高速公路桥梁桩基检测技术的应用

李萌

摘 要：桥梁桩基工程受到地质条件、施工技术和天气情况等影响，对桩基的质量和桥梁结构可能会有所损害。桩基是高速公路桥梁中的重要支撑构件，其质量的好坏与整个高速桥梁的安全运行息息相关。加强桥梁桩基的检测，保证桥梁桩基质量十分必要。文中从高速公路桥梁桩基质量分类入手，深入探究了高速公路桥梁桩基检测技术，以期摸清公路桥梁桩基质量情况，保障质量安全。

关键词：高速公路;桥梁;桩基检测技术

中图分类号：U443.15 文献标识码：A

0 引言

桩基是高速公路桥梁的主要承重部位，一方面关系到整个桥梁的整体结构质量，另一方面也与桥梁的使用年限息息相关。因此，必须依托先进的公路橋梁桩基检测技术或方案，制定科学合理的检测计划，并运用到实际检测中，摸清桥梁桩基质量情况，根据其存在的问题采取相应的措施，以保障公路桥梁的质量。

1 高速公路桥梁桩基质量分类

（1）缺陷桩。缺陷桩的动态测量波形存在较为明显的不规则反射，与桩身的缩孔、裂缝、夹泥等缺陷相对应，无法满足相关标准和要求，因此，影响到桥梁基桩的承载能力，存在安全隐患。针对缺陷桩的修复处理，需要设计单位复核单桩承载力，并根据实际情况提出能否使用的建议[1]。

（2）严重缺陷桩。这类桩基动力测试波形畸变严重。由于混凝土材料的严重离析，该类桩存在明显的断桩、夹泥、严重缩径等问题，无法作为高速公路桥梁的基础，需要相关工作人员采取措施进行严格的技术处理。只有确保其支撑能力和承载能力满足标准或要求后方可使用。在高速公路桥梁桩基中，完整桩动态测量波形衰减规律、桩身状况良好，桩长满足相关规范标准，波速正常，桩基设计混凝土强度达到桥梁标准规范要求。一般来说，单纯扩径的桩属于完整桩这类。

（3）基本完整桩。在高速公路桥梁桩基中，基本完整桩的桩基变形小，桩底反射清晰，桩身存在一定的小缺陷，有轻微的折减和部分离析的现象。一般而言，不会严重影响单桩的纵向承载力和横向剪力。桩基桩身混凝土波速正常，能满足混凝土设计标准和要求[2]。

2 高速公路桥梁桩基检测的主要病害问题分析

现阶段，我国的高速公路桥梁施工中，根据其受力作用不同进行划分，主要包含摩擦桩和端承桩等不同的桩基类型，并且随着我国道路桥梁工程规模的不断扩大以及桩基深度不断增加，导致桩基施工中所应用的技术水平及其桩基承载力也明显提升，对桥梁结构安全及其工程质量的影响日益突出。

高速公路桥梁桩基检测中，所存在的主要病害问题包括桥梁桩基缩径以及离析、沉渣、接桩、夹层断桩等。其中，桥梁桩基的缩径问题主要表现为：桥梁桩基施工中，因机械设备以及施工人员、工程地层特性等原因影响，导致桩基成孔后进行灌注的混凝土前桩的直径，与原有的设计桩径相比出现缩小变化，使其单桩截面积不符合桥梁桩基施工的具体要求，从而表现出桩基承载力不足等问题，严重影响了桥梁桩基的结构安全和质量。而桥梁桩基的离析问题则是指混凝土灌注施工期间，由于混凝土搅拌不够均匀，导致混凝土凝固后的强度不足，因此，对桥梁桩基的结构强度产生影响，使其不符合有关技术要求和质量标准。

