橋梁樁基工程檢測(cè)要點(diǎn)分析
2017-06-05
一、橋梁樁基工程檢測(cè)的重要性
樁基是結(jié)構(gòu)物的主要承重部分,其質(zhì)量的好壞,直接影響結(jié)構(gòu)物使用的安全性及長(zhǎng)久性。而樁基又屬隱蔽工程,其質(zhì)量的檢測(cè)、評(píng)價(jià)為工程建設(shè)各方所關(guān)注。近年來(lái)公路建設(shè)規(guī)模較大,每年施工樁基量很大,樁基的檢測(cè)頻率、方法正不斷加強(qiáng)。橋梁各種樁基檢測(cè)方法的實(shí)踐和研究不斷進(jìn)步,在這里就橋梁樁基檢測(cè)技術(shù)作簡(jiǎn)單的概述與各同行交流。
樁基工程是一個(gè)系統(tǒng)工程,其分類繁多。在公路橋梁建設(shè)中,普遍為長(zhǎng)、大直徑樁(直徑,按承載力分為摩擦樁、端承樁、摩擦端承樁,按成樁方法分則以灌注樁為主,灌注樁依成孔方法又分為沖孔、鉆孔、挖孔等。
二、橋梁樁基工程檢測(cè)方法要點(diǎn)分析
從地區(qū)特性看,山區(qū)多挖孔樁、端承樁,軟土地區(qū)多鉆孔樁、摩擦樁;但從檢測(cè)技術(shù)上看,我們較重視的是檢測(cè)樁基和樁周的地質(zhì)情況、是挖孔樁還是鉆孔樁、是主墩樁還是引橋樁等,這些區(qū)別,在樁基檢測(cè)方法及應(yīng)用上,其作用是相當(dāng)重要的。樁基檢測(cè)在80年代末90年代初只使用聲波透射法抽檢(抽檢率<30%),目前已發(fā)展為靜載試驗(yàn)、高應(yīng)變、低應(yīng)變、聲波透射法、鉆孔取芯法等綜合全面普檢。下面我們將各種方法詳細(xì)介紹。
1.低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法
低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法是使用小錘敲擊樁頂,通過(guò)粘接在樁頂?shù)膫鞲衅鹘邮諄?lái)自樁中的應(yīng)力波信號(hào),采用應(yīng)力波理論來(lái)研究樁土體系的動(dòng)態(tài)響應(yīng),反演分析實(shí)測(cè)速度信號(hào)、頻率信號(hào),從而獲得樁的完整性結(jié)論。低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法工作簡(jiǎn)單、方便,而且檢測(cè)速度較快(一天可測(cè)過(guò)百根樁),但如何獲取好的波形、如何能較好地分析樁身的完整性,這是檢測(cè)工作的關(guān)鍵,下面就各要點(diǎn)進(jìn)行討論。
1.1 適用范圍
低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法采用一維應(yīng)力波理論來(lái)分析樁土體系的動(dòng)態(tài)響應(yīng),其主要假設(shè)為:樁的長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于直徑。用手錘蔽擊樁頂產(chǎn)生的應(yīng)力波,其波長(zhǎng)一般在lm至幾m之間,理論分析表明,一維彈性桿中波長(zhǎng)應(yīng)大于10倍桿徑,這樣一維波動(dòng)方程的解才是精確的。而在錘擊大直徑樁頂產(chǎn)生壓縮波后,會(huì)產(chǎn)生兩種特殊的現(xiàn)象:一是沿樁體傳播的彌散現(xiàn)象;二是橫向慣性現(xiàn)象。因此,時(shí)域曲線不但有縱波存在,還有橫波存在,而大直徑樁中波速是頻率的復(fù)雜函數(shù),限制著可測(cè)樁的直徑。在實(shí)測(cè)中,樁側(cè)土阻力特別是動(dòng)土阻力對(duì)應(yīng)力波傳播的影響非常大,表現(xiàn)在以下方面:①導(dǎo)致應(yīng)力波迅速衰減;②影響缺陷反射波幅值;③產(chǎn)生土阻力波。