在橋梁建設中,樁基礎作為基礎的一種重要形式,被廣泛運用。由于樁基自身的工序繁雜、施工難度大、技術要求高等特點,很容易出現質量問題。 因此,十分有必要對基樁性能做出準確判斷,提高基樁的檢測質量?!扒Ю镏虤в谙佈ā保鶚度舭l(fā)生質量問題,必將發(fā)生重大工程質量事故,因此橋梁樁基檢測是十分必要的。
在現階段橋梁樁基檢測工作中,使用較多的是動測法和鉆芯法。 動測法又主要分為低應變動力檢測法和聲波透射法二種。
一、橋梁樁基檢測方法的分類
1.1 低應變動力檢測法
低應變動力檢測法主要包括水電效應法、反射波法和機械阻抗法等等,是指在樁頂面實施低能量的瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)激振,使樁在彈性范圍內做彈性振動,并由此產生應力波的縱向傳播,同時利用波動和振動理論對樁身的完整性做出評價的一種檢測方法,其中以反射波法原理簡單、檢測效率高、設備簡單、成本低進而在橋梁樁基檢測過程中被大量使用。
低應變法,它屬于快速普查樁的施工質量的一種半直接法,主要適用于檢測混凝土樁的樁身完整性,判定樁身缺陷的程度及位置等。資料完善時,可以估算出樁長、區(qū)分缺陷類型和估測混凝土強度級別等。由于低應變動力試樁操作方法簡單,與其它測試方法相比,具有檢測速度快、費用低和檢測覆蓋面廣等特點,已成為樁身施工質量檢測中應用最為普及的方法。
低應變法的理論基礎是一維線彈性桿件模型,因此受檢樁的長細比、瞬態(tài)激勵脈沖有效高頻分量的波長與樁的橫向尺寸之比均宜大于5,設計樁身截面宜基本規(guī)則。 另外,一維理論要求應力波在樁身中傳播時平截面假設成立,所以,對薄壁鋼管樁和類似于H型鋼樁的異型樁,低應變法不適用。 且由于受樁型(如截面多變)、地質條件、激振方式、樁的尺寸效應、樁身材料阻尼等因素的影響,樁過長(或長徑比較大)或樁身截面阻抗多變或變幅較大引起的應力波多次反射,往往測不到樁底反射或正確判斷樁底反射位置,從而無法評價整根樁的完整性。另外,檢測結果分析判定的準確性與操作人員的技術水平和實踐經驗有很大關系。
1.2 聲波透射法
聲波檢測一般是以人為的激勵方式向介質(被測對象)發(fā)射聲波,在一定距離上接收經介質物理特性調制的聲波(反射波、透射波或散射波),通過觀測和分析聲波在介質中傳播時聲學參數和波形的變化,對被測對象的宏觀缺陷、幾何特征、組織結構、力學性質進行推斷和表征。
具體原理是通過在樁身預埋聲測管(鋼管或塑料管),將聲波發(fā)射、接受換能器分別放入 2 根管中,其中管內注滿清水為耦合劑,換能器進行聲波發(fā)射和接受,使聲波在混凝土中傳播,通過對聲波傳播主頻、時間、聲速和波幅等物理量測試與分析,對樁身完整性作出評價的一種檢測方法。
聲波透射法以其鮮明的技術特點,即以透射聲波為測試和研究對象的,分析、判別其缺陷的位置和范圍,進而評定樁基混凝土的質量情況,成為目前混凝土灌注樁(尤其是大直徑灌注樁)完整性檢測的重要手段之一。
聲波透射法的優(yōu)點在于測試精度高,不受場地限制,缺陷的判斷上全面,檢測范圍無盲點,缺點在于需要預埋聲測管,檢測成本相對較高,對樁身直徑也有一定的要求。
1.3 鉆孔取芯法
該方法主要是采用鉆孔機對樁基進行抽芯取樣,根據取出芯樣,檢測樁基樁長,樁身砼密實度及強度,骨料粒徑,級配情況、樁身完整性、樁底沉渣厚度及持力層的力學性質、砼與樁端持力層巖土體的接觸關系,對該樁質量等級做出評價。
二、三種橋梁樁基檢測方法的比較
樁基低應變反射波檢測方法是基于若干假設的前提下進行的:
1、樁是一個等截面、均質(各項同性)的一維直桿;
2、桿側及桿端物質的密度明顯小于桿的密度;
3、橫截面的直徑遠小于桿的長度。 因此只有滿足以上前提假設,其檢測結果才是有效的。但是既然是“假設”,必然存在誤差。
因此,特殊情況下,現場監(jiān)理在灌注過程中發(fā)現的問題比任何檢測方法都及時和準確。
超聲波透射法檢測具有檢測細致準確,結果準確,檢測范圍可以覆蓋聲測管埋設到的各個截面,且不受樁長、樁徑以及場地的限制等優(yōu)點,被廣泛地運用在大直徑灌注樁的檢測中。但它有如下缺點:
1.超聲法進行質量檢測,僅能定性地判斷基樁的完整性,不能定量判斷缺陷大小。
2.超聲法檢測某樁時必須預埋與樁同長的聲測管,因此費用比較高。
鉆芯檢測法直觀,但該方法成本較高,鉆芯取樣的時間也較長,使得其無法在大范圍內得到應用。同時鉆芯法的代表性也受到質疑,尤其在確定縮徑等缺陷時更是無能為力。 一般地說鉆芯法對確定斷樁、夾泥、離析也有一定的優(yōu)勢,在確定樁身質量也有較強的說服力,芯樣獲取率要達到 95%-100%。 但其要求操作的技術員實踐經驗豐富,對鉆進過程所遇到的各種情況要有準確,完整的記錄。有時斷樁部位在鉆芯過程中只反應為幾或十幾厘米的突然掉鉆,如不能準確下來,從提取的芯樣上很難判斷出嚴重的缺陷。因此鉆芯檢測法主要是對動檢測法的一個補充,重點是對混凝土質量有懷疑的合格樁及動測評為不合格缺陷樁進行驗證。深度不大的徑縮缺陷采用開挖方法予以驗證。
三、基樁的質量控制
橋梁樁基由于處在重要的工程部位,影響和意義都十分重大,這就要求它必須是100 %合格。 對樁基質量的控制,主要在形成過程中,只要成孔和灌注兩過程得到很好的控制,便不會出現不合格樁。同時,現場監(jiān)理人員的現場監(jiān)督,也是樁基質量得到保證的重要因素之一。
在選用檢測方法時,要綜合考慮檢測目的、每種檢測方法的適用范圍、地質情況、設計條件和施工因素等,合理選擇檢測方法和確定抽檢數量。 同時,可選用兩種或多種方法進行檢測,可使各種方法能夠相互補充、驗證,提高檢測結果的可靠性,對樁身質量(完整性)做出準確的判定。