時間:2022-10-11 06:23:45
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前 言
由于環境影響、土層性質差異以及施工工藝的局限,對于樁基這種高隱蔽性的工程而言,要想確保其質量達到標準是有一定困難的,施工過程中難免會出現離析、夾泥、縮頸、斷裂等缺陷,這些缺陷不同程度地影響了基樁的質量進而影響到上部結構物的安全,因此對橋梁樁基予以檢測是相當必要的。只有借助樁基檢測技術真正了解樁基工程的具體情況,才能使樁基工程真正達到相關的質量標準與安全標準。
1 樁基動力檢測技術的定義、分類及特點
樁基動力檢測技術是指采用鐵錘去重力擊打樁頂,借助傳感器去測量樁身的應力、應變,結合樁周土的具體情況并經過分析、擬合去了解基樁的施工質量及承載力的一種檢測手段。樁基動力檢測技術通常分為兩類,一類為高應變檢測技術,另一類為低應變檢測技術。其中高應變檢測技術是指擊打在樁頂上的作用力相對較大,導致所獲得的打擊作用力和原本方案設計中的預估極限值相差不大;一般而言,高應變檢測技術比較常用的幾種分析方法有動力打樁公式法、凱斯法、曲線擬合法等,其主要功能在于測試樁基的承載力。低應變檢測技術是指擊打在樁頂上的作用力非常小,應力波僅在樁身內傳遞,不會導致樁周土松動。一般情況下,低應變檢測技術相當常用的幾種方法為應力波反射法、動力參數法以及水電效應法等,其主要功能在于測試樁基的完整性。由于樁基檢測技術具備著成本低廉、速度快、輕巧簡便且普及率廣的特點,使得其在橋梁工程領域中得到了廣泛使用。
2 低應變檢測技術
在樁基檢測技術的定義與分類中,我們了解到低應變檢測技術包含幾種常用的檢測方法,但最為常用的便是應力波反射法,本文筆者簡要介紹有關低應變反射波法的相關內容,具體如下:
2.1 低應變反射波法的工作原理
應力反射波法就是借助應力波在樁身中的具體傳播與反射情況對樁基予以檢測的一種檢測手段,其具體工作原理是:因為樁基和樁身四周的土之間存在著不同的波阻抗差,一旦樁頂遭遇瞬間施力,其所激發的多數應力波都會在樁基內進行傳播,傳播至樁頂以下1至2倍樁徑外可視為平面波,如果樁基中具備波阻抗差,那么這些應力波便會分成兩類,一種為反射波,另一種為透射波,此時,透射波接著往下傳播直至樁底返回,而反射波則會逆向傳播至樁頂,安裝在樁頂的傳感器接受到信息,針對這些信息,結合相關施工資料與檢測經驗可判明該樁基是否達到了質量與安全標準。
2.2 低應變檢測的準備工作
(1)對樁基工程的所有資料進行收集,比如該工程什么時候開工的;其工藝如何;混凝土強度怎么樣;樁身有多長等等,進行樁基檢測前必須對樁基的具體情況作充分的了解,盡可能打有準備之戰,以防誤判。
(2)實地檢查樁基工程的具體情況,了解具體的施工工藝,現場應對樁頭作全盤觀察,看是否存在泥濘情況,并作簡單擊打,看看其潮濕度如何,是否清理到了堅硬的混凝土,了解樁頭的疏松度怎么樣,如果樁頭有泥濘情況或浮漿未清除徹底情況出現,必須對其予以清理,確保樁頭清潔平整且完好。
(3)借助砂輪對樁基進行打磨,一般在普通的樁基檢測中必須打磨的光面為3~4個,且這些光面的直徑最好處于8~10cm左右,而且還需對那些露頭的鋼筋作簡單處理,令其往外側傾倒,如果鋼筋外露較長的,尤其是已經綁扎好鋼筋籠的,為防止錘擊時鋼筋產生次生震蕩,可在鋼筋根部包裹土團或者砂團。之后,在光面上設置傳感器,確保安裝位置能真正檢測到全部的反射波信號。
(4)檢測時間的安排盡量是樁身已達到28d齡期,只有在相近齡期情況下檢測到的數據才可以用于分析樁基工程的整體質量情況與安全水平,如果齡期相差較大,尤其有短齡期檢測的情況,其檢測結果不具備整體分析比較的條件,在筆者實際檢測工作中不到齡期檢測的情況是常遇的,這就需要結合地區檢測的經驗來分析判斷。
