1、前言
橋梁工程不僅僅投資高，施工難度大，而且一旦出現(xiàn)事故就是重大責(zé)任事故，將給國家人民造成了重大損失。樁基是橋梁的主要部分，它承受由橋跨結(jié)構(gòu)墩臺的巨大荷載，其質(zhì)量的好壞，直接影響橋梁使用的長久性和安全性。樁基屬隱蔽工程，要想控制其質(zhì)量，不僅在設(shè)計(jì)施工中控制，還要有先進(jìn)的檢測方法。本文就樁基的一些常用檢測方法進(jìn)行分析與探討。
2、樁基分類
橋梁樁基按不同方法一般可分為：
2．1 按施工方法分為鉆人成孔樁，沖擊成 L樁，抓掘成孔樁，螺旋成孔樁，人工挖孔樁，沉管成孔樁等。
2．2 按其直徑大小分大直徑，中等直徑，小直徑樁，橋梁常見大直徑樁。
2．3 按其端部形態(tài)分為平底樁和鋼底樁等。
2．4 按其縱向截面形狀分為直身樁，擴(kuò)底樁，多節(jié)樁，竹節(jié)樁，表面帶螺紋的樁，近幾年有出現(xiàn)了多支盤擠擴(kuò)樁，DX樁等。
2．5 按其承載性分為摩擦樁，端承樁，摩擦端承樁等。
2．6 按其豎向受荷條件分為抗壓樁和抗拔樁等。
2．7 按其水平向受荷條件分為主動樁和被動樁等。
3、樁基檢測方法分類
3．1 樁基檢測方法主要分為靜荷載實(shí)驗(yàn)法，動力測樁法，聲波透射法，還有鉆孔取芯法，動力觸探以及埋設(shè)傳感器等輔助方法。
3．2 靜載荷實(shí)驗(yàn)法主要采用錨樁法，堆載平臺法，地錨法，錨樁和堆載聯(lián)合法以及孔底預(yù)埋法等。
3．3 動測技術(shù)分為低應(yīng)變動測法和高應(yīng)變動測法。低應(yīng)變動測法常用應(yīng)力波反射法（錘擊波動法）；高應(yīng)變動測法常用CASE法或CAPWAP法。
4、各種檢測方法分析與探討
4．1 靜載荷實(shí)驗(yàn)法
單樁豎向承載力的確定在樁基工程中特別重要。靜載荷實(shí)驗(yàn)法在檢測單樁豎向承載力時雖然是最原始的但也是最可靠的方法。在樁頂施加荷載，了解荷載施加過程中，樁土間的作用，通過得到P—s曲線的特征確定承載力，判別樁基的施工質(zhì)量。使用1×104KN級以上的樁基靜載設(shè)備，最大加載能力2 x 104KN。在橋梁樁基工程中，主要使用慢速維持荷載法。由于施工環(huán)境惡劣，檢測時間長，樁基荷載壓力大，費(fèi)用高，配套工作繁雜，加上樁基設(shè)計(jì)安全系數(shù)高，較難使樁基破壞（即下沉量超限或混凝土破壞），所以較少采用這種方法。特殊項(xiàng)目也有應(yīng)用，一般按規(guī)范抽取10%來檢測。
4．2 高應(yīng)變動測法
高應(yīng)變動測法是采用錘重達(dá)樁身重量10%以上或單樁豎向承載力1%以上的重錘以自由落體擊往樁頂獲得相關(guān)的動力系數(shù)應(yīng)用規(guī)定的程序，進(jìn)行分析和計(jì)算得到樁身的單樁豎向承載力和完整性系數(shù)，也稱CASE法和CAPWAP法。該法出現(xiàn)在上世紀(jì)90年代其檢測費(fèi)用比靜載荷實(shí)驗(yàn)法大大降低。由于這種方法檢測程序相對繁瑣，所以較少采用。高應(yīng)變動測法對于其它檢測方法和樁基設(shè)計(jì)均有幫助。
4．3 低應(yīng)變動測法
使用小錘敲擊樁頂通過粘接在樁頂?shù)膫鞲衅鹘邮諄碜詷吨械膽?yīng)力波信號，采用應(yīng)力波理論來研究樁土體系的動態(tài)響應(yīng)反演分析實(shí)測速度信號和頻率信號，判斷樁身質(zhì)量，該檢測方法稱為低應(yīng)變動測法。主要檢測樁基的完整性。此法主要分兩個階段進(jìn)行，一是原始數(shù)據(jù)的野外采集，二是記錄檢測振動曲線并及時作出初步判斷，以確定樁身缺陷性質(zhì)與位置，完成檢測報(bào)告。優(yōu)點(diǎn)：檢測速度快，檢測簡單，檢測成果可靠，檢測費(fèi)用低。適用范圍：樁長5～50m，樁徑<1．8m。技術(shù)要求：
