桥梁桩基试验检测技术研究_房伟祥.pdf

224工程机械与维修CONSUMERS&CONSTRUCTION用户施工2 该桥梁桩基的检测流程要点2.1 准备阶段工作在本次检测试验的准备阶段工作中，技术人员首先确定检测设备，选用 RSM-SY7 型桩基多跨孔超声波循测仪。该检测仪能够同步完成多个检测面的检测，效率较高，同时该检测设备采用无线通信模式，具有更高的便利度。其他参数方面则如表 2 所示。在确定仪器设备后，工作人员即开始对声波管进行选择与布设。先对声波管的材料进行选择，本次选用塑料管；然后确定声波管的数量，考虑到检测精度和检测成本两方面的要求，针对目标桩基的声测管数量确定为 3 根。具体0 引言桥梁桩基质量是决定铁路桥梁工程质量的关键因素，近年来，新建铁路桥梁工程项目大多位于复杂地质条件地区，其桥梁桩基容易受到更多因素影响，因此对其开展精准的检测试验，以准确判断其质量，就成为铁路工程领域中一项重点关注的内容。考虑到各地区实际情况的差异，因此需要结合实际情况，对桥梁桩基试验检测技术的应用做进一步探究。1 项目概况某沿海城市一铁路工程包含一座桥梁，桥梁全长约为300m，其上部结构为预应力混凝土箱梁，下部为柱式桥墩、肋板式桥台。在该桥梁桩基础施工过程中，主要采用钻孔灌注桩和水下混凝土灌注施工技术进行施工，桥墩桩 126根。该桥梁桩基直径为 1300mm，有效桩长为 16.3m，入土深度为 17.2m，采用 C30 混凝土进行浇筑。同时，桩基主钢筋为 16 根直径为 2.5cm 的 HRB335 钢筋，箍筋为直径为0.8cm 的 R235 钢筋，并设置加径箍。加径箍为直径 2.5cm的 HRB335 钢筋，间隔为 2.5m。考虑到该桥梁工程所在区域的地质条件相对较为复杂，因此相关单位决定，应用桥梁桩基无损检测技术进行检测，具体则应用声波探测方法进行检测。为确保这项技术具有可行性，技术人员对桩基所在的土层进行探测，探测结果如表 1 所示。将其与混凝土中声波传输速度（约 2000m/s）对比分析可知，本次探测的土层对于声波投射无明显影响，证明应用声波投射检测方法的可行性。桥梁桩基试验检测技术研究房伟祥摘要：当前，桥梁桩基试验检测已成为铁路桥梁工程建设项目中的重要一环，如何应用相关技术实现高效率的检测是业界的一个研究重点。基于此，结合实际工程案例，应用无损检测技术中的声波检测技术方法，对目标铁路桥梁的桩基进行了全面检测，明确了部分桩基存在的一些不足之处，并提出了针对性建议。整体来看，本次桥梁桩基试验检测技术取得了较为精准的效果，能够为后续的相关工作提供参考借鉴。关键词：桥梁桩基；检测试验；检测技术（中铁十九局集团第五工程有限公司，辽宁大连 116000）表 1 土层探测结果层数土质类型土层厚度/m探测声速/（m/s）声阻抗/（g/cm2s）1填土0.73630.511052中砾土6.14610.671053圆粒土8.05871.081054中粗砂2.44110.75105表 2 巡测仪主要参数指标参数采样间隔/m0.05 400增益精度/dB0.50声幅准确度/%3.0声时准确度/%0.5接收灵敏度/V 30CM&M 2023.01225布设方法则如图 1 所示，图 1 中小圆为声测管之位置。2.2 声测管的埋设在确定声测管布置方案后，开始进行声测管的埋设。此环节主要分为以下几个步骤：一是去除管内杂质，确保管内光滑后，对声测管的下端进行封堵作业，同时控制声测管管口高度高出桩头 25cm 左右；二是使用夹具对声测管固定后再进行安装，保持成桩后的声测管位于平行状态。2.3 桩基检测2.3.1 桩基检查在桩基检测正式开始前，工作人员首先对桩基做进一步检查，主要检查内容包括：桩基的桩号、桩基的设计资料是否符合实际情况、桩头破损情况、声测管上部保护情况等。在以上内容检查无误后，在声测管内注满清水进行现场检测1-2。