2.3 數據收集
2.3.1 如何挑選震源與傳感器
要想借助反射波手段,一定得具備震源,如果擊打方式不同,主要是錘質的不同,其所生成的作用曲線也會存在差異,可見,要想檢測到真正有用的反射信號,必須挑選最適宜的震源。通常情形下,橋梁樁基一般為長樁,其擊震源最好具備相當寬的脈沖,在實際工作中筆者基本采用的是尼龍質的錘頭,效果良好。
2.3.2 如何挑選傳感器
對于樁基檢測技術而言,傳感器是收集信號最為核心的設備,因此我們不僅需選用質地較好的傳感器,而且還需在設置時,使其和樁體緊密連接,以確保傳感器能夠接收到最為正確的波形曲線,便于數據分析?,F在的低應變檢測基本都是采用加速度傳感器,筆者實際工作對于傳感器的安裝通常都采用橡皮泥,效果優于黃油。
2.3.3 使用力棒(錘)時需掌握好力度與角度
在樁基低應變檢測中使用力棒(錘)時必須對擊打力度與角度予以全盤把握,盡可能使擊打力不會對反射波曲線形成影響,我們要求錘擊角度必須垂直,擊打力度可根據樁長情況適度調整,每次錘擊后必須迅速提錘,不能將錘壓在樁頭,一般情況下,應當提前對掄錘人員作相關的培訓指導。
3 數據處理
3.1 完整樁
當前,低應變反射波法還具備著一定的局限,還存在不少因素對轉、挖孔樁的缺陷反射情況形成一定的負面影響。通常完整樁基應當具備三方面因素,即:具備正常的波速、存在明確的樁底反射信號及波形曲線無缺陷信號。
3.2 考慮鋼護筒對曲線所形成的影響
橋梁樁基與建筑樁基的最大區別是施工的場地條件不一樣,橋梁樁基相當部分在水上施工,一般鋼護筒均沉的較深,少部分工地鋼護筒直徑大于樁徑,成樁后形成大頭樁,如此一來,便形成樁縮頸的情形,而反射波對于這一情況會當作缺陷反應在樁基檢測曲線中,因此,對于傳感器所收集的數據進行分析處理時,需特別注意,必須排除這一情況,以免誤判。
3.3 考慮鋼筋籠對曲線所形成的影響
如果樁身并非全部采用鋼筋籠,由于具備鋼筋籠的位置與不具備鋼筋籠的位置會形成不同的波阻抗差,那么其所形成的反射波曲線也會出現差異,一般情況下,由于具備鋼筋籠的位置所含有的鋼量大,因此其比不具備鋼筋籠的位置更易反應出其具體缺陷情況。
4 依據處理數據分析樁基具體情況
(1)分析整個樁基的完整度,依據施工工藝與地層情況對樁基的大致情況進行初步判斷;
(2)借助定量分析軟件去分析并判斷樁基是否存在缺陷,如果僅僅依靠肉眼觀察,其所獲數據與實際情況會相差非常大;
(3)對整個橋梁樁基工程中的所有檢測到的曲線予以分析,總結出該工地樁身所存在的相同點與差異處,根據分析所有樁身的具體情況去判斷整個樁基工程的具體情況。
5 低應變檢測技術存在的問題
低應變檢測技術在實際的檢測分析中仍舊需要借助檢測人員的實踐經驗,對于深長樁的底部缺陷的檢測力所不能及,一般檢測長度不宜超過30m,同時樁身四周的土層情況對于反射波曲線也存在著一定的影響,因此在樁基工程中使用低應變檢測技術仍舊存在著一定的局限性。
6 結束語
中圖分類號:U448.14文獻標識碼: A 文章編號:
隨著我國經濟建設的快速發展,公路建設也得到了較快發展。公路橋梁作為公路建設的重要工程項目,對公路建設事業的發展有重要影響。樁基工程是公路橋梁的重要組成部分,其施工質量對公路橋梁的整體承載力和使用性能有重要作用。我國地質條件復雜,樁基工程除因受巖土工程條件、基礎與結構設計、樁土體系相互作用、施工以及專業技術水平和經驗等關聯因素的影響而具有復雜性外,樁的施工還具有高度的隱蔽性,更容易存在質量隱患。因此,這就需要提高樁基工程檢測工作的質量,才能真正保證樁基工程的安全與質量。本文就樁基工程檢測技術進行了簡要分析。