4．3．1 樁身混凝土強(qiáng)度要求。樁基齡期達(dá)到10～12d后方可檢測。
4．3．2 樁頭處理。將樁頭鑿至露出堅(jiān)硬混凝土為止。將雜物浮漿清理干凈并保持樁頂面干燥，平整。
4．3．3 傳感器選擇及安裝。傳感器要求靈敏度高，精確度高，傳感器安裝要牢固安裝位置，根據(jù)樁徑的大小合理選擇安裝點(diǎn)，避免檢測。
4．3．4 檢測儀器的要求。檢測前檢查所有儀器有無故障，保證儀器能夠正常工作同時，將各儀器連接好檢查連接部位。測試點(diǎn)的選擇：一般要求樁徑120cm以上測試3～4個點(diǎn)，測試點(diǎn)距鋼筋籠不少于10cm，于樁中心及四周均布測試點(diǎn)，必須打磨。
4．3．5 錘擊點(diǎn)的選擇。錘擊點(diǎn)選擇據(jù)傳感器20～30cm，錘擊點(diǎn)無需打磨。
4．3．6 采集信號頻率。一根樁不少于l0錘。檢測系統(tǒng)：主要包括信號采集儀（可與計(jì)算機(jī)聯(lián)接或測試后再與計(jì)算機(jī)相聯(lián)對信號進(jìn)行處理），力錘，傳感器，打印機(jī)等。信號采集儀應(yīng)采用l2位或l6位A/D轉(zhuǎn)換器。系統(tǒng)采樣頻率應(yīng)大于截止頻率的2．5倍。要避免出現(xiàn)干擾信號最好用直流電源。傳感器應(yīng)選用沖擊型或內(nèi)裝放大式加速度計(jì)。高阻尼速度傳感器和普通傳感器要慎用。
檢測波形分析：分析前應(yīng)了解所測樁位的地質(zhì)情況，持力層情況，樁基的施工方法（樁頂是否有護(hù)筒如有要了解護(hù)筒的深度）。樁基一般存在的質(zhì)量缺陷有離析、斷樁、縮頸，樁低有沉渣等現(xiàn)象。利用波形曲線的形態(tài)和發(fā)射特征性就可判斷。
?、偻暾麡恫ㄐ翁卣?。曲線規(guī)則呈有規(guī)律阻尼衰減各峰值連續(xù)圓滑。摩擦樁樁低發(fā)射為相同反射；柱樁則為反相反射。
?、陔x析樁波形特征。應(yīng)力波在缺陷處產(chǎn)生透射和反射，反射波與初始相位相同曲線突變。相鄰峰值不連續(xù)不圓滑。段樁波形特征，夾層界面只產(chǎn)生反射而不能透射波形畸變?nèi)毕萏幰韵碌牟ㄐ蚊黠@消失。
?、劭s頸樁波形特征。樁周邊檢測點(diǎn)曲線畸變而樁中心檢測點(diǎn)曲線規(guī)則。
?。?）樁底有沉渣波形特征。檢測曲線樁底處波形不規(guī)則，為同相反射。
4．4 聲波透射法
4．4．1 聲波透射法是在樁內(nèi)預(yù)埋縱向聲測管將超聲脈沖發(fā)射和
接收探頭置于聲測管內(nèi)充滿清水作混合劑由儀器發(fā)出周期性電脈沖通過發(fā)射探頭發(fā)射并穿透混凝土被接收探頭接收并轉(zhuǎn)換成電信號。由儀器中的測量系統(tǒng)測出超聲脈沖穿過樁體所需要時問，接收波幅值，接收脈沖主頻率，接收波形及頻率等參數(shù)最后由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)按判斷軟件對接收信號的各種參數(shù)進(jìn)行綜合判斷和分析即可對混凝土各種內(nèi)部缺陷的性質(zhì)，大小，位置做出判斷并給出混凝土總體均勻性和強(qiáng)度等級的評價(jià)指標(biāo)。
適用范圍：樁徑在0．6～10m對已埋設(shè)聲測管的范圍內(nèi)進(jìn)行完整性檢測，聲測管以外不在檢測范圍內(nèi)。
優(yōu)點(diǎn)：儀器輕便；抗干擾能力強(qiáng)；檢測結(jié)果直觀可靠；觀測精度高。技術(shù)要求：樁基齡期達(dá)到7d以上，聲測管埋設(shè)合格；檢測前檢查所有儀器保證儀器能夠正常工作。
