橋梁基樁施工質量的檢測方法及其應用探討

黃添華

（廣東省東莞市交業工程質量檢測中心，廣東 東莞 523125）

橋梁基樁施工質量的檢測方法及其應用探討

黃添華

（廣東省東莞市交業工程質量檢測中心，廣東 東莞 523125）

總結了橋梁基樁施工質量的幾種主要檢測方法，包括超聲波透射法、低應變反射波法、鉆芯取樣法和靜載試驗法，分析了這些方法的工作原理和基本特點。通過對比分析的手段，研究了不同檢測方法的優缺點和應用特征，進一步明確這些方法的應用條件和前景。最后針對綜合性能好的超聲波透射法，詳述了其實施技術，并結合工程實例分析了其應用效果，促進該檢測手段的推廣應用。

橋梁；基樁；施工質量；檢測方法；應用探討

0 引言

樁基礎是橋梁結構廣泛采用的基礎結構型式，具有承載能力高、沉降變形小、抗震性能好及施工環境干擾小等優勢，廣泛應用于中小跨徑橋梁的基礎結構建設中。由于樁基礎的施工是隱蔽工程，受到復雜地形和地質條件的影響，以及樁土相互作用的不確定性，使得樁基礎的施工質量和安全性能較難保證，為了確保樁基礎施工質量，需要采取專業的檢測手段識別施工完成后的樁基礎性能，對其建設質量和可能存在的缺陷及偏差等進行定量分析，提供后續樁基礎施工的依據和方法。

基樁檢測是樁基礎施工的重要過程，也是識別樁基礎建設質量的重要方法。目前橋梁基樁完整性質量檢測主要有四種方法：超聲波透射法、低應變反射波法、鉆芯取樣法和靜載試驗法[1,2]。這其中超聲波透射法和低應變反射波法屬于無損檢測方法，對基樁不造成任何的性能影響；鉆芯取樣法和靜載試驗法則會對基樁造成一定程度的影響，甚至檢測操作不恰當會造成基樁的損壞[3]。論文將詳述這幾種橋梁基樁檢測技術的原理和實施方法，從而提出這幾種檢測手段的應用范圍和條件，為特定情況的基樁檢測提供方法。

1 橋梁基樁施工質量的檢測技術

1.1 超聲波透射法

超聲波透射法是通過一種發生探頭間隔地發射出不連續的超聲波，這些超聲波的頻率是重復的。在超聲波透射穿過基樁混凝土的過程中，由于混凝土骨料與漿體的構造特點，使得超聲波的聲學參數發生變化，例如波的初始與到達時間、波能量衰減、頻率變化等，從而攜帶了基樁混凝土的材料特性和結構特性參數，在超聲波接收端，通過識別上述聲學參數以及聲學參數與材料、結構參數的轉化關系，就可以分析出基樁的施工質量了。一般而言，如果基樁的施工質量差，存在缺陷，則超聲波的衰減越大。

超聲波透射檢測基樁質量的主要判別依據包括聲速和波幅。超聲波通過混凝土所需要的時間就可以計算聲速值，聲速是基樁混凝土缺陷的重要判斷參數，當聲速小于判斷的異常臨界值時，就說明混凝土存在缺陷。波幅也是判斷超聲波通過混凝土衰減的重要參數，當小于判斷的波幅異常臨界值也說明了基樁混凝土的質量問題。

超聲波透射方法檢測全面，結果準確且詳細，可以估測混凝土的強度等級，且檢測方法不會受到樁長和樁徑等參數的影響。超聲波由于信噪比高且抗干擾性強，測試的精確很高。超聲波透射檢測可以獲得基樁的完整信息，且可以測試基樁任意部位，包括樁頂的低強區和樁底的沉渣厚度等，檢測無盲區。然而，超聲波檢測的經濟代價較高，聲測管的費用很高，而且如果聲測管與混凝土的粘結握裹不佳或者聲測管周圍存在局部泥團時，會呈現斷樁的信號早晨誤判或者重判，給評測結果造成一定的影響。