一、公路橋梁樁基檢測概述
公路橋梁樁基主要可以分成以下幾種:根據施工方法可以分成沖擊成孔樁、螺旋成孔樁、沉管成孔樁、人工挖孔樁等。根據直徑大小可以分為小直徑、中等直徑、大直徑樁。公路橋梁一般是大直徑樁。根據豎向受荷情況可分為抗拔樁和抗壓樁等。根據水平受荷情況可分為被動樁和主動樁等。
基樁的承載力和完整性檢測是基樁質量檢測中的兩項重要內容。根據檢測目的和任務充分考慮各種方法的適用條件和局限性,結合場地工程地質條件、施工工藝及工程重要性等狀況,選定多種檢測方法進行檢測,以保證檢測結論的可靠性。
在樁基檢測方法上,可以分成靜載荷試驗法、聲波透射法、動力測樁法、孔內攝像、鉆孔取芯法等檢測方法。其中,靜載荷試驗可采用錨樁法、地錨法、堆載平臺法、堆載和錨樁聯合方法。動力測樁法主要可分為低應變動測法和高應變動測法。
二、公路橋梁樁基檢測方法應用與探討
在公路橋梁樁基檢測中,常用的檢測方法有以下幾種:
(一)靜載荷試驗法
在樁基工程中,確定單樁的豎向承載力非常重要。靜載荷試驗方法既是檢測單樁承載力最傳統的方法,也是目前最直觀、最可靠的方法,判定某種動載檢驗方法是否成熟,均以此試驗結果的對比誤差大小為依據。靜載荷試驗法通過對樁頂施加荷載的過程,了解在這一過程中樁土間的變化情況,再通過Q-S曲線得出單樁的豎向承載力,判斷樁基施工的質量。慣用的靜載荷試驗方法是維持荷載法,而維持荷載法又可分為快速維持荷載法和慢速維持荷載法,在公路橋梁樁基工程檢測中,一般采用的是慢速維持荷載法。
(二)低應變動測法
低應變動測法是目前國內外使用最廣泛的一種基樁無損檢測方法,主要用于檢測樁基的完整性,一般是在樁頂施加低能量沖擊荷載,通過安裝在樁頂處的傳感器來收集樁中應力波信號,以應力波理論來分析樁土體系的頻率信號和實測速度信號,判斷樁身的完整性。該檢測方法的優點在于檢測覆蓋面廣、速度快、檢測費用較低,并得出樁基礎中所有基樁整體施工質量的粗略估計。
由于受樁長、樁型、地質條件、擊振方式等等因素的影響,往往測不到樁底反射或正確判斷樁底反射位置,從而無法評價整根樁的完整性。另外,低應變動測法是一門實用性很強的技術,檢測結果分析判定的準確性與操作人員的技術水平和實踐經驗有很大關系,因此對該方法寄予過高的期望是不合適的,實際檢測中得到的各種曲線很復雜,除了平時要多積累經驗外,還要對樁的施工記錄、地質勘察資料進行充分的了解,有疑問時有必要采用靜載試驗驗證或其它檢測方法進行比對,以確保檢測結果的真實性。
(三)高應變動測法
高應變動檢測技術于上個世紀八十年代引入我國,在九十年代初,我國也相繼出現了類似的計算機軟件。近年來,在公路橋梁樁基工程中也常常采用這種方法,通過在樁頂施加高能量沖擊荷載,實測力和速度信號,運用波動理論反演來推算被檢樁的完整性及軸向抗壓極限承載力。高應變檢測樁身完整性的可靠性比低應變法高,只是在帶有普查性的完整性檢測中應用尚有一定困難。目前,在工程界采用最多的高應變試樁法主要有曲線擬合法和阻力系數法。高應變動測法在確定單樁的承載力方面具有明顯優勢,不需要靜載試驗中的堆載物或者錨樁,費用低、時間短且效率高,還能夠進行大噸位的樁基檢測,逐步取代了靜載荷試驗方法,成為樁基工程驗收的重要手段。
高應變動測法不僅能夠確定樁基承載力的大小,還能夠反映出樁土阻力分布、樁身完整程度等信息。但是由于這種檢測方法不但計算程序比較復雜,而且在現場測試中的樁頭處理、錘擊設備選擇、傳感器的安裝等眾多因素都影響檢測精度,因而在公路橋梁樁基檢測中的應用受到限制。但高應變動測法對于樁基設計和其他的檢測方法均具有借鑒作用。
(四)聲波透射法
