桥梁桩基检测技术应用

桥梁桩基检测技术应用

张劼

天津市金艾城建工程检测中心天津市300300

摘要：在我国经济发展的带动下，交通行业也得到快速发展，桥梁建设规模日益扩大。文章通过研究桥梁桩基施工检测的意义与现状，尝试通过分析桥梁桩基施工检测技术目前存在的问题，从理论层面上为我国道路发展提供一些支持和帮助。

关键词：桥梁桩基；施工检测；检测技术

引言

桩基是结构物的主要承重部分，其质量直接关系到结构物使用的安全性及长久性。同时桩基又是隐蔽工程，其质量检测、评价也是工程建设各方所关心的。

一、桥梁桩基一般的质量分类

国内在建设桥梁时，都按100%的比例对其桩基础进行低应变检测，质量分类标准目前规范上没有明确规定，因此存在着较大的差异。一般来讲，按质量优劣分为四类：（1）完整桩：动测波形呈规则衰减，波速值也正常，达到设计桩长，桩身完好，混凝土强度达到设计标号。一般情况下，单纯扩径的桩也列入此类。（2）基本完整桩：动测波形呈现小畸变，桩底反射清晰，桩身有小缺陷，如轻度缩径、局部轻度离析等，推测对单桩承载力及横向剪切力没有太大影响，桩身混凝土波速正常，可达到混凝土设计标号。（3）缺陷桩：动测波形出现较明显的不规则反射，对应桩身缺陷如裂纹、离析、缩径、夹泥等；桩身混凝土波速偏低从而达不到设计标号，对单桩承载力有一定的影响，该类桩一般要求设计单位复核单桩承载力后提出是否处理意见。（4）严重缺陷桩：动测波形严重畸变，对应桩身缺陷如裂缝、严重离析、夹泥、严重缩径、断桩等。该类桩一般不能使用，需进行工程处理。

二、桩基检测方法概述

（一）桩基检测方法的分类

当前，桥梁桩基检测方法主要分为静载荷试验法、动力测桩法、声波透射法，还有钻孔取芯法、动力触探以及埋设传感器等辅助方法。静载荷试验法主要采用堆载平台法、锚桩法、地锚法、锚桩和堆载联合法以及孔底预埋法等。动测技术分为低应变动测法和高应变动测法。低应变动测法常用应力波反射法（锤击波动法）；高应变动测法常用CASE法或CAPWAP法。按桩基检测时间可以分为：为设计提供依据的先期检测；施工阶段的施工检测；施工完毕后的验收检测；施工阶段和使用阶段的鉴定检测。按桩基检测的用途可分为：桩基竖向横向承载力检测；桩基持力层承载力及变形性状的检测；桩基结构完整性检测；桩土共同作用荷载分担比检测，桩体及土体应力应变检测；桩基施工中对环境影响检测（如震动、噪音、土体变形）；桩基在特殊条件下或事故处理中的其他检测。

（二）常用的检测方法

（1）静载荷试验法

单桩竖向承载力的确定在桩基工程中特别重要。静载荷试验法在检测单桩竖向承载力时虽然是最原始的，但也是最可靠的方法。在桩顶施加荷载，了解荷载施加过程中桩土间的作用，通过得到P-S曲线的特征确定承载力，判别桩基的施工质量，就是静载荷试验法。在桥梁桩基工程中，主要使用慢速维持荷载法。由于施工环境恶劣、检测时间长、桩基荷载压力大、费用高、配套工作繁复，加上桩基设计安全系数高，较难使桩基破坏（即下沉量超限或混凝土破坏），所以较少采用这种方法。特殊项目也有应用，一般按规范抽取10%来检测。

（2）高应变动测法

高应变动测法是采用锤重达桩身重量10%以上或单桩竖向承载力1%以上的重锤以自由落体击往桩顶，获得相关的动力系数，应用规定的程序，进行分析和计算得到桩身的单桩竖向承载力和完整性参数，也称CASE法和CAPWAP法。该法出现在上世纪90年代，其检测费用比静载荷试验法大大降低。由于这种方法检测程序相对繁琐，所以较少采用。高应变动测法对于其它检测方法和桩基设计均有帮助。