1.2 低應變反射波法

低應變反射波也是一種無損檢測方法，通過在基樁頂部施加一定的激振力，使得彈性波沿著樁身向下傳播，如果樁身混凝土出現質量問題如缺口、開裂、破斷等，則會對彈性波形成明顯的波阻效應而產生反射波，通過對反射波的拾取以及檢測基樁頂部的速度和加速度響應，就可以獲得樁身混凝土質量的評估標準，并對缺陷所在位置及存在特性進行準確判斷。圖1是低應變反射波法檢測樁身質量的波形變化與樁長關系。

圖1 低應變反射波法檢測樁身混凝土質量

低應變反射波檢測技術的操作十分簡單，只需要在樁頂施加激振即可；檢測費用低，且不影響施工工期；相對于超聲波檢測也是一項廣泛應用的無損檢測技術。需要注意的是，低應變反射波法對于長樁，由于樁頂彈性波在傳播過程中的能量衰減問題以及激發能量本身的限制，使得該方法獲得的結果評判效果較差。此外，低應變反射波方法也會受到很多因素的影響，例如樁身截面的突變、缺陷反射以及樁端持力層的巖性等，因此其測試精度相對不高。

1.3 鉆芯取樣法

鉆芯取樣是通過鉆機直接低目標檢測部位進行取芯，通過對芯樣的觀察、試驗分析等手段，確定基樁混凝土質量。鉆芯取樣檢測樁身性能最直接的方法，該技術可以檢測樁的長度、樁身缺陷、樁底沉渣厚度及樁端巖土狀況。對于嵌巖樁結構，由于地下巖石強度很大，采用鉆芯取樣方法需要配置金剛石作為鉆頭才能保證芯樣的完整性，圖2是鉆芯取樣檢測橋梁基樁質量的現場工作圖。

圖2 鉆芯取樣法檢測橋梁基樁質量

鉆芯取樣方法不受場地限制，適用于大直徑樁的質量判定；其缺點則是施工成本高、檢測速度慢且需要較長的周期，盡管其評估結果直接、準確，但當基樁存在偏斜時檢測效果有限。

1.4 靜載試驗方法

靜載試驗是確定基樁極限承載力和沉降性能的最準確最可靠方法，判斷某種檢驗方法的合理性和準確性一般都以靜載試驗結果作為依據，其檢測基本原理是通過獲取基樁豎向抗壓試驗荷載與位移的Q-S曲線，預測對應的極限荷載和沉降值。精致啊試驗存在的不足是該方法需要嚴格按照測試步驟開展，測試的周期和成本很高。

2 檢驗技術的應用分析

2.1 不同檢測方法的比較分析

根據不同檢測技術的原理和方法要點，對超聲波透射法、低應變發射法、鉆芯取樣法和靜載試驗法的優缺點系統歸納如下：

超聲波透射法檢測精度高，結果不受樁長和樁徑影響，能準確定位缺陷位置并判斷缺陷程度；缺點是聲測管與基樁連接很難保證，檢測費用較高，無法測試聲測管之外的混凝土質量。

低應變反射波法檢測操作簡單、實施快捷、經濟性好；缺點是檢測信號受多種因素影響，較難準確定位缺陷位置和評價缺陷程度，存在誤判和漏判風險。

鉆芯取樣法檢測結果直觀可靠，特別適用于大直徑基樁的質量檢測；缺點是鉆孔有限，只能對樁徑局部質量進行判斷，難以發現小缺陷病害，不適用于普查且費時費力。

靜載試驗方法結果準確可靠，適用于任意型式的基樁檢測；缺點是測試周期長、成本高。

2.2 不同檢測方法的應用分析

根據檢測方法的不同，各種檢測技術所應用的范圍也有所差異。首先，對于長樁檢測，橋梁結構中超過50 m長度的樁基礎普遍存在，由于樁長的原因，采用低應變反射波法受限于激勵能量以及波在樁長范圍內的衰減，樁長很大時樁身下部的信息就很少，無法獲得對樁身底部質量的評價結果；其次，嵌巖樁檢測中，由于嵌巖樁樁身嵌入基巖，使得應力波的能量衰減很快，受到樁端土層阻力無法采用低應變反射波方法。最后，對于橋梁中小樁徑的基礎結構，鉆芯取樣法沒有施工條件，該方法會對樁身周邊的土層進行較大擾動，不利于樁基礎的長期使用。