聲波透射法指的是在樁內預埋若干根平行于樁的縱軸的聲測管,將超聲探頭通過聲測管直接伸入樁身混凝土內部進行逐點逐段探測。其基本原理與上部結構構件的超聲探傷原理相同,即根據超聲脈沖穿透被測混凝土時的聲速、波幅等參數的變化反映是否存在缺陷,并評價混凝土質量的勻質性。但由于灌注樁的灌注條件與上部結構的成型條件完全不同,尤其是水下灌注時差異更大,混凝土的配合比、灌注后的離析程度、聲測管的平行度等諸多因素都會嚴重影響對缺陷的判斷和對均勻性的評價。因此,灌注樁的超聲檢測不能完全延用上部結構檢測的現有方法,必須有一套適合其特點的方法和判據,且宜結合低、高應變和鉆孔取芯等檢測方法綜合評定樁身質量。
聲波透射法優點在于抗干擾能力強,儀器比較輕便,觀測的精度較高,但在聲時分析、波幅分析、樁基質量判斷方面還存在較多問題。
三、結論
綜上所述,各種檢測方法在公路橋梁樁基檢測工程中的廣泛應用,取得了較好的經濟效益和社會效益。但也應認識到,各種樁基檢測技術還存在著很多缺陷和問題,在具體的樁基工程檢測中,應盡量排除,才能提高樁基質量檢測的準確性。不能把各種檢測“神話”成無所不能,要看到其本身的局限性,這樣既有利于檢測市場的進一步完善與規范,同時也有利于檢測技術的良性發展。為了適應未來公路橋梁樁基工程發展的情況,應加強樁基檢測技術的理論研究工作,找出更適合的檢測方法。
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中圖分類號:TU997 文獻標識碼: A
本文從超聲波透射法與低應變反射法的基本原理和方法出發,講述了兩種方法的基本理論、儀器設備和檢測技術,詳細闡述了混凝土聲學參數如波速、波幅、頻率、PSD與基樁缺陷類型之間的關系,以及時程曲線與基樁缺陷類型之間的關系,采用有限元發對低應變檢測過程進行模擬,研究了反射時間與其影響參數的關系,得出一些規律。結合工程實例,運用兩種檢測方法進行檢測,明確兩種檢測方法的優勢所在和不足之處。為安全起見,基樁完整性完整性檢測宜采用超聲波透射法與低應變反射波發聯合檢測,做到優勢互補,可有效避免漏檢、誤檢,提高基樁檢測的精度與可靠度。
1.樁基的分類
樁基按照承載力可劃分為端承樁、摩擦樁。其中端承樁是指穿過軟土層并將建筑物的荷載通過樁傳遞到樁端堅硬土層或巖層上。樁側叫軟弱土對樁身的摩擦左用很小,其摩擦力可忽略不計,摩擦樁是指沉入軟弱土層一定深度通過樁側土的摩擦作用,將上部荷載傳遞擴散與樁周圍土中,樁端也起到一定的支撐作用,樁端支撐的土不甚密實,樁相對于土有一定相對位移是即具有摩擦樁的作用。在寧夏地區,橋梁樁基主要以摩擦樁為主。
對于混凝土灌注樁的質量檢測,一般有兩種方面,一是樁身承載力,二是樁身完整性。一般來說,樁身完整性達標是樁身承載力達標的充分不必要條件,因此混凝土灌注樁樁身完整性檢測意義重大,且方法多樣。
2.樁基檢測方法
檢測樁基的主要方法如下表所示,具體而言,其檢測項目應該根據個行業標準規范來執行。在這種條件下,用以確定橋梁基樁的承載力或是完整性的多種檢測方法相繼出現。本文統一使用《公路工程基樁動測技術規程》(JTG/TF81-01-2004)中的檢測方法,即:超聲波透射法、低應變反射法、高應變動測法和鉆芯法。
基樁檢測方法
檢測方法 檢測內容 優缺點 備注
超聲波 透射法 聲測管之間的砼,通過分析聲學參數,判定樁身完整性類別 檢測細致,不受樁身尺寸限制;但須預埋聲測管,造價大,且麻煩,不易定量分析缺陷 半 直接 法
低應變 反射波法 測試樁頂波速時程響應曲線,或頻域曲線,進而判定樁身完整性類別 測試方法簡便、快捷,成果較可靠、成本低,他的局限性,對于多缺陷樁,一般只能測到較淺的一個,無法有效檢測漸變缺陷類型;易漏判或誤判;受長徑比的影響,無法對深部缺陷有效檢測,樁頭存在一定的盲區,對缺陷只能定性分析。 半 直接 法
