无损检测技术在桥梁桩基检测中的作用

颜　静，王　争，胡先进

(贵州省交通建设工程检测中心有限责任公司，贵州 贵阳　550008)



无损检测技术在桥梁桩基检测中的作用

颜静，王争，胡先进

(贵州省交通建设工程检测中心有限责任公司，贵州 贵阳550008)

摘要：针对桥梁桩基检测中应用的无损检测技术，阐述检测的基本原理及技术特点，并对检测过程中的常见问题进行分析，结合问题研究了桥梁桩基不同的无损检测方法。希望可以有效的检出桥梁桩基是否存在气孔、裂纹等现象，保证桥梁桩基的建造符合工艺要求，避免桥梁桩基在监测的过程总遭到破坏。

关键词：无损检测技术；桥梁桩基；检测原理；技术特点

无损检测技术是指不对被检物件的结构造成破坏，而是采取物外检测或是钻芯取样检测的方法得出被检物件的质量性能，无损检测技术常常应用在大型工程的质量监测或是质量检定中。无损检测技术因为其无损的优点被广泛的应用到桥梁工程的检测中，其中在桥梁桩基检测中应用的最为广泛。桥梁桩基按照材料来划分主要有混凝土灌注桩、钢板桩、PCC桩等等，根据桩基材料和桩基承载力的不同可以选择不同的检测方法。对无损检测技术在桥梁桩基检测中的作用进行研究，希望可以促进无损检测技术在桥梁桩基检测中的发展。

1无损检测技术的原理和优点

无损检测技术是指利用物理特性对结构物件进行检测，例如光学特性、力学特性等等，在无损检测的过程中会准确发现被测物件的缺陷以及缺陷存在的具体位置，达到对整个工程或物件质量进行检测的目的。利用无损检测技术对桥梁桩基进行检测不会对桩基的结构造成破坏；无损检测技术应用到的检测设备非常先进，可以对桥梁桩基进行更加全面的检测，并且检测时间比较短，不会对桥梁工程下一环节的施工产生影响；无损检测技术可以对桥梁桩基结构部件的内部进行检测，发现桥梁桩基的深度缺陷，例如桥梁装机的钢筋锈蚀、内部结构开裂都可以通过无损检测来发现具体的质量缺陷。

2桥梁桩基的概述及常见病害

桥梁桩基是连接桥梁与承台的基础，通过桥梁桩基可以将桥梁上部结构的荷载有效的传递到地下较为坚硬的土壤和岩层中。桥梁桩基承担了较大的竖向荷载，同时也会承担桥梁的水平荷载，可以对软弱地基进行处理。桥梁桩基是对桥梁结构进行修改，以便对桥梁上部结构进行承载，桥梁桩基在桥梁工程中的应用非常广泛，并且桥梁桩基的加固效果也非常好。常见的桩基材料有混凝土灌注桩基、钢板桩基、PCC桩基等等，随着我国桥梁工程的发展，桥梁的跨度逐渐扩大，导致桥梁上部荷载越来越大，这就使桩基逐渐向着高强度的方向发展。

由于地质条件和施工技术的关系导致桥梁桩基存在几种常见缺陷，例如桩基桩径出现缩小的现象，因为桩基安装在含水较高的地层中，地质条件对桩基造成的危害比较大。桩基外部的混凝土层长期遇水会导致桩径缩小，另外由于水流的长期冲刷造成桩基外径的混凝土层不断变薄，导致桥梁桩基出现桩径缩小的现象。混凝土材质的桩基还会出现沉渣的问题，该问题主要是因为桥梁桩基在施工时，没有对桩基孔底进行彻底的清理，导致桩基强度不足。桩基在长期使用过程中，会出现中风化岩的现象，出现桩基沉渣缺陷。混凝土桩基还会出现离析问题，这主要是因为混凝土桩基在施工过程中，混凝土的搅拌不均匀，所以混凝土之间的固结程度受到影响，混凝土材料中出现骨料悬浮的现象，导致混凝土桩基最终出现形变现象。

3无损检测技术在桥梁桩基检测中的作用

3.1低应变法无损检测技术

利用低应变法对桥梁桩基进行无损检测时，需要将桩基看成一维平面弹性杆件，不需要考虑桩基的外侧阻力以及桩基周围土壤对桩基的约束作用。利用达郎贝原理推导整个桩基的波动方程

δ2μ/δt2=V2cδ2μ/δx2

在上述公式中Vc是桩基承压时应力波的传播速度，P是桩基材料的质量密度，E为装机的弹性模量，μ是桩基内材料质点的位移情况。

低应变法对桥梁桩基进行无损检测时，利用硬物对桩基顶端进行锤击，分析锤击应力波的传播速度，判断桥梁桩基内部是否存在质量缺陷。低应变法是一种综合的检测方法，可以对桩基的完整性进行判断，准确的检测中桩基是否存在桩径缩小、桩基沉渣或者混凝土离析的问题。该方法在对桩基进行检测时没有定量分析的方法，只能靠检测人员的检测经验来判断，并且在实际检测的过程中，桩基外侧土壤会对应力波的传播造成干扰，影响桩基检测精度。