因此，需要根據實際的基樁檢測要求以及樁基礎本身特性，針對性選用檢測方法。當檢測方法確定后，需要在檢測過程中嚴格規范操作。

3 超聲波透射法的工程應用

根據不同基樁施工質量檢測技術的比較分析與應用探討，超聲波透射法是應用范圍較廣、操作簡便、檢測準確性好的技術手段。因此，需要推廣使用該檢測技術，進一步縮減該技術的經濟成本。超聲波透射法對基樁質量的檢測結果一般分為四類，這四類也是對樁身完整性檢測結果的歸納[4]。

（1）I類樁，通過超聲波透射全樁長范圍內各個檢測剖面及各個測點的聲學參數都沒有超過臨界值，超聲波反饋的波形規則、聲速較高，這類檢測結果為I類樁，也是質量完整的樁。

（2）II類樁，檢測結果顯示某一檢測剖面的個別檢測點的聲學參數稍微超越臨界值出現異常，個別點的波形有輕微的波動現象，且聲速存在明顯的降低，所檢測獲取的缺陷截面不超過樁身所有檢測截面的30%，則該檢測結果為基本完整樁。

（3）III類樁，某一檢測剖面連續多個檢測點或2個以上檢測剖面的個別檢測點顯示的聲學參數都嚴重超過臨界值出現異常，個別點的波形有明顯波動且聲速降低，但所檢測的缺陷截面不超過樁檢測總橫截面的50%，這類樁身檢測結果為局部不完整樁。

（4）IV類樁，檢測獲得的超聲波波形不規則，出現2個以上檢測剖面連續多個測點的聲學參數嚴重超過臨界值出現異常，所檢測的缺陷截面超過樁檢測總橫截面的50%，這類樁身檢測結果為嚴重不完整樁。

某大型橋梁結構采用鉆孔灌注樁施工，對其中的1#～30#墩基樁進行施工質量檢測，以評價其建成質量，為后續的管理養護提供基本參考。試驗檢測采用超聲波透射法進行檢測，選取其中的12#樁進行分析。12#樁的設計樁長為54 m，直徑1.5 m，采用C40混凝土。通過超聲波透射法檢測發現樁頂2 m范圍內混凝土存在明顯的缺陷，見圖3。實際調查發現確實存在這樣的問題，主要是混凝土在灌注時存在超灌不夠的現象，造成樁頂夾雜浮渣，使得樁頂混凝土施工質量不佳。

圖3 橋梁樁身超聲波透射波形圖

4 結論

樁基礎是橋梁工程廣泛采用的基礎結構型式，樁基礎作為承載橋梁上下部結構的載體，確保其施工質量對于橋梁的運營安全和長期性能具有重要意義，因此在橋梁樁基礎施工完成后需要進行檢測，評估其施工質量并為后續施工與運維提供參考。

論文探討了橋梁基樁施工質量的幾種主要檢測技術，包括超聲波透射法、低應變反射波法、鉆芯取樣法和靜載試驗法，對這些方法的工作原理和特點進行了分析。對比分析了幾種方法的優缺點和應用特點，進一步明確不同檢測手段的應用條件和發展前景。最后，針對綜合性能好的超聲波透射法，在明確了該檢測結果的對比上，結合工程實例分析了該技術的應用效果。

[1]朱春鳳,崔巖.鉆孔灌注樁基樁質量檢測技術分析[J].公路交通科技 (應用技術版),2016(11):73.

[2]卓維松.灌注樁樁基質量檢測技術綜述 [J].西部探礦工程, 2010,22(8):16-20.

[3]谷牧,熊昌盛,董承全.橋梁基樁樁身完整性質量評價中幾種檢測方法的綜合應用及評價[J].鐵道建筑,2011(7):109-111.

[4]高玉英,喬華.超聲波透射法檢測鉆孔灌注樁技術[J].沈陽師范大學學報:自然科學版,2010(2):193-197.

U443.16

B

1009-7716（2017）08-0184-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.08.056

2017-04-12

黃添華（1983-），男，廣東河源人，工程師，從事路橋檢測工作。