岳阳通湘交通基建工程检测有限公司 414000
摘要：作为公路桥的重要支撑结构，桩基基础的重要性是无可替代的，同样因其构建比较简单，可靠性高，因此在高速公路桥的构建中被广泛使用。桩基的质量在很大程度上决定公路桥的安全性，因此桩基础检测就显得非常必要，随着科学技术的发展，在桩基础检测中越来越多的使用新检测技术。例如：成孔质量检测（声波法）,基桩三维声波CT反演成像（完整性检测），自平衡法等。
关键词：桩基础检测；声波法；基桩三维声波CT反演成像法；自平衡法
1公路桥墩桩基检测方法
1.1低应变反射波法检测技术
在桩基完整性检测过程中，低应变反射波法检测技术的应用原理为一维波动理论。在一维波动理论中，桩基波阻抗水平与其横截面积、材料密度以及弹性模量存在函数关系。待检测桩基基础存在波阻抗差异明显的截面或经过桩身截面积变化的区域时，会形成相应的反射波，受到缺陷程度及其类型差异化的影响，所表现出的反射波大小以及相位也会有所不同。在现场应用低应变反射波法检测技术对桩基完整性进行检测的过程中，首先需要安排专人对桩头进行处理，开挖至桩顶设计标高，凿除浮浆并平整桩头，同时将加速度传感器装置安装于桩顶区域，装置与采集仪连接。数据采集前线全面检查仪器设备，确保其性能状态稳定，然后用手锤对桩顶施加瞬态脉冲激励作用，激发压缩应力波沿桩身下行方向传播，若应力波传播过程中遭遇端桩、夹泥、离析等质量缺陷（导致波阻抗出现明显差异），或桩身截面积产生明显变化（主要为扩径或缩径等问题），都会导致反射波的产生。反射信号被加速度传感器接收，在此基础之上经过放大、滤波等一系列处理，形成相对应的速度时程曲线，工作人员可通过分析曲线特征的方式得到相应的平均波速值，作为评估桩身完整性类别的重要依据。
1.2钻孔灌注检测技术
钻孔灌注检测技术可被广泛应用于各个环节，对各类工程项目实践活动有良好的适应性，同时也直接关系到公路工程的总体质量以及施工效率。在钻孔灌注检测技术的应用中，相关人员必须严格遵循钻孔灌注检测技术的应用流程与基本原则，安排专人详细检测相关机械设备的安装质量，钻孔完成后应及时清除孔内残留物，以确保其桩身检测性能的发挥。
1.3基桩三维声波CT反演成像（完整性检测）
基桩声波CT一般是将声波探头放入基桩预制的声测管内，从下往上或者从上往下（一般操作方便是从下往上提）手拉电缆，基桩声波CT仪自动根据测管内的声波探头进行声波透视CT。为了对基桩内的缺陷位置进行准确定位，可以采用传统声波CT探测方法。野外声波CT采集数据的方式是，首先保持一个探头不动，例如保持发射探头不动，然后向上提拉接收探头的电缆。接着，将发射探头向上移动一个位置，又将接收电缆从基桩底部向上提拉直到基桩顶部，如此反复。发射探头从基桩底部一直提拉到基桩顶部为止，得到的完整射。将所有射线的时差进行反演成像（一般采用ART/SIRT或其他方法），可以得到声波速度的分布图。从图可以直观地给出缺陷的深度分布和水平分布情况。声波CT方法优点是测试数据多，成像精度高。
2工程应用实例
2.1工程概况
某桥梁部分全长946m。基础采用直径2000mm的钻孔灌注桩，每个主墩下共18根桩。过墩为双柱式带半幅盖梁的混凝土结构，基础采用直径1.2m的钻孔灌注桩，每个过渡墩下共6根0.8m的钻孔灌注桩，砼设计标号为C30。
2.2超声波成孔质量检测
2.2.1试验设备及装置
ZBL-H9000系列超声波成孔质量检测仪
2.3.2成果分析
本工程主墩18-5号桩设计孔径=2000mm，设计孔深=88.0m。超声波成孔检测实测曲线及计算过程如下：
（1）实测孔深及沉渣厚度判断