2.3.2 检测基本步骤在以上工作准备就绪后，工作人员开始进行现场检测环节，现场检测主要分为以下几个步骤：由测试人员沿桥梁前进方向，对被检测的桩基部位的声测管进行逐一编号，每两个声测管为一组，由此构成桩基混凝土纵剖面，此环节主要对声测管口外壁的距离进行测量，测量结果及时进行记录。测试人员对测试参数进行设置。在此环节的工作中，工作人员使用深度标志，对发射换能器和接收换能器两类设备进行标记，并将这两类设备分别布置于单组的两根声测管的底部，在布置完成后进行同步调试，使之匀速提升，当两种设备累计提升高差控制在 20mm 内时完成调试。测试人员根据前期勘查作业结果，初步判断了可能存在问题的部分节点，针对这些节点，适当提升了测点密度，并搭配采用扇形扫描和等差同步两种测点布设方法 3。在所有测点布置完成后，由测试人员输入待检桩机的相关设计参数，并设定好测点间距后进行检测。2.3.3 细分检测方法一是使用“平测法”进行检测。使用“平测法”进行检测是铁路桥梁桩基的常规检测步骤。在确定发射与接收换能器均位于声测管底部且标高相同后，按照预先设定完成的测点间距，自下而上将发射、接收换能器以 200mm 的步长进行匀速平稳提升。在提升过程中，系统将自动读取步长、声时、波幅、主频和纵速等测试参数，并以此自动生成相关曲线图。二是应用“斜侧法”进行检测。为提高检测准确度，采用两种不同方式进行检测。首先控制发射换能器的位置高于接收换能器一个步长的位置（本次步长设置为 90mm），且位于可疑点顶部 0.5r 以上的位置。其次控制发射换能器的位置低于接收换能器一个步长的位置，且位于可疑点下方0.5r以上的位置。在以上两个环节中，仍自下而上将发射、接收换能器按照步长进行匀速平稳提升，针对可疑节点分别进行两次验证检测4。在检测过程中，测试人员对系统得到的检测数据逐一进行记录，根据获得的检测数据，对剖面检测结果进行逐一记录，以此初步判断桩基可能出现缺陷的类型和具体位置。在此基础上，对桩基的基本参数进行复核，判断桩基完整性，复核检测无误后再进入到下一桩基的检测当中。在检测完成后，对已检测完成的桩基的声测管及其管口均进行密封处理，以备复查之用。在全部桩基检测完成后，将检测设备进行装箱处理，收集整理现场的全部检测资料5-6。2.4 数据分析测试人员在收集获得现场的全部检测资料后，使用MATLAB 软件等，对检测数据做进一步分析处理，并基于以下判据对检测结论进行分析。一是声速判据。如声速出现畸变，则证明桩基本身存在混凝土强度不足的缺陷，本次检测所应用的判断标准如表 3 所示。二是对波幅进行分析。此环节主要根据首波的波幅，判断桩基混凝土是否存在质量缺陷问题，当测量波幅低于振幅临界值时，则表明该区域可能存在质量缺陷问题，混凝土容易出现蜂窝、孔洞、离析等情况，具体情况则需要进一步确认。三是对波形进行分析。在获得全部数据后，技术人员使用相应软件对获得的波形进行叠加处理，处理后的波形作为声速、波幅和 PSD 判据的重要依据，这是提升桩基质量判断结果的重要举措。四是使用 PSD 判据进行分析。PSD 值为声时-深度曲图1 声测管布置方案表 3 声速判据标准声速范围/（m/s）混凝土质量等级判断结果4500 6000优秀3500 4500良好3000 3500一般 3000较差226工程机械与维修CONSUMERS&CONSTRUCTION用户施工线上相邻两点连线的斜率与声时差的乘积，当声时这项参数发生变化时，PSD 值的变化将较为显著，由此对桩基混凝土质量缺陷问题进行更为准确的判断。3 检测结果分析与讨论3.1 常规分析在本次桥梁工程中，首先对该桥梁工程的 1-4 号桩基进行检测，经过检测发现，以上桩基的检测声速仅为2950m/s 左右，且波幅低于 100dB，在波形图上振幅均不明显。根据此数据分析，初步判断以上桩基均存在混凝土强度不足的问题。在此基础上，通过结合施工档案资料做进一步分析，发现其振捣工作已正常进行，由此判断该问题的主要原因如下：在混凝土浇筑环节，桩基钻孔内残留水分造成局部桩基混凝土稀释，进而导致此节点的混凝土强度无法达到要求。