高速公路桥梁桩基检测中存在的接桩问题主要是指进行预制桩的接桩处理中，未能将其接头位置进行清理干净、并确保焊接的质量和效果，或者是未严格按照有关要求进行冷却处理等，都会导致接桩部位出现开裂或脱开等，对桥梁桩基质量产生影响。此外，桥梁桩基的检测中，还存在有桩基夹层以及断桩、沉渣等问题，比如，在桩基施工期间，由于其泥浆比重较大或者是出现塌孔后清孔不彻底等，都会造成桥梁桩基的沉渣过厚等问题，对其桩基质量产生不利影响;而桥梁桩基的夹层与断桩等问题，则主要表现为桩基施工中由于施工人员的技术和经验不足，导致对混凝土的施工和应用不合理，引起混凝土灌注桩的连续性无法保证，从而发生断桩或夹层等情况，危害桥梁桩基的质量和结构安全。

3 高速公路桥梁桩基检测技术应用

（1）声波透射法检测法。采用数字非金属声波测试仪[如武汉岩海RS—ST06D（S）]。正式检测前，需录入被检桩基的相关设计参数（如工程名称、墩台编号、桩基编号、桩基混凝土等级等），设定好测点间距。检测时，测定桩长，采用平测法对全桩各个检测剖面的桩身混凝土质量进行普查，当发现声学参数出现异常部位时，采用加密平测、斜测或扇形扫测等细测方法进行验证检测[3];必要时可钻芯取样、试压予以验证。平测法、斜测法、扇形扫测法的具体步骤如下：

1）平测法是铁路桥梁桩基检测的常规方法。平测法检测桩基发现声学参数存在异常测点时，应采用斜测法或扇形扫测法对异常测点进行加密测试，以便准确确定异常部位的范围，从而为桩身完整性判定提供可靠依据。平测基本方法：先将发射、接收换能器分别置于1、2声测管的管底并保持相同标高，然后按设定好的测点间距，自下而上将发射、接收换能器以相同的步长（一般采用200 mm），匀速、平稳地向上提升（此时声波检测仪始终处于开机状态），在提升过程中主机相关系统自动读取步长、声时、波幅、主频、纵速等测试参数，自动记录各测点的声波信号，形成声时、波幅曲线及波列图等。根据近些年来开展铁路桥梁桩基检测的经验看，在各种检测参数中波列图、纵速最为关键。一般情况下，根据波列图、纵速即可判定桩身混凝土的缺陷类别（如离析、夹泥、沉渣、断桩等）。

2）斜测法是验证检测的主要方法。斜测时应采取两种不同的方式进行（不宜采用单一的斜测法验证检测）：第一，发射换能器比接收换能器位置高一个步长，且位于可疑点下方0.5r以上的距离（r为桩基半径），此时接收换能器终止点位置应位于可疑点顶部0.5r以上的距离;第二，发射换能器比接收换能器的位置应低于一个步长，此时接收换能器应位于可疑点下方0.5r以上的距离，发射换能器终止点位置应位于可疑点顶部0.5r以上的距离。斜测法验证检测时，步长应≤100 mm，提升发射、接收换能器时，应匀速、平稳保持同步。每一缺陷部位验证检测次数应≥2。斜测时，发射、接收换能器中心连线与水平面夹角宜按300°～400°范围掌握，不宜过大。

3）扇形扫测验证检测也可采用扇形扫测的方式进行。扇形扫测是将一个换能器置于某一高程不动，而将另一换能器逐点移动，使测线呈扇形分布。扇形扫测试时，各测点测距可不尽相同，各测点波幅不宜相互比较，应注意根据相邻点测值的突变对某测点测线进行分析，缺陷判定主要依据应是纵速大小及声波信号衰减程度。缺陷位于桩底部位，难以扇形扫测时，也可采取加密平测法予以验证检测，此时测点步距应≤100 mm[4]。

