浅谈桥梁桩基验检测技术发展现状及发展趋势

【摘要】：本文首先阐述了国内外路桥检测的发展状况，进而提出几点解决型建议，最后对路桥的试验检测未来发展方向做出展望，望对同行具有参考借鉴作用。

【关键词】：路桥；实验检测；技术；现状；发展趋势

中图分类号： G424.31 文献标识码：A 文章编号：

1.目前国内外路桥试验检测发展现状

目前国内外学者在路桥试验检测的研究中已经取得了一些进展，在桥梁结构的检测实践中研究出了一套较好的方法。如：对适用于路桥检测的结构状态敏感参数积累了理论认识和实践经验，能够利用测试的数据进行计算模型的修正；研究了采用环境振动试验以及强迫振动试验分析车重、车速、路面状况以及结构模态参数对结构局部受力的影响：开发了各种针对频率、振型、动力系数等结构自振特性及动力特性参数的一系列的测试方法和技术。对于基础检测方法方面，国内外学者也通过理论研究和实践验证，总结出了基于动测原理的桩基础完整性检测方法以及为检测桩基础承载力而进行的桩基静载试验等一系列检测方法。桩基础完整性检测方法主要有：超声波透射法、低应变反射波法、高应变法以及钻芯法；桩基础承载力检测方法主要有：静荷载试验、桩的动力试验单桩静载试验、高应变等。目前对于桩基础完整性检测：主要以声波投射法(通过在声测管内的换能器采集各剖面每个测点的声速、波幅、PSD值作为判据)为主，低应变法(通过传感器采集应力波的桩端反射、缺陷反射、波速以及频谱分析数据判断桩基的完整性及桩长等)也使用较为广泛，其次采用钻芯法检测混凝土灌注桩的桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性，并判定或鉴别桩端持力层的岩土性状也较为普遍。而对于桩基础的承载能力则主要以淡妆静载试验及高应变法为主。

3、桥梁桩基检测评价方法及桩基质量分类

随着公路桥梁的大量修建以及作为桥梁基础的桩基础大量使用，桩基础的旋工质量检测不可避免地越来越被人们关注。桩基的检测对于控制桩基的质量和保证公路建设中桥梁的使用功能及交通安全起到了极其重要的作用。当前公路桥梁桩基检测主要的方法是钻芯法和动测法，绝大多数桥梁桩基的检测均采用动测法。动测法分为二种：一种是低应变法，另一种是声波透射法。前者是通过判断桩内时域信号及频域信号是否存在明显缺陷评判桩基是否合格；后者是通过判断声学参数是否存在异常评判桩基是否合格，当出现声学参数无异常、无声速低于低限值、未出现同一剖面的两个测点声学参数异常或没有两个或两个以上剖面在同?深度声学参数异常及声速低于低限值异常的桩基则判断其结果为合格。然而目前采用的检测方法及质量评价中存在以下较为明显的问题：

(1)检测人员水平不一，对检测方法的掌握和评价的标准理解的差异，导致对桩基质量的判别存在明显的偏差；

(2)由于一些非技术因素导致的错误判断或漏判等都会对工程质量造成严重的隐患。国内各省、地区在建设公路时．对桥梁桩基都以100％的比例进行低应变检测(重点桥梁用超声波透射法)。质量评定分类标准由于规范上无明确的定量规定，且个人的对规范的把握和认识存在较大差异，导致质量评定的结果也存在较大的差异性。作者通过查阅大量的资料，结合自身的实践经验将桩基的质量评定分为以下4个类别：

(1)完整桩：动测波形规则衰减。桩身完好，达到设计桩长，波速正常，混凝土强度达到设计要求。一般情况下，单纯扩径也列入此类。

(2)基本完整桩：动测波形有小畸变变形，桩底反射清晰，桩身有小缺陷，如轻度径缩、局部轻度离析等。一般对单桩承载力和横向剪切抗力影响不大，桩身混凝土波速正常、可达到混凝土设计要求。

(3)明显缺陷桩：动测波形出现较明显的不规则反射。对应桩身缺陷如裂纹、径缩、夹泥等，桩身混凝土强度达不到设计要求，对单桩承载能力有一定影响。该类桩一般要求设计单位复核单桩承载力后提出是否可用的意见。

(4)严重缺陷桩：动测波形严重畸变，严重离析，夹泥，严重径缩，断桩等。该类桩一般不能使用，需要进行工程处理。

虽然以上4种分类较为完整全面，但实践经验告诉我们，有些问题依然难以掌握。例如对于桩长的检测：由于混凝土桩基本身因径缩、离析等缺陷往往测出桩长大于设计桩长，也有可能由混凝土灌注桩初灌混凝土没有封好桩底造成短桩，但这种情况通过取芯验证是不准确的。另外，对于2类及3类桩的区别，不同检测单位及不同检测人员也有不同的理解。①由于导致动测波形出现较明显不规则的因素较多(如：桩周土的变化、桩径变化、缺陷影响等)；②缺陷的严重程度的判定更无量化指标依据；再者桩基缺陷的出现深度对桩基质量判别也有较大影响。所以在实际桩基检测结果判定中，在出现无法通过一种方法或测试结果对桩身完整性进行确定时，仍然要本着严谨的原则，采用多种方法进行比对，不能仅仅凭着一种测试结果单纯依据规范进行判定。

