 

　　2.4高应变动测法 

　　高应变动测法是用重锤个桩顶一竖向冲击荷载，在桩两侧距桩顶一定距离对称安装力和加速度传感器，量测力和桩、土体系响应信号，从而计算分析桩身完整性和单桩竖向抗压承载力的方法，还可以监测预制桩和钢桩打入时的桩身应力和锤击能力传递比，为沉桩工艺参数及桩长选择提供依据。Case法和曲线拟合法（CAPWAP）法是最常用的高应变检测方法，两者以行波理论为依据，量测桩顶力和加速度时程波形，但对测量信号的分析处理方法有所不同。和静载试验对比，高应变动测法的试验成本和检测时间有了大幅度的减少，测试结果可以帮助到其他测试。 

　　高应变动测法，合理判定缺陷程度，可作为低应变法的补充验证手段。可以利用高应变法增加承载力和完整性的抽查频率。 

　　2.5钻孔取芯法 

　　钻孔取芯法主要是利用钻孔机，对桩身进行钻芯取样，根据芯样的胶结情况、有无气孔、松散或断桩等现场外观检查，结合取芯率，综合评判桩身混凝土完整性；对芯样进行室内抗压强度试验，确定桩身混凝土强度；测定混凝土灌注桩的桩长，检验施工记录桩长是否真实；测定桩底沉渣厚度，检验。