橋梁樁基檢測(cè)技術(shù)探討
近些年來(lái),我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,催生了高速公路、國(guó)道、省道 以及鄉(xiāng)村公路建設(shè)的熱潮。如此大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),公路工程 的質(zhì)量顯得特別重要。橋梁工程是公路工程中重要的工程項(xiàng)目,投 資規(guī)模大,施工技術(shù)要求高,一旦出現(xiàn)重大的責(zé)任事故,不僅會(huì)給國(guó) 家和人民帶來(lái)巨大損失。也會(huì)造成不良的國(guó)際影響。而樁基又是橋梁的主要部分,承受著由橋跨結(jié)構(gòu)傳給墩臺(tái)的巨大荷載,其質(zhì)量的 優(yōu)劣直接決定了橋梁的安全性和使用壽命。樁基工程屬隱蔽工程,要想控制好其質(zhì)量.不僅需要在設(shè)計(jì)和施工中進(jìn)行全面控制,先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)也是不可或缺。本文簡(jiǎn)述了橋梁樁基常用的檢測(cè)方法,并探討了這些方法的各自的適用范圍。
1 橋梁樁基一般的質(zhì)量分類(lèi)
國(guó)內(nèi)在建設(shè)橋梁時(shí),都按100% 的比例對(duì)其樁基礎(chǔ)進(jìn)行低應(yīng)變 檢測(cè).質(zhì)量分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)目前規(guī)范上沒(méi)有明確規(guī)定,因此存在著較大的 差異 一般來(lái)講,按質(zhì)量?jī)?yōu)劣分為四類(lèi):
(1)完整樁:動(dòng)測(cè)波形呈規(guī)則衰減,波速值也正常,達(dá)到設(shè)計(jì)樁長(zhǎng),樁身完好,混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)。一般情況下,單純擴(kuò)徑的樁也列入此類(lèi)。
(2)基本完整樁:動(dòng)測(cè)波形呈現(xiàn)小畸變,樁底反射清晰。樁身有小缺陷,如輕度縮徑、局部輕度離析等,推測(cè)對(duì)單樁承載力及橫向剪切力沒(méi)有太大影響,樁身混凝土波速正常,可達(dá)到混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)。
(3)缺陷樁:動(dòng)測(cè)波形出現(xiàn)較明顯的不規(guī)則反射,對(duì)應(yīng)樁身缺陷如裂紋、離析、縮徑、夾泥等:樁身混凝土波速偏低從而達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào),對(duì)單樁承載力有一定的影響,該類(lèi)樁一般要求設(shè)計(jì)單位復(fù)核單樁承載力后提出是否處理意見(jiàn)。
(4)嚴(yán)重缺陷樁:動(dòng)測(cè)波形嚴(yán)重畸變,對(duì)應(yīng)樁身缺陷如裂縫、嚴(yán)重離析、夾泥、嚴(yán)重縮徑、斷樁等。該類(lèi)樁一般不能使用,需進(jìn)行工程處理。
2樁基檢測(cè)方法概述
2.1樁基檢測(cè)方法的分類(lèi)
當(dāng)前,橋梁樁基檢測(cè)方法主要分為靜載荷試驗(yàn)法、動(dòng)力測(cè)樁法、聲波透射法,還有鉆孔取芯法、動(dòng)力觸探以及埋設(shè)傳感器等輔助 方法。靜載荷試驗(yàn)法主要采用堆載平臺(tái)法、錨樁法、地錨法、錨樁和 堆載聯(lián)合法以及孔底預(yù)埋法等。動(dòng)測(cè)技術(shù)分為低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法和高應(yīng) 變動(dòng)測(cè)法。低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法常用應(yīng)力波反射法(錘擊波動(dòng)法);高應(yīng)變 動(dòng)測(cè)法常用CAsE法或CAPWAP法。按樁基檢測(cè)時(shí)間可以分為:為設(shè) 計(jì)提供依據(jù)的先期檢測(cè);施工階段的施工檢測(cè);施工完畢后的驗(yàn)收 檢測(cè):施工階段和使用階段的鑒定檢測(cè)。按樁基檢測(cè)的用途可分為: 樁基豎向橫向承載力檢測(cè):樁基持力層承載力及變形性狀的檢測(cè); 樁基結(jié)構(gòu)完整性檢測(cè):樁土共同作用荷載分擔(dān)比檢測(cè).樁體及土體 應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè);樁基施工中對(duì)環(huán)境影響檢測(cè)(如震動(dòng)、噪音、土體變 形):樁基在特殊條件下或事故處理中的其他檢測(cè)。
2.2 常用的檢測(cè)方法
2.2.1靜載荷試驗(yàn)法