高應變 動測發 分析樁側和樁端土阻力,推算單樁軸向抗壓極限承載力;檢測樁身缺陷位置、類型及影響程度,判定樁身完整性類別;試打樁及打樁應力檢測。 設備重且效率低,費用高,比靜載稍好,但激勵能量和檢測有效深度大,在判定樁身缺陷時,能夠分析會否對豎向抗壓承載力有一定程度影響,在波形分析中的不可靠性致使結果存在較大誤差。 半 直接 法
鉆芯法 檢測樁長、樁身砼強度、沉渣的厚度,進而判定樁身完整性類別。 可以直觀可靠的反映樁身質量和完整性,可取部分巖芯制成試件,來測定砼強度,但受抽樣面積比例影響大,有盲區,且價格大,成本高,需要人力物力財力大。 半 直接 法
3.超聲波透射法
超聲波透射法的基本原理是,通過預埋聲測管,在樁的兩側分別發射和接收超聲波信號,其中發射探頭將電能轉變成機械能即超聲波信號穿透砼樁,接收探頭將接收到的超聲波轉變成電信號。由于砼厚度可以測量的出,根據超聲波的傳播時間,即可算出超聲波在砼中的速度,由聲速的情況可以判斷出樁身砼的質量。砼越密實,聲速越大,相反,砼越松散,或有孔洞、裂隙、離析等缺陷,聲速降低;樁身砼的質量和完整性由此來檢測。不難看出,超聲波透射法來檢測砼樁身質量和完整性的理論基礎為,介質特性與彈性波的波速間的關系。從實測的聲速、波幅等參數不難推斷介質特性變化。故基樁的波速以及波幅等參數是超聲波檢測砼樁身完整性以及質量的主要依據
水下混凝土灌注樁常見的缺陷;
1)斷樁(全斷面夾泥或夾砂)
2)局部截面夾泥或者縮頸
3)樁底沉渣
4)集中性氣孔
5)分散性泥團及蜂窩狀缺陷
6)樁頭低強區
例如某工地橋梁樁基超聲波數據采集圖
缺陷基樁圖形
正?;鶚秷D形
4.低應變反射波法
低應變反射波法是樁頂進行激振、在樁頂接收速度響應信號,實測樁頂速度或加速度響應時程曲線,利用假設條件下的一維波動理論來分析樁身完整性。使用敲擊的方法,在樁頂激勵以適當的能量,其動荷載遠小于其承載能力,不會產生貫入度,也也可以將裝土建沒有相對位移,只有彈性變形。低應變反射波法是通過激勵波沿樁身傳播和反射,通過分析波形來檢測樁身完整性。
激勵波在樁身傳播示意圖
波的傳播基本原理;
折射及折射損失:折射損失主要在樁頭附近產生;土層越硬,折射損失越大,反射信號越弱。
衰減損失:高頻成份會不同程度的衰減。樁不是完全彈性的,樁身存在內阻尼
樁是埋入土中,樁側土的阻力,同樣產生彈性波的衰減 。
反射、透射及反射損失:樁身內出現缺陷的部位及樁底均存在波阻抗界面,均會產生反射及透射。
反射波法的局限性
完整樁的動測波形規則衰減,樁身呈完好狀態,滿足設計樁長,波速正常,混凝土強度與樁基設計要求符合。通常情況下,單純擴徑的樁也屬于此類。
1.2基本完整樁
此類樁基動測波形具有小的畸變形,而樁底反射清晰,樁身具有較小的缺陷,包括輕度縮徑,局部輕度離析等問題。通常情況下,不會對橫向剪切力與單樁承載力造成較大的影響,樁身混凝土波速呈正常狀態,可以達到混凝土設計的要求與標準。
1.3缺陷樁
缺陷樁的動測波形出現比較明顯不規則反射,對應樁身缺陷如縮徑、裂紋、夾泥等,并且此類樁基的樁身混凝土達不到設計要求與標準,對單樁承載能力具有一定的影響。此外,此類樁基通常要求設計單位對單樁承載力進行復核,之后對能否使用提出意見。
1.4嚴重缺陷樁
嚴重缺陷樁的動測波形呈嚴重畸變,并伴有嚴重離析情況,同時夾泥、斷樁、嚴重縮徑等問題比較明顯,此類樁基通常不能被作為高速公路橋梁基礎使用,需要進行嚴格的工程處理,待其承載能力符合使用要求與標準后才能準予使用。
2高速公路橋梁樁基檢測技術應用要點分析
2.1現場靜力載荷檢測技術的應用及優化