4.动测与钻芯两种检测方法的区别及互补性

在桩基检测工作中动测(低应变法及声波透射法)与钻芯法是两种常用的方法。一般说来，动测选择的频率较高，一般为桩数的100％，而钻芯检测频率一般为3％。主要原因为钻芯检测周期长、成本高，故选择频率相对较低。由于动测法和钻芯法检测桩基的工作原理不同，所以实际工作中往往出现两种检测方法结果不一致的情况，这就要靠技术水平的积累和取长补短地综合运用动测和钻芯这两种方法。

5.对基桩质量控制和分类的分析

(1)桩基质量的控制：对于桥梁桩基来讲，由于处在重要的工程部位，有时是?一桩一柱的基础，这就要求它必须是100％合格。桩基质量控制的关键环节在其形成过程中，如果能够在成孔和灌注两方面控制好，无疑不会出现不合格桩，因此，现场监理工程师的监督也是桩基施工质量保证的一个重要条件

(2)质量分类：对桩的动测检验，目前尚未形成一个规范的定量质量评价标准。对于同一种检测结果，不同检测单位甚至不同检测人员之间都存在不同的看法与判断。这种状态对于综合评价工程质量及施工单位之间的评比都有影响。为此，本文根据近年来在公路工程建设实际工作中积累的经验，提出在公路建设项目中，具有一定量化指标的几个简易操作。

6动测与钻芯两种检测方法的比较

桩基低应变反射波检测方法是建立在一系列假设前提条件下F的，它首先假设桩是一个等截面、均质(各向同性)的一维直杆且横截面的直径远小于杆的长度、杆侧及杆端物质的密度明显小于杆的密度。只有这样才可应用弹性直杆中波传播的理论和波动方程解释工程桩的完整性问题。因此不仅检测人员、建设单位主管及相关监理人员也应当清楚作为低应变主要检测方法的反射波的应用是有前提的，其检测结果对完整桩是有效的。特殊情况下，现场监理在灌注过程中发现的问题比EE任何检测方法都及时和准确。钻芯检测法因其优点突出且直观，而引起人们的J泛重视。但该方法成本高昂，钻芯需时较长，无法在大范围内广泛应用。另外钻芯法对桩身完整性测试结果的代表性也受到质疑，特别在确定缩径等缺陷时更是无能为力。一般地说钻芯法在确定桩身质量有较强的说服力，对确定断桩、夹泥、离析也有一定的优势。芯样选取率要达到100％。它要求技术人员有丰富的实践经验，对钻进过程所遇到的各种情况要有完整、准确的记录。有时断桩部位在钻芯过程中只反应为几厘米或十几厘米的突然掉钻。如不能准确判断，从提取的芯样上很难判断出严重的缺陷。因此钻芯检测法主要是对动测法的一个补充，是对混凝土质量有怀疑的合格桩及动测评为不合格缺陷桩进行验证。而对于深度不大的径缩缺陷应采用开挖方法予以验证。

7.路桥试验检测技术的发展趋势和展望

路桥试验检测技术发展至今已经历了3个发展阶段：第一阶段是以该专业领域专家的感官和专业经验为基础的经验检测技术，对检测信息只能作简单的数据处理；第二阶段是以传感器技术和动态测试技术为手段，以信号处理和建模处理为基础的现代检测技术，在工程中已得到了广泛的应用。近年来，为了满足大型复杂结构的试验检测要求，检测技术进入了以知识处理为核心，数据处理、信号处理与知识处理相融合的第三发展阶段，智能检测技术阶段，智能化正成为路桥试验检测的主流。根据目前的发展未来大型路桥试验检测的研究发展方向主要体现在以下几方面：

(1)开发和应用以无线通信技术为手段的数据采集系统：开发能适用于交通荷载、风荷载及定点测试荷载的传感器最优布设技术；能更方便、快速、准确地采集需要的数据。

(2)自动损伤识别系统将测量系统、数据处理和识别系统一并组装到路桥检测系统中，形成自动识别检测和反馈．达到控制目的。

(3)实时的检测系统与现代网络技术结合的研究和发展，实现信息网络共享。

(4)从设计到施工和运营阶段建立可靠、完整的数据库，积累大量土木工程领域的安全检测和试验检测的知识和经验，最终建立专家系统。

8.结束语

综上所述，今后的路桥检测的技术研究工作将更加注重传感系统的使用寿命、长期可靠性、传感单元的组合检测和进行专家信息系统的研究，并通过这方面的技术研究工作的进步逐步减少工程质量的隐患从而使工程质量得到保证。

【参考文献】：

【1】卢红斌.公路桥梁试验检测技术及应用【J】.科技资讯，2006，(28).