單樁豎向承載力的確定在樁基工程中特別重要。靜載荷試驗(yàn)法在檢測(cè)單樁豎向承載力時(shí)雖然是最原始的,但也是最可靠的方法。在樁頂施加荷載,了解荷載施加過(guò)程中樁土間的作用,通過(guò)得到P—S 曲線(xiàn)的特征確定承載力,判別樁基的施工質(zhì)量,就是靜載荷試驗(yàn)法。使用1×l04KN 級(jí)以上的樁基靜載設(shè)備, 最大加載能力達(dá)2×l04KN 在橋梁樁基工程中.主要使用慢速維持荷載法。由于施工環(huán)境惡劣、檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、樁基荷載壓力大、費(fèi)用高、配套工作繁復(fù),加上樁基設(shè)計(jì)安全系數(shù)高。較難使樁基破壞(即下沉量超限或混凝土破壞).所以較少采用這種方法。特殊項(xiàng)目也有應(yīng)用,一般按規(guī)范抽取10%來(lái)檢測(cè)。 2.2.2高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法
高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法是采用錘重達(dá)樁身重量10% 以上或單樁豎向承 載力1% 以上的重錘以自由落體擊往樁頂, 獲得相關(guān)的動(dòng)力系數(shù), 應(yīng)用規(guī)定的程序,進(jìn)行分析和計(jì)算得到樁身的單樁豎向承載力和完 整性參數(shù),也稱(chēng)CASE 法和CAPWAP 法。該法出現(xiàn)在上世紀(jì)90年 代,其檢測(cè)費(fèi)用比靜載荷試驗(yàn)法大大降低。由于這種方法檢測(cè)程序 相對(duì)繁瑣,所以較少采用。高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法對(duì)于其它檢測(cè)方法和樁基 設(shè)計(jì)均有幫助。
2.2.3低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法
使用小錘敲擊樁頂, 通過(guò)粘結(jié)在樁頂?shù)膫鞲衅鹘邮諄?lái)自樁中的 應(yīng)力波信號(hào).采用應(yīng)力波理論來(lái)研究樁土體系的動(dòng)態(tài)響應(yīng),反演分 析實(shí)測(cè)速度信號(hào)和頻率信號(hào),判斷樁身質(zhì)量。該檢測(cè)方法稱(chēng)為低應(yīng) 變動(dòng)測(cè)法。主要檢測(cè)樁基的完整性。此法主要分兩個(gè)階段進(jìn)行:一是 原始數(shù)據(jù)的野外采集, 記錄檢測(cè)振動(dòng)曲線(xiàn)并及時(shí)作出初步判斷,以 確定波形是否能反映出樁基的實(shí)際情況;二是室內(nèi)數(shù)據(jù)分析,判斷 樁身缺陷性質(zhì)與位置,完成檢驗(yàn)報(bào)告。其優(yōu)點(diǎn)是:檢測(cè)速度快;檢測(cè) 簡(jiǎn)便;檢測(cè)成果可靠;檢測(cè)費(fèi)用低。適用范圍為:樁長(zhǎng)5-50m;樁徑<1.8m。
3 檢測(cè)方法之比較
對(duì)于各類(lèi)樁、墩及樁墻結(jié)構(gòu).其完整性檢測(cè)。一般采用低應(yīng)變或 高應(yīng)變動(dòng)力試樁法檢測(cè).大直徑樁則宜采用聲波透射法或鉆芯法檢 測(cè)。對(duì)于散體材料樁,或由土與低粘結(jié)強(qiáng)度樁組成的復(fù)合地基,如碎 石樁、石灰樁等,可采用靜載荷試驗(yàn)。也可采用靜力觸探分別對(duì)樁和 土進(jìn)行檢測(cè).以確定復(fù)合地基承載力。而對(duì)于高粘結(jié)強(qiáng)度樁和土組 成的復(fù)合地基,如水泥土樁、CFG 樁、低標(biāo)號(hào)混凝土樁等.則可采用 靜載荷試驗(yàn)檢測(cè)豎向承載力。單樁承載力的檢測(cè)同其它剛性樁。復(fù) 合地基中.樁、土荷載分擔(dān)比的檢測(cè)一般采用鋼弦或壓力盒通過(guò)靜 載荷試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定。也可采用特制的應(yīng)力傳感器測(cè)試。施工中由于 震動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響.一般采用質(zhì)點(diǎn)速度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)或加速度監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 進(jìn)行測(cè)試,也可用地震儀檢測(cè)。施工中由于擠土效應(yīng)對(duì)環(huán)境的影響, 用變形傳感器f測(cè)斜儀)進(jìn)行監(jiān)測(cè),也可用沉降變形標(biāo)配合水平儀、經(jīng) 緯儀檢測(cè)。施工中噪音的測(cè)試可以采用分貝計(jì)加以判定。使用階段 樁體應(yīng)力一應(yīng)變的測(cè)試,使用鋼筋應(yīng)力計(jì).混凝土應(yīng)力計(jì)或特制的傳 感器。當(dāng)樁長(zhǎng)大于30 m,用其它檢測(cè)手段難以準(zhǔn)確判定樁體完整性 時(shí),可采用抽芯的方法,抽芯還可以較準(zhǔn)確地判斷樁體混凝土的強(qiáng) 度.也可采用聲波透射法進(jìn)行檢測(cè)。
4 結(jié)束語(yǔ)
當(dāng)前,橋梁樁基檢測(cè)技術(shù)的研究和發(fā)展正方興未艾,欲提高樁基 檢測(cè)的質(zhì)量與效益, 一方面要不斷改善已有儀器的硬件性能和質(zhì) 量,并努力開(kāi)發(fā)出新的儀器;另一方面也要加強(qiáng)對(duì)樁基檢測(cè)技術(shù)理 論的研究工作 以尋求更精確的物理模型。
參考文獻(xiàn)
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