在高速公路橋梁樁基檢測中,現場靜力載荷法通常采用現場加載測加載與沉降曲線,通過P—S曲線,對樁的承載力進行分析,從而對樁基施工質量進行研究。通常情況下,P—S曲線的起始段為一段近似正比例的一次函數線,曲線會隨著載荷的增加呈現越來越陡的趨勢,當曲線率近似無窮的時候,就說明樁承載力已經達到極限,此時的樁承載力如果比設計值小,就說明樁基不能滿足承載力的要求。當在P—S曲線中突然出現位移陡變時,就說明樁基中存在比較嚴重的缺陷,而曲線比較平滑的時候,就說明樁基并不存在明顯缺陷。
2.2應變動測檢測技術的應用及改善
在高速公路樁基檢測中,應變動測法主要包括高應變與低應變動測法兩種。高應變動測主要利用重錘自由落體錘擊樁上端,以此獲取相關動力系數,然后依照既定程序,通過計算與分析對樁身的完整程度與承載力進行確定。這種方法的準確性較高,然而操作程序較為復雜,檢測不方便。因此,經過長時期的改良,低應變動測法順勢而生,并廣泛應用于高速公路樁基檢測中。低應變動測法主要應用小錘撞擊與現代化的傳感器進行結合,將小錘撞擊的動力波通過傳感器轉化為速度信號與頻率信號,對樁身的具體狀況進行確定,從而對其缺陷的位置與嚴重程度進行測定,如此提高了樁基檢測的簡便性與效率。
2.3靜力觸探檢測技術的應用及完善
在高速公路橋梁樁基檢測中,靜力觸探檢測技術的應用比較廣泛,該方法重視力的分析與研究,其準確性與可操作性較強。靜力觸探技術主要采用原位測試的靜力觸探和標準貫入實驗參數,從而對單樁的承載力進行確定。該方法的運用通常需要經過試驗測得比貫入阻力、端阻力與樁身側阻力,從而通過分析與計算,對樁基的承載力特征值進行確定,然后用計算得出的特征值與規定的安全系數相比,得出的數值與樁基的承載力相比較,如果比設計樁基承載力的值大,就說明符合設計要求,反之則不符合標準。
2.4超聲波透射檢測技術的應用與提升
超聲波透射法是通過在樁內部預先埋設沿樁長方向的聲測管,使之發射超聲波脈沖并且接收探頭發出的周期性脈沖波,然后將其轉換為電信號,借助特定的儀器,將電信號的幅值、時間及頻率反映到屏幕上,如此可以對波形圖進行有效的分析,從而對樁身內部缺陷的位置、大小、混凝土均勻性等指標進行檢測與確定。通常情況下,超聲波透射檢測法被廣泛應用于高速公路橋梁樁基檢測中,并且此類檢測技術具有準確度高、可靠性強、操作簡便等特點,最重要的是超聲波透射檢測法的抗干擾性較強,然而需要注意的是,所檢測樁基的齡期需要大于七天,并且保證其測管的埋設符合檢測設計與要求。超聲波透射檢測法的分析包括以下三類:(1)超聲波波幅分析法。主要利用選取的超聲波信號波幅平均值的1/2作為樁身是否存在缺陷的臨界值,該方法的精確度較高,若第n個波幅比波幅臨界值小,就說明在第n個測點處樁身存在一定的缺陷。(2)聲波用時分析法。運用該方法時,需要將聲波用時的平均值與聲波用時的標準差的二倍作為一個界限標準,對樁身是否存在缺陷進行確定。若第n個測點的聲波用時超過了缺陷臨界值,就說明第n個測點處可能存在樁身局部缺陷。(3)聲時—深度曲線分析法。該方法是計算出相鄰的兩個測點之間曲線的斜率及其測點差值的乘積,以此作為有無樁身缺陷的判斷依據,如果乘積比限定的界限值大,就說明樁身存在一定的缺陷,反之,則說明樁身構造良好。
Abstract: This paper discusses from the drilling construction method of bridge pile foundation pile, bored pile construction technology of pile testing items and bridge three aspects, with a view to reference.