3.2高应变法无损检测技术

高应变法是对桩基的竖向承载力和桩基完整性进行检测，在检测过程中，需要借助外部物体对桩基施加竖向荷载。施加竖向荷载时需要达到桩基本身质量的10%以上，这样才能够保证检测效果具有实质性。在施加竖向荷载时，对施加的竖向荷载传播速度以及荷载力时程曲线进行分析，最终得出桩基的检测结果，该方法主要适用于摩擦型桩的无损检测。利用高应力法进行检测时，实际是对声波能量传播过程的检测，所以为了保证检测精度，需要多桩基顶部进行清理，保证桩基顶部的平整，并将检测传感器对应安装在桩基顶部的两侧，确保传感器与桩基轴线平齐。

3.3超声波法无损检测技术

超声波法无损检测技术是基于物理基础的检测方法，属于弹性波测试中的一种。检测理论主要是根据声波在固体介质之间的弹性传播速度。利用超声波对桥梁桩基进行无损检测已经有了很长时间的历史，而声波透射法是在近几年才发展起来的无损检测技术，可以利用声波透射对桩基进行直接检测。利用声波透射法对桥梁桩基进行无损检测时，需要在桩基内部预埋检测管道，这样就可以利用检测仪器直接对桩基进行发声，声波穿透桩基并另一侧的接收装置接收，再利用仪器对接收到的声波信号进行判断。判断声波传播时间、传播幅值、传播频率等等，有效的判断出桩基内部是否存在缺陷以及完整程度等等。在对超声波的传播速度进行分析时，如果接收仪器得到的传播速度比超声波的临界声速要低，这也就表明了该桩基内存在质量缺陷，导致声波没有受到介质影响就传播出去。如果检测面的多个测点都产生了声速值比临界声速值低的情况，并且声速值低的离散型比较小，那可以直接判定为该桥梁桩基存在质量缺陷。在对桩基超声波波幅进行分析时，需要选取承载结构中经常受力的部位进行波幅分析，如果测量得出的波幅值低于标准临界值，那表明测量区域存在疑似质量缺陷问题。这就需要更换测量位置对受力部位进行多次测量，最终得出结果全部比临界波幅值低，则表明一定存在质量缺陷。两点间的声时深度曲线斜率也可以作为判断桩基是否存在缺陷的基础。

在利用无损检测技术对桥梁桩基进行检测的过程中，如果对桩基进行挖孔检测时，孔洞处理不恰当，将会导致桩基后期出现承载压力不均衡的现象，影响桩基承载质量。桩基孔洞底部的水分如果没有清理干净，将会导致桩基结构中的混凝土被稀释，影响了桩基承载力。在利用应变法对桩基进行检测时，要设计检测标高，并对桩基顶部进行充分的清理，避免桩基各项不利因素，影响到桩基质量检测结果的准确性。在检测过程中对与桩基相关的参数资料进行收集，以便质量检测结构判断的及时性，在发现桩基存在质量问题后，及时的提出处理方法对桩基存在的问题进行解决。

4结论

利用无损检测技术对桥梁桩基进行检测可以及时发现桩基存在的质量缺陷，并提出有效的加固处理方法，使桥梁桩基的质量得到保证。无损检测技术也存在着优缺点，在桥梁桩基检测过程中，要根据检测现场的实际情况，选择适合该桥梁桩基的检测方法，使检测结果更加精确。

参考文献：

[1]谭敏,揭选红. 无损检测技术在桥梁桩基检测中的应用思路研究[J]. 科技资讯,2010,(10):92，94.

[2]陈王剑. 超声波法在桥梁桩基检测中的应用研究[J].黑龙江交通科技,2014,(2):104-105.

[3]季勇志. 基于三维导波理论的码头桩基无损检测方法的数值模拟研究[D].天津大学,2010.

The role of non-destructive testing technology in bridge pile foundation detection

YAN Jing, WANG Zheng,HU Xian-jin

(Guizhou Traffic Construction Engineering Testing Co., Ltd.，Guiyang,Guizhou 550008,China)

Abstract:The paper mainly discusses non-destructive testing technology in bridge pile foundation detection;introduces the basic principle and the technical characteristics; and analyzes the common problems in the detection process, combining with different NDT (non-destructive testing) methods of bridge pile foundation. We hope it can be effective in the detection of stoma and crack in bridge pile foundation. to ensure bridge pile foundation construction in accordance with technical requirements, to avoid destruction in monitoring the process.

Keywords:non-destructive testing technology; bridge pile foundation; detection principle; technical characteristics

中图分类号：U446.2

文献标识码：C

文章编号：1008-3383(2016)03-0089-02

作者简介：颜静(1985-)，男，贵州黔西人，助理工程师，从事公路试验检测工作。

收稿日期：2015-07-30