析,多作對(duì)比,對(duì)缺陷下定義時(shí),不能過(guò)于武斷。低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法較難區(qū)分局部混凝土膠結(jié)差、離析、縮頸等情況,也較難區(qū)分?jǐn)U孔、地質(zhì)變化、嵌巖等情況,故只能對(duì)信號(hào)作有程度的區(qū)分和大致定性,而不能過(guò)于夸大地下結(jié)論,如承載力、混凝土強(qiáng)度、缺陷類型、大小等。
2.聲波透射法
聲波透射法是最早采用的樁基完整性無(wú)損檢測(cè)法,在上世紀(jì)08年代末正式應(yīng)用于福建省橋梁樁基檢測(cè)上,其方法是在灌注混凝土之前,在樁孔內(nèi)預(yù)埋數(shù)根聲測(cè)管,作為超聲脈沖發(fā)射與接收探頭的通道,用超聲探測(cè)儀沿樁的縱軸方向逐點(diǎn)測(cè)量超聲脈沖穿過(guò)各橫截面時(shí)的聲參數(shù),然后對(duì)這些測(cè)值作各種特定的數(shù)值判據(jù)或形象判斷處理后,得出樁的缺陷類型、大小、位置、混凝土均勻性指標(biāo)和強(qiáng)度等級(jí)。下面就各檢測(cè)要點(diǎn)進(jìn)行討論:
2. 1 適用范圍
聲波透射法適用性較強(qiáng),樁徑在6Oem一1(X刃cm,只對(duì)已埋設(shè)聲測(cè)管的范圍內(nèi)混凝土進(jìn)行完整性檢測(cè),聲測(cè)管以外(包括持力層,擴(kuò)孔部分等)不在檢測(cè)范圍內(nèi)。
2.2 測(cè)試系統(tǒng)
測(cè)試系統(tǒng)主要包括超聲檢測(cè)儀、超聲換能器、探頭升降裝置、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)(新型數(shù)字式檢測(cè)儀已包括)等,由于國(guó)內(nèi)儀器價(jià)格便宜、性能較好,故得以廣泛使用。
2.3 測(cè)試過(guò)程
一般規(guī)定 ,樁徑‘1.om時(shí)埋聲測(cè)管2根,測(cè)1組數(shù)據(jù);樁徑1.2一2.Om時(shí)埋聲測(cè)管3根,測(cè)3組數(shù)據(jù);樁徑>2.om時(shí)埋聲測(cè)管4根,測(cè)6組數(shù)據(jù)。故測(cè)試組數(shù)由聲測(cè)管數(shù)量決定。一般人工放線檢測(cè)可由樁頂往樁底測(cè)或樁底往樁頂測(cè),采用平測(cè)法(即2換能器置于同一水平面),測(cè)點(diǎn)間距為10一50cm,一般在缺陷位置加密檢測(cè)點(diǎn),間距為10cm或ZOcm,另外,在樁身缺陷位置還可改用斜測(cè)法或扇形測(cè)法,以判定缺陷位置及大小。
2.4 缺陷的判斷
舊的檢測(cè)儀加示波器檢測(cè)一般只測(cè)量聲時(shí)值,新型檢測(cè)儀則聲時(shí)、波幅、頻率、波形均可同時(shí)測(cè)量及自動(dòng)記錄。為加快檢測(cè)速度,現(xiàn)場(chǎng)一般測(cè)量聲時(shí)值及波幅值已足夠,在獲得大量的數(shù)據(jù)后,可繪出縱剖面上的“聲時(shí)― 深度”或“波幅、速度― 深度”曲線,然后進(jìn)行判斷。目前常用的缺陷判斷方法有數(shù)值判據(jù)法及聲場(chǎng)陰影區(qū)重疊法,數(shù)據(jù)判斷法有概率法、PSD判據(jù)法、多因素分析法(NFP法)。概率法要求對(duì)全部數(shù)據(jù)進(jìn)行糾偏及修正,并受多種因素影響;多因素分析法則將聲速、波幅和頻率3項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行綜合判斷,但由于頻率參數(shù)在實(shí)測(cè)中較少采集,故也較少應(yīng)用。在橋梁樁基檢測(cè)中,現(xiàn)多采用PSD判據(jù)法進(jìn)行分析、判斷,實(shí)踐證明,該方法對(duì)缺陷十分敏感,而對(duì)因聲測(cè)管不平行或因混凝土不均勻等非缺陷原因引