而后对该桥梁的 8 号桩基检测结果进行分析，分析结果表明，其在 2.03.5m、6.37.7m 两个区间上均出现声速畸变情况，且波形存在不规律之处。通过此数据分析，初步判断该桩基混凝土存在夹泥问题。在此基础上，通过结合施工档案资料做进一步分析，初步判断造成这一问题的原因是导管提升过程中速度控制存在偏差。另外，测试人员还分析了该桥梁工程的 13 号桩的检测结果。通过该检测结果发现，13 号桩的检测波形在声速和波幅上均出现较为严重的偏差，特别是在波形方面，几乎无法发现波形的规律。同时在桩底的 15m 以下位置，声速和波幅值衰减情况更为突出，初步判断此桩基存在沉渣问题。在此基础上，通过结合施工档案资料做进一步分析，初步判断引起沉渣问题的主要原因是清孔作业环节存在问题，导致清孔不够彻底。3.2 深入分析为进一步提升本次桥梁桩基试验检测结果的准确度，测试人员在上一章节的检测基础上，使用 PTV 判据对桩基做进一步深入分析检测，以判断其更为具体的质量问题。首先测试人员应用 PTV 判据，对存在问题的 1-4 号桩基进行检测，检测后发现以上 4 根桩基分别在 1.31.5m、1.61.9m、2.93.1m、3.84.1m 处存在波幅检测数据异常情况，证明质量缺陷问题主要存在于以上位置当中。其次，测试人员对 8 号桩基进行 PTV 判据检测，判断其在 2.03.5m、6.37.7m 两个区间上存在质量缺陷，并判定混凝土中夹杂泥土造成了混凝土塌孔问题。最后，测试人员对 13 号桩也进行了 PTV 判据检测，确定其缺陷位置在桩基的 15.016.5m 区间内，并存在沉渣现象。在以上环节检测完成后，为验证本次应用的 PTA 判据的可靠性，工程人员采用现场截桩测量的方式，对实际缺陷问题进行观测。观测结果表明，使用 PTV 判据与常规判据所得到的结果均较为准确，且二者对具体数据的判断基本保持一致，证明此判定结果较具实效性。3.3 相关建议通过本次桥梁桩基试验检测发现，该桥梁大部分桩基质量符合要求，其桩身基本完好，其承载能力符合预期要求，但同时也存在少部分桩基存在较为明显的缺陷，这部分桩基经过验证后，其属于 III 类或 IV 类桩，需要对其进行加固等处理。为实现对这些桩基的有效加固，建议采取以下几个措施：一是针对 14 号桩基混凝土强度不足问题，可扩大承台面积，并让斜向拉结杆固定好后再进行混凝土的二次浇筑，并在浇筑过程中注意对温度和湿度的控制，以此提升混凝土的强度7。二是针对混凝土夹泥问题，建议采用设计标号更高的预缩砂浆掺膨胀剂，对目标节点进行补强处理。在表面补强结束后，对该部位使用土工布进行覆盖，再洒水进行保湿养护，养护时间控制在 7d 左右。三是针对混凝土沉渣问题，建议对出现沉渣问题的桩基节点进行钻孔操作，并在钻孔完成后，使用高压旋喷桩，将高性能水泥浆注入钻孔中，以此提升桩基强度。4 结语整体而言，桥梁桩基试验检测工作是一项综合性和复杂性均较高的工作，为实现预期检测目标，并兼顾成本、效率等多方面的要求，应用无损检测中的声波探测技术是一个切实可行的策略。在实际试验检测工作中，应当对检测数据进行全面细致的收集，并在此基础上加强分析，结合实际情况对桥梁桩基的质量实现精准判定，以此为桥梁桩基质量提供更高的保障。参考文献1 王一飞.无损检测技术在桥梁桩基检测中的应用研究 J.四川 建材,2022,48(7):71-72.2 安培怀.高速公路桥梁桩基检测中的常见问题与优化对策 J.四川建材,2022,48(5):167-168.3 罗浩然.浅谈桥梁桩基检测J.内蒙古科技与经济,2022(7):106-107.4 王肖.桥梁桩基检测中混凝土超声波检测技术的应用 J.交通 世界,2021(33):65-66.5 侯友明.关于无损检测技术在桥梁桩基检测中的运用 J.黑龙 江交通科技,2021,44(10):115+117.6 王晨.桥梁桩基检测技术分析 J.智能城市,2021,7(12):93-94.7 孔啸.低应变检测技术