（3）低应变动测法

使用小锤敲击桩顶，通过粘结在桩顶的传感器接收来自桩中的应力波信号，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和频率信号，判断桩身质量。该检测方法称为低应变动测法，主要检测桩基的完整性。此法主要分两个阶段进行：一是原始数据的野外采集，记录检测振动曲线并及时作出初步判断，以确定波形是否能反映出桩基的实际情况；二是室内数据分析，判断桩身缺陷性质与位置，完成检验报告。其优点是：检测速度快；检测简便；检测成果可靠；检测费用低。适用范围为：桩长5～50m；桩径＜1.8m。

三、检测方法之比较

对于各类桩、墩及桩墙结构，其完整性检测，一般采用低应变或高应变动力试桩法检测，大直径桩则宜采用声波透射法或钻芯法检测。对于散体材料桩，或由土与低粘结强度桩组成的复合地基，如碎石桩、石灰桩等，可采用静载荷试验，也可采用静力触探分别对桩和土进行检测，以确定复合地基承载力。而对于高粘结强度桩和土组成的复合地基，如水泥土桩、CFG桩、低标号混凝土桩等，则可采用静载荷试验检测竖向承载力。单桩承载力的检测同其它刚性桩。复合地基中，桩、土荷载分担比的检测一般采用钢弦或压力盒通过静载荷试验进行测定。也可采用特制的应力传感器测试。施工中由于震动对环境的影响，一般采用质点速度监测系统或加速度监测系统进行测试，也可用地震仪检测。施工中由于挤土效应对环境的影响，用变形传感器（测斜仪）进行监测，也可用沉降变形标配合水平仪、经纬仪检测。施工中噪音的测试可以采用分贝计加以判定。使用阶段桩体应力-应变的测试，使用钢筋应力计，混凝土应力计或特制的传感器。当桩长大于30m，用其它检测手段难以准确判定桩体完整性时，可采用抽芯的方法，抽芯还可以较准确地判断桩体混凝土的强度，也可采用声波透射法进行检测。

四、常见问题及解决措施

（一）桩孔坍塌

首先，我们先来分析桩孔坍塌以及面对这个问题的解决措施。造成桩孔坍塌问题出现可能是由于泥浆比重过于低、桩孔内部泥浆出现问题如压力不够难以支撑、人员施工过程中钻孔速度过快导致泥浆对于桩基保护力或支撑力不足等等。

解决桩孔坍塌问题的办法主要有：由于泥浆比重造成的桩孔坍塌需要针对不同材质的泥浆采用不同比重的泥浆，同时也要注意泥浆自身稠度达到要求；由于钻孔速度过快造成的桩孔坍塌问题同样要根据不同质地的泥浆来适当调整钻孔速度；当桩基桩孔的孔口部分发生坍塌时，可以先将护筒抽出，将护筒压实后再塞回去。

（二）桩孔倾斜

施工过程中也常常会出现桩孔倾斜问题。造成桩孔倾斜的原因有很多，比如：作业时钻机震动导致桩孔位置发生偏移、钻机虽然安装就位但其不够稳定、土层中夹带有大石头等等。针对这些现象的解决办法主要有：在操作过程中要先确保操作场地的平整，可以将场地压平；针对钻机震动问题我们可以先检查钻机底座是否平稳，操作过程中也要时常调整钻机位置使其处于正确位置处；针对施工过程中遇见的大事故情况，操作人员在操作过程中要放慢钻孔速度，检查周遭情况。

（三）断桩

施工过程中还存在一种会严重影响桩基质量的问题：断桩。在施工过程中，如果出现断桩情况，这将成为重大质量问题。断桩情况通常发生于钻孔灌注桩过程中。当施工时一旦发生断桩，就会造成较为重大的经济损失，所以，为防止断桩情况的出现，专业人员在施工过程中一定要做好预防工作，防患于未然。

总结

当前，桥梁桩基检测技术的研究和发展正方兴未艾，欲提高桩基检测的质量与效益，一方面要不断改善已有仪器的硬件性能和质量，并努力开发出新的仪器；另一方面也要加强对桩基检测技术理论的研究工作，以寻求更精确的物理模型。

参考文献：

[1]陈文楠，储凌飞.公路桥梁桩基检测技术应用与探讨[J].四川水泥，2017（4）：23-23.

[2]卢再光，孙洪硕，苏丹娜.桥梁桩基检测中无损检测技术的应用[J].建材与装饰，2018（6）.