起的聲時(shí)變化,則基本上不予以反映。
3 靜載試驗(yàn)法
樁基工程中,單樁豎向承載力的確定十分重要。檢測(cè)單樁豎向承載力,最原始及最可靠的方法,就是靜載試驗(yàn)法。樁基靜載試驗(yàn)法是指在樁頂施加荷載,了解在荷載施加過(guò)程中樁土間的作用,通過(guò)測(cè)得。
曲線的特征,判別樁的施工質(zhì)量及確定承載力。在橋梁建設(shè)中,樁基靜載試驗(yàn)法主要是以慢速維持荷載法,由于樁基荷載壓力大,施工環(huán)境惡劣,檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)及檢測(cè)費(fèi)用高,配套工作繁復(fù),加上設(shè)計(jì)安全系數(shù)較高,一般情況下較難令樁基破壞即下沉量超限或混凝土破壞,故較少采用這種方法。故即使是高速公路橋梁或其它特大橋,均較少按規(guī)范規(guī)定抽取10%或不少于5根的樁基來(lái)檢測(cè)承載力。在地方規(guī)定中,只將低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法、聲波透射法及鉆孔取芯法列人普檢要求。
4 高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法
高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法是二十世紀(jì)09年代中應(yīng)用的一種檢測(cè)樁身完整性和單樁豎向承載力的方法,也稱為Case法或Capwap法。
該方法使用初期備受質(zhì)疑,后在大量靜動(dòng)對(duì)比資料及實(shí)測(cè)證明下,建設(shè)各方基本上接受了這種將誤差控制在10%以內(nèi)的承載力檢測(cè)方法(與靜載試驗(yàn)對(duì)比)。雖然其檢測(cè)費(fèi)用較靜載試驗(yàn)法大大降低,但其準(zhǔn)備工作相對(duì)較繁瑣,但該方法的檢測(cè)結(jié)果對(duì)樁基設(shè)計(jì)及其它檢測(cè)方法均有一定的幫助。
5 鉆孔取芯法
本方法主要是利用鉆孔機(jī)(鉆頭內(nèi)徑一般為科loln )對(duì)樁身進(jìn)行抽芯取樣,根據(jù)取出芯樣,對(duì)樁基的長(zhǎng)度、混凝土強(qiáng)度、局部缺陷情況、樁底沉喳厚度、持力層情況等做出清楚判斷,但鉆孔取芯只能對(duì)小局部范圍進(jìn)行準(zhǔn)確判斷,故在樁基質(zhì)量等級(jí)評(píng)定時(shí),仍以無(wú)損檢測(cè)為主。
鑒于樁基工程的重要性,設(shè)計(jì)工作需要校核。樁基礎(chǔ)在施工中容易出現(xiàn)各種質(zhì)量問(wèn)題,因此樁基工程的試驗(yàn)、檢測(cè)、驗(yàn)收工作非常重要。其試驗(yàn)、檢測(cè)、驗(yàn)收的手段就是對(duì)樁基礎(chǔ)進(jìn)行原位檢測(cè)和對(duì)混凝土的取樣檢測(cè)。
總結(jié):
施工前的檢測(cè),目的是為設(shè)計(jì)及施工方案提供校核、修改的依據(jù);施工中的檢測(cè),目的是監(jiān)督施工過(guò)程,保證施工質(zhì)量,達(dá)到設(shè)計(jì)要求;施工后的檢測(cè),目的是對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收、評(píng)估和對(duì)質(zhì)量問(wèn)題的處理提供依據(jù)。
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