（2）低应变检测法。桩基动测技术应用时，应力波理论是重要的理论基础，这一理论最早诞生于20世纪初期，其出现的最初阶段主要是为进行桩基结构完整性的检测。随着技术的逐步发展与应用，很多专家学者在应力波理论的基础上，逐步吸收借鉴了国外很多的动测技术知识，并针对不同类型的公路、桥梁工程桩基具体情况，在现有的动测技术与桩基检测技术基础上进行了一定的扩展，促进了我国低应变检测技术的发展。在当前的公路桥梁桩基工程中，低应变检测法同样是一种有效的检测方法，其在具体的检测过程中，技术原理主要体现在：桩顶在受到一定冲击后，桩身与桩底都会在此冲击作用下发生明显的振动，而此振动将会从桩底向桩身产生一定的应力波，当反射波传递回桩顶的时候，在桩顶的传感器会接收到这种反射信号，进而形成动态波形，根据该反射波的具体情况，相关人员即可进行桩基质量问题的判定与分析。

（3）钻芯检测法。公路桥梁桩基检测方面，钻芯检测法也最为常用，该检测技术是在保持公路桥梁桩基结构完整性的前提下开展的，能有效避免传统检测方式对桩基的破坏。在具体应用过程中，钻芯检测法实现了对人造金刚石钻头与钻石探头的应用，能使专业检测人员在应用该种检测技术时充分掌握桩基的质量缺陷，这种检测方式的精确性相对较高。在钻芯检测法应用过程中，桩基材料强度、沉积物厚度、混凝土土桩的长度等都可经由此种方式获得。一般情况下，在此种检测方式的应用过程中，如果要抽取混凝土土桩内部的物质，需利用单动双管的钻具或者金刚钻头，以保障抽取芯样的完整性与准确性。当芯样抽取结束后，需根据从上到下的顺序排列芯样。

（4）高应变检测法。高应变检测法同样是公路桥梁桩基检测时最为常用的一种检测方式，这种检测方式在具体的应用过程中，主要是使用动测法进行桩基最大承载能力的判定，根据所获得的检测结果来分析桩基结构是否完整与可靠。但是，高应变检测法的应用有一定的条件限制，只有当桩底土出现了明显的塑性变形情况、桩基受到打击以后桩顶荷载出现一定位移的情况下，这种检测方式才能获得更为精确的检测数据。高应变检测法正是在这一条件下应用的，具体应用时，对桩顶施加一定的重击，使桩身下部受到其影响，而在此条件下，桩基与土壤之间会出现明显的位移，进而根据此位移大小判定桩基的承载能力。

（5）静荷载试验法。该方法在桥梁桩基检测中应用，能够对单桩承载力进行明确，其中，现阶段对桥梁桩基的新型承载力检测试验，就可以在静荷载试验分析基础上进行，并且在实现试验分析结果保障上，具有较好的作用和效果。此外，桥梁桩基检测中应用的静荷载试验方法主要包含单桩纵向抗压以及荷载试验、抗拨等，在具体试验分析中，则可以通过贯入速率或者是循环卸载、终极荷载维持等方法开展试验和分析，其中，以终极荷載维持在各种方法中的应用最多。

4 结束语

综上所述，随着社会的日益发展，当前各种检测技术被广泛运用到高速公路桥梁桩基质量检测中并获得良好的成效。因此，我们要充分了解各种检测技术的优势和劣势，根据实际情况，采取针对性的措施，合理利用相关检测技术，提升桩基检测精准性，确保公路桥梁的安全性。

参考文献：

[1]黄原，廖辉煌.公路桥梁桩基检测中无损检测技术的应用思路[J].交通世界（运输车辆），2019（8）：110-111.

[2]张月辉.桥梁桩基施工与检测技术应用论述[J].工程技术（引文版），2016（3）：137.

[3]苏海.桩基检测中桥梁混凝土超声波检测技术的应用[J].建筑技术开发，2019（2）：93-94.

[4]魏红志.无损检测技术在桥梁桩基检测中的应用[J].建筑建材装饰，2018（6）：59.