桥梁桩基检测技术分析

刘明、黄凯

（贵州宏信创达工程检测咨询有限公司，贵州 贵阳 550014）

0 引言

桥梁桩基是桥梁的关键结构之一，其质量和稳定性对整个桥梁的安全性及使用寿命有着决定性的影响。为确保桥梁桩基的质量达到预期标准，无损检测技术在桥梁工程中得到了广泛应用。然而，传统的检测方法存在一些限制，如静荷载试验无法在施工中进行，声波透射法对混凝土结构的检测有一定的局限性等。因此，需要探索更加先进和全面的桥梁桩基检测技术，以满足工程的实际需求。

目前，超声波检测技术在桥梁桩基检测中得到了广泛应用，该技术主要是借助声波在材料中的传播特性，非侵入性地检测桩体的内部缺陷和质量状况，具有快速、准确、可靠的特点。然而，超声波检测技术在实际应用中还存在一些问题，如数据采集和分析复杂、操作技术要求较高等，且对桩体材料的性质和结构特点有一定的限制。因此，有必要进一步研究和改进超声波检测技术，以提高其在桥梁桩基检测中的应用性能和准确度。

1 桥梁桩基检测技术作用

桥梁桩基是桥梁结构的基础部分，其质量直接影响整个桥梁的承载能力和稳定性。桥梁桩基检测技术是一项重要的工程技术，其作用在于确保桥梁桩基的质量和稳定性，以保证桥梁的安全运行和使用寿命。

1.1 确保结构安全性

桥梁桩基检测技术能够对桩基的结构特点和材料性能进行全面的检测，包括尺寸、形状、质量等。通过检测，可以及时发现潜在的缺陷、裂缝、空洞等问题，避免桩基结构在使用过程中出现安全隐患，从而保证桥梁结构的安全性。

1.2 提高施工质量

桥梁桩基检测技术可以在施工过程中对桩基的施工质量进行实时监测。通过检测，可以及时发现施工中可能存在的问题，如混凝土浇筑不均匀、气泡、坍塌等情况，从而及时进行调整和纠正，确保桩基施工质量符合工程标准。

1.3 延长桥梁寿命

通过定期进行桥梁桩基检测，可以及时发现桥梁桩基结构的老化、损伤和磨损情况，采取相应的维修和保养措施，从而延长桥梁的使用寿命，降低维修成本[1]。

2 桥梁桩基检测技术国内外现状分析

2.1 国内现状

桥梁桩基检测技术在国内外都得到广泛关注和研究。在国内，随着桥梁工程的不断增加和桩基施工的不断发展，桩基检测技术也得到了快速发展。目前，国内主要应用的桩基检测技术包括声波透射法、静荷载试验法和高应变动力试桩法等。

声波透射法凭借快速、准确、无损等优点在桥梁桩基检测得到了广泛应用。

静荷载试验法是一种用于评估桩基承载性能的常用方法，通过对桩基施加静荷载，观测其变形和应力响应，从而判断桩基的质量和稳定性。

高应变动力试桩法则是通过在桩顶施加冲击负荷，观测桩基在冲击作用下的应变响应，从而评估桩基的质量和承载力。

2.2 国外现状

桥梁桩基检测技术在国外也得到了广泛的应用和研究。在声波透射法方面，国外的研究更加注重对不同材料和结构的适应性，不断推陈出新，提高检测的精准性和效率。静荷载试验法和高应变动力试桩法在国外也得到广泛应用，并不断改进和完善，以满足复杂工程条件下的检测需求。

虽然桥梁桩基检测技术在国内外取得了一定的进展，但仍存在一些不足。一方面，目前的桩基检测技术在复杂地质条件下的适应性和准确性仍有待提高。另一方面，桩基检测技术在实际工程中的应用还需要进一步推广和普及，需要加强技术培训和人才培养，以提高工程质量和安全水平。此外，需要加强不同检测技术的融合应用，形成更全面、更有效的检测体系，以更好地满足公路桥梁检测需求[2]。

3 公路桥梁桩基检测技术

3.1 成孔检测法

成孔检测法指的是在桩基施工过程中，对已经完成的桩孔进行质量检测的一种方法。进行成孔检测时，需要将检测探头插入已完成的桩孔中，获取桩孔内部的结构信息和质量状况。

首先，进行成孔检测时，需要检测桩孔的直径、深度和形状是否符合设计要求，确保桩孔的规格准确无误。

其次，在施工过程中，可通过检测仪器获取桩孔内部的声波信息，判定其是否存在空洞、裂缝或其他质量问题，以便于及时采取措施进行处理，消除质量隐患。

再次，通过检测仪器获取桩孔内部的土壤信息和地层情况，可以了解地质条件是否符合设计要求，为后续的桩体灌注施工提供地质基础数据。

最后，施工过程中需要确保桩孔的位置准确无误，以保证后续桩体的稳定性和承载能力，成孔检测能够验证桩孔位置的准确性[3]。

3.2 静荷载试验法

静荷载试验法是桥梁桩基检测中的一种常用方法，用于评估桩基的承载性能和稳定性。进行静荷载试验时，需要在桩体顶端设置静荷载装置，通过施加垂直荷载，对桩基进行承载性能检测（见图1）。试验过程中，工作人员需要对桩体的变形和沉降进行实时观测和记录，从而了解桩体的变形特性和承载性能。静荷载试验法的应用主要包括以下四个方面。