Key words: bridge pile; drilling; note; detection technology
中圖分類號:TU74
1、橋梁樁基的鉆孔施工方法
1.1 搭設鉆機平臺,搭設的標高高于設計施工水位以上,不能因水位變化浸泡機械影響正常鉆孔。一般是采鋼樁鋼平臺。
1.2 打鋼護筒,鋼護簡直徑要大干樁徑lOcm-2Ocm,鋼護筒底要嵌入強風化巖層并穿過軟弱層,鋼護筒頂標高要高于設計施工水位。鋼護筒焊縫要焊牢固不能有裂紋漏水,鋼護筒鋼板厚度一般用8mm—10mm鋼護筒的作用:墩樁位置定位,鉆孔導向,樁孔內外隔開,不復水位變化影響鉆孔施工(孔內水位要高于孔外水位),泥漿循環從鋼護筒頂部流回泥漿池內,當鋼護筒漏水或樁孔孔壁漏水,泥漿就不能循環,廢碴清不出孔外,樁孔就鉆不下去,樁基灌注砼時,砼面要露出水面才能干地接樁,從水底地面至水面這段,鋼護筒作為模板使用。留在水下不。
1.3 機械鉆孔;鉆機平臺搭好后,將鉆機安裝在平臺上,將鉆機準確就位,鉆機的鉆頭或沖錘的中心線必須與樁孔的中心偏位。然后啟動鉆機鉆孔。
1.4 循環泥漿清碴:一般配備高壓泥漿泵,泥漿泵將泥漿池的泥漿通過泥漿壓力管道壓至樁孔內底部,泥漿將廢碴粘住形成懸浮物,泥漿泵不停運轉,不斷給孔底施加壓力,當施加的壓力大于樁孔內泥漿廢碴的自重時,泥漿從鋼護筒頂部滿出來,泥漿經過溜槽流回泥漿池內。溜槽內泥漿流速要慢,給泥漿有一定的沉淀時間,這樣廢碴大部份沉淀于溜槽內,人工將滯留于溜槽內的沉碴撈出槽外,使流回泥漿池的泥漿含碴率要少。泥漿的作用一般選用牯性好的土粉碎稀釋,其濃度要根據實際情況,要以能將沉碴懸浮起來為宜,太濃了,在溜槽內不易沉淀不方便清碴,太稀丁沉碴懸浮不起來。泥漿的另一作用,鉆機鉆頭的立動,將泥漿中的粘土粘固于樁孔孔壁上,起到固結孔壁,防止樁孔內的泥漿水滲漏出樁孔外,能保持樁孔內的水位高于孔外水位,泥漿的比重大于樁孔外清水的比重,形成樁扎內的水壓力大干孔外的水壓力,這樣就不容易塌孔。如果鋼護筒漏水,當樁孔外水位變化,孔內外水壓力相摩時,必然會塌孔,塌孔的情況很復雜,處理塌孔的方法也很麻煩,在此不作用論述。
1.5 樁孔清孔:鉆孔到達設計樁底標高后即可終孔。終孔后樁孔內沉碴較多,泥漿濃度較大,泥漿含砂率很高,這時,就需要清孔,泥漿含砂及稠度