檢測系統(tǒng)：超聲檢測儀；超聲換能器；探頭升降裝置；數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。
4．4．2 缺陷的判斷
（1）聲時分析。選取聲時平均值?t與聲時2倍標(biāo)準(zhǔn)差
之和作為判定樁身有無缺陷的臨界值。
式中：n為測點(diǎn)數(shù)；
為第個測點(diǎn)的聲時值；
為聲時平均值；
![""]("/uploadfile/2013/0731/20130731104219941.png")
為聲時標(biāo)準(zhǔn)差；
為判定樁身有無缺陷的臨界值。若
![""]("/uploadfile/2013/0731/20130731110033105.png")
即判定樁基在此深度處可能存在缺陷。
?。?）波幅分析。波幅是對缺陷最為敏感的聲學(xué)參數(shù)選取接收的超聲波信號波幅平均值的一半作為判斷有無缺陷的臨界值。波幅值以衰減器的衰減量q表示通常用分貝值表示。
式中：
為波幅平均值；
為第個測點(diǎn)的波幅；n為測點(diǎn)數(shù)；
![""]("/uploadfile/2013/0731/20130731110244817.png")
為判斷樁身有無缺陷的臨界點(diǎn)。
若
![""]("/uploadfile/2013/0731/20130731110319777.png")
，即判定樁身在此深度可能存在缺陷。
?。?）CPSD法。提出“聲時一深度曲線”相鄰兩點(diǎn)間的斜率和差值的乘積作為判斷依據(jù)。
4．4．3 樁基質(zhì)量判斷標(biāo)準(zhǔn)。（1）樁身缺陷：以聲速臨界值，波幅ll缶界值以及PSD判據(jù)進(jìn)行綜合判定。（2）樁身均勻性按聲速離散系數(shù)Cv分為A，B，C，D四級，見表1。（3）根據(jù)聲波檢測參數(shù)特征，評定混凝土構(gòu)件質(zhì)量可按四類劃分，見（表2）。
某高速公路段為分離式立交橋，根據(jù)委托單位提供的設(shè)計(jì)及施工情況，該工程樁基采用樁徑為
1．2m一1．5m的挖孔灌注樁，設(shè)計(jì)樁長為7．00m-21．5m左右，設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級為1225。樁基檢測過程中，主機(jī)采用RS—UTO1C型號，嚴(yán)格依據(jù)<公路工程基樁動測技術(shù)規(guī)程》（JTG/TF81—01一2004）執(zhí)行。
檢測結(jié)果為：根據(jù)概率法分析，該分離式立交橋各樁各聲測剖面聲速無低于聲速低限值異常，波幅大于臨界值，波形正常。樁身砼完整，為1類樁。
4．5 鉆孔取芯法。利用鉆孔機(jī)（鉆頭內(nèi)徑一般為100ram）對樁進(jìn)行抽芯取樣根據(jù)取出的芯樣對混凝土強(qiáng)度，局部缺陷情況，樁基的長度，持力層的情況，樁底沉渣厚度等作出準(zhǔn)確判斷的檢測樁基質(zhì)量的方法叫鉆孔取芯法。
優(yōu)點(diǎn)：檢測成果特別直觀。
缺點(diǎn)：檢測時間長；成本高；對縮頸等缺陷無能為力。鉆孔取芯法是動測法的一個補(bǔ)充樁基質(zhì)量等級的評定仍以無損檢測無主。
5、結(jié)束語
實(shí)踐證明樁基質(zhì)量的好壞直接影響橋梁的安全。評定樁基質(zhì)量有多種檢測方法目前常用的方法主要是低應(yīng)變動測法，聲波透射法等。希望隨著科技的進(jìn)步研究出更準(zhǔn)確，更可靠，更簡便，更廉價(jià)，更先進(jìn)的樁基檢測方法來為橋梁建設(shè)與養(yǎng)護(hù)服務(wù)。