图1 静荷载试验检测现场

3.2.1 评估承载能力

通过施加不同的垂直荷载，可以观测桩体的变形和沉降情况，从而确定桩基的承载性能。通过加载至承载力极限，可以得出桩基的极限承载力和破坏荷载，为桥梁的设计和施工提供重要参考。

3.2.2 检测质量问题

静荷载试验可以检测桩基的质量缺陷，如桩体的裂缝、变形等。如果在试验过程中出现异常情况，说明桩基存在质量缺陷，需要进行进一步的检测和处理。

3.2.3 确定荷载—沉降关系

通过记录加载过程中桩体的变形和沉降数据，可以绘制出荷载—沉降曲线，便于了解桩体的变形特性，这对确定桥梁的结构性能和稳定性有重要意义。

3.2.4 评估桩体侧阻力

除了垂直荷载，静荷载试验还可以施加水平荷载，从而评估桩体的侧阻力。

3.3 声波透射法

声波透射法主要用于评估桩体内部质量和结构状况（见图2）。在声波透射法应用过程中，通过在桩基表面施加超声波信号，观测信号在桩体内传播的情况，可以了解桩体的内部结构和缺陷情况。

图2 声波透射检测现场

应用声波透射法进行桥梁桩基检测时，需要选取合适的超声波探头，并将其安装在桩基表面。探头的选择要考虑桩基的材料、直径和深度等因素，以确保检测的准确性和适用性。在具体检测过程中，工作人员发送超声波信号到桩体中，并观测信号的传播情况。当信号穿过桩体时，不同材料和缺陷会对信号产生不同的影响，从而形成不同的声波波形。通过对这些波形进行分析和比较，可以识别出桩体内的缺陷，如裂缝、空洞、松散部位等。声波透射法的主要应用优势如下：

首先，声波透射法是一种非破坏性检测方法，不会对桩基造成损伤，适用于大范围的检测工作。

其次，声波透射法能够检测桩体的内部情况，包括深部缺陷，能够为桩基的全面评估提供重要依据。

最后，声波透射法具有快速、高效的特点，检测过程可以实时进行，且结果分析和判定相对简便[4]。

3.4 声应力波反射法

声应力波反射法在桥梁桩基检测中主要用于评估桩体内部的质量和结构状况。在声应力波反射法的应用过程中，通过在桩基表面施加声应力波信号，然后观测信号在桩体内的传播和反射情况，以此了解桩体的内部结构和缺陷情况。应用声应力波反射法进行桥梁桩基检测时，需要选择适宜的声应力波发生器和接收器，并将其安装在桩基表面。发生器会产生声波信号，通过探头传递到桩体内部。当声波信号遇到桩体内部不同材料或缺陷时，部分能量会被反射回来并被接收器捕捉到。通过对接收到的信号进行分析和处理，可以判断桩体内部是否存在缺陷，如裂缝、空洞、松散部位等。不同材料和缺陷会产生不同的波形和幅值变化，从而提供有关桩基内部结构的详细信息。

声应力波反射法的应用优势与声波透射法大致相同。然而，声应力波反射法也有一些局限性。由于信号在传播过程中可能受到材料和缺陷的复杂影响，对信号的解读和分析需要一定的经验和专业知识。此外，对于深埋在地下的桩基，信号传播会受到地下介质的干扰，测结果的准确性可能受到影响。因此，在实际应用中，工作人员需要结合其他检测方法，如声波透射法和地质勘探等，通过综合分析得出桩基的全面信息。

3.5 高应变动力试桩法

高应变动力试桩法主要用于评估桩体的承载能力和质量状况。使用高应变动力试桩法时，需要在桩体上安装高应变传感器，并将其连接到数据采集系统。检测开始前，需要对传感器进行校准和调试，确保其准确度和稳定性。检测开始时，使用动力锤或其他动力装置对桩体施加冲击力，产生冲击波传播到桩体底部，并反射回传感器。传感器会记录下冲击过程中产生的应变信号，并将其传送到数据采集系统。根据应变信号的变化和波形特征，工作人员可以获得桩体的动态响应信息，包括反射波幅和传播速度等。通过对动态响应数据进行分析和处理，工作人员可以通过计算得出桩体的动力参数，如动力模量、桩的自振周期等。这些参数能够反映桩体的承载能力和结构性能，工作人员可据此对桩基质量进行评估。

此外，高应变动力试桩法还可以检测桩的长度和嵌入深度，帮助工程师确定桩的适用范围和施工效果。使用高应变动力试桩法时，需要注意合理选择检测位置和检测方案，以确保检测结果的准确性和可靠性[5]。试验位置应选取在桥梁桩基的不同部位，覆盖整个桩体，以获取全面的数据信息。同时，检测方案应根据桩体的特点和工程要求进行合理设计，包括冲击能量、冲击次数、试验间隔等。

4 结语

综上所述，桥梁桩基检测方法有多种，不同的检测方法获取的检测结果可能会存在一定的差异。为了提升检测的精度，可结合工程的实际状况综合采用多种检测方法，以有效提高检测结果的准确性。在未来的工作中，需要更深入地分析桥梁桩基可能出现的问题及成因，针对性地选择有效的技术进行检测，以确保桥梁结构的使用性能，进而推动交通基础设施建设事业的稳定发展。