如上图1，根据实测曲线图，实测孔深为88.450m＞88.000mm，沉渣厚度=100mm＜300mm；孔深及沉渣厚度满足设计及规范要求.（2）孔径孔口孔径=2202mm＞2000mm；孔底孔径=2016mm＞2000mm；经计算，孔身各截面孔径均大于设计值，无缩径，满足设计及规范要求。（3）倾斜度根据孔口和孔底截面分析，孔位偏差=142mm＜500mm，倾斜度=142/88450×100%=0.16%,满足设计及规范要求。（4）结果判定根据上述结果，该孔各项指标均满足设计及规范要求。应用超声波反射法进行成孔质量检测对孔壁无伤害，是科学的、先进的钻孔灌注桩无损检测技术，可进行常规检测应用。但在实际检测过程中，应根据具体桩基及地质条件，综合分析，并将干扰因素给予排除，才能获得真实的数据。
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2.3基桩三维声波CT反演成像
2.3.1试验设备及装置
RSM-SY8基桩超声波CT成像测试仪。
2.3.2测试过程及成果分析
通过对实测数据进行CT成像处理,疑似缺陷桩在12.8~13.4m段波速值明显偏低。在CT成像图上也能看出疑似段色谱异常。因此得出结论：该段混凝土强度明显低于设计值。后经开挖验证,该段内有轻度夹泥,厚度为16cm,由此情况判断缺陷是由于混凝土浇注过程周末每个孔壁淤泥局部坍塌而造成。
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本项目将基桩三维声波CT反演成像应用于桥梁主墩桩身完整性检测，经过实际使用表明，该方法的优点是：CT成像法精度高，反应混凝土密度及缺陷定位上具有比常规超声波法更高准确性。缺点是：采集的数据量较多，工作量较大，成本较高，目前难以广泛应用普工程桩基的全面检测。
2.4自平衡法
2.4.1试验设备及装置：荷载箱﹑位移传感器﹑自动采集系统。
2.4.2测试过程
本场地的1根试桩现场测试工作于2016年10月20日全部完成，测试过程中：过渡墩8-4号试桩：荷载箱分级荷载按额定荷载4550kN分成10级加载，每级加载值455kN，首级为910kN,荷载箱加载至最大加载量4550kN，实测上段桩往上位移Q～S曲线呈缓变型、δ～lgt曲线平直，且位移量很小，说明上段桩侧阻力良好且存在较大余量；下段桩往下位移Q～S曲线呈缓变型、S～lgt曲线平直。如下图3所示。
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2.4.2成果分析
试桩成果如下：加载至最大试验荷载时，下段桩荷载箱往下位移总量7.12mm，卸载后残余位移量为5.85mm，回弹率为17.84%，而对应的荷载箱往上总位移量为8.62mm，残余位移量为6.60mm，回弹率为23.43%。根据计算，该试桩单桩竖向抗压极限承载力不小于4550kN，满足设计及规范要求。本项目对主墩进行了一根试装，最大加载量为4550kN，与其余3根试桩（锚桩法）比对，其结果基本一致。且工期控制较短，其占用场地也较小，但成本相对于锚桩法也较高。本方法可应用于大吨位或场地受限的灌注桩承载能力检测。
3结论
桩基工程作为一项重要的隐蔽性工程项目，在公路工程建设中具有非常重要的作用，其施工质量更直接关系到整个公路工程建设项目的质量水平以及使用安全。本文在分析桩基施工检测技术应用价值的基础之上，对常见桩基检测技术如低应变反射波法检测技术、钻孔灌注检测技术以及超声波检测技术的应用原理及其操作方法进行分析，并结合工程实例，对桩基施工检测技术的具体运用问题展开探讨与分析，供相关人员参考。
参考文献
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