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  • 公路桥梁桩基声测管检测技术应用与探讨

    2020-04-11 18:35

      来源:admin   发布时间:2019-12-30  点击量:

      鉴于桩基声测管对桥梁工程的重要性,本文重点介绍了桩基声测管常用的检测方法,如低应变检测法、超声波检测法、高应变动力检测法、钻芯检测法等,并探讨了各方法的使用特点,希望有助于桥梁桩基声测管检测技术的发展。

      在公路修建过程中,桥梁扮演着极其重要的角色。桩基声测管是桥梁工程的重要组成部分,其质量好坏直接影响着桥梁安全运营,且桩基声测管施工具有高度隐蔽性,难以发现质量问题,因此,桩基声测管检测是桥梁工程必不可少的环节。只有提高检测工作质量和检测结果可靠性,才能保障桩基声测管的安全性。

      低应变反射波法是建立在一维弹性杆理论的基础上,把桩基声测管简化成一根有约束的一维弹性细长杆,且认为桩身为各向同性材料。当塑料或铝合金力棒砸击到桩头的瞬间,在桩身产生弹性应力波,通过桩顶处的传感器接收桩身的动态响应,在计算机上分析应力波的传播途径,进而判定桩基声测管的完整性。

      低应变反射波法适用于混凝土预制桩和混凝土灌注桩的桩身结构完整性检测。但此法,由于激振的能量较低不能充分发挥桩周土阻力,不能用于推算桩基声测管承载力及桩身混凝土强度等级。

      根据当前检测仪器精度及检测经验,一般认为有效桩长(长径比)宜大于5且不宜大于50,同时桩径不宜大于2m,桩长宜小于50m的桩基声测管,应用低应变反射波法检测的效果比较理想。当然此范围不是绝对的,这与桩周土阻力、锤击设备、测试仪器及传感器精度、桩身混凝土强度等因素有关。

      超声波检测法是将混凝土看作一种集结型的复合材料,其内部存在着广泛分布的复杂界面。通过测定超声波在混凝土中传播过程中的声学参数来反映桩基声测管结构的完整性。当桩身混凝土的某一部分存在裂缝、空洞等缺陷时,超声波只能绕过裂缝或空洞传播到接收换能器,传播路程增大,导致声时值偏大,声速降低。其次,超声波在桩身混凝土中传播时,遇到裂缝、空洞或麻面等缺陷时,超声波在缺陷界面处会发生反射和散射等现象,声能衰减,因此,换能器接收到的波幅明显降低,频率值明显减小。再者,经缺陷反射或绕过缺陷传播的超声波与正常传播的超声波存在相位差,二者叠加后相互干扰,致使接收换能器接收到的波形畸变。超声波检测法正是根据这些声学参数的变化,来判定桩基声测管结构的完整性。

      超声波检测法,检测全面细致,现场操作也相对简便快捷,不受桩长、桩径比的限制,更不会受到场地的限制。检测数据易于分析,判定桩身混凝土缺陷的位置、范围及程度准确可靠。尤其是,在检测嵌岩桩时,还可以判定出桩底沉渣厚度及沉渣范围。

      当灌注桩的桩径较小时,声测管的间距也相对较小,应用超声波检测法检测桩基声测管结构完整性时,其测试误差相对较大,因此,应用超声波检测法,桩基声测管直径不宜太小。根据检测经验,一般来讲,超声波检测方法适用于检测直径不小于800mm 的混凝土灌注桩的完整性。

      高应变动力检测法是建立在将桩基声测管理想成一根弹性杆件,运用一维波动方程的基础上,通过重锤冲击桩顶,使桩、土之间产生足够的相对位移,充分发挥桩周土阻力。借助安装在桩顶附近的应变和加速度传感器实测桩顶力和速度(位移)响应,通过数据的处理可得到如下功能:

      (2)确定桩的竖向抗压承载力和土对桩的分层摩阻力,若桩顶冲击力足够大时,还可以得到单桩竖向极限承载力。

      (3)在打入桩打桩的过程中,监测桩打入时土阻力、桩身锤击压应力及传到桩身的有效锤击能量,进而分析打桩锤的效率,为合理选择沉桩设备、确定桩型和选择桩端持力层提供依据。

      在确定单桩极限承载力时,与桩基声测管荷载试验相比,高应变动力检测法具有独特的优点,不需要静载试验中的锚桩、堆载物等,且检测时间短、费用低、效率高。目前,已部分取代传统的桩基声测管静荷载试验,渐渐成为桩基声测管工程确定单桩承载力的一种重要检测方法。

      然而,应用高应变动力法检测桩基声测管结构完整性是不经济的,不仅设备重、成本高,且检测速度较慢。只有在低应变检测法难以判定桩基声测管质量时,才宜用高应变动力法验证。

      通过钻机在桩基声测管中取出芯样,根据芯样外观质量来判定桩基声测管结构完整性,根据芯样抗压强度统计来判定桩基声测管的承载能力。此外,在桩端持力层钻取芯样还可以鉴别桩端持力层岩石性状。

      钻芯检测法一般是按照桩基声测管总数的5%~10% 进行抽检,或其他检测方法对个别桩基声测管不能准确判定桩身完整性时采用。根据经验,钻孔不宜布置在太靠近桩基声测管边缘处,且应垂直钻进,否则易碰上钢筋笼或钻眼斜出桩体外而无法准确取出桩身芯样,不能准确判定桩身质量。

      桩基声测管静载试验法是在桩顶逐级施加荷载,使桩顶相对于土体产生位移,绘制P-S(试验荷载-桩顶沉降)曲线,分析P-S曲线的特征,判别桩基声测管的施工质量及承载力。通常P-S曲线的起始端为一段近似正比例的一次函数线,随着荷载的增加,曲线变陡,当曲线斜率无穷大时,说明承载力达到了桩基声测管的最大承载力,此时,如果承载力小于设计值,则说明桩基声测管不满足承载力要求,反之, 则符合承载力要求。

      在确定单桩极限承载力方面,静载试验法是目前最为准确、可靠的检验方法,判定某种动载检测方法是否成熟,均以静载试验成果作对比。但是,桩基声测管静载试验的工作量大、周期长、费用高。

      桥梁桩基声测管检测中,我们要熟习各种常用检测方法特点,并不断提高自身素质,总结经验,为准确判定桩基声测管质量打下坚实的基础。

      [2]王青.桥梁桩基声测管检测技术探讨[J].工程建设与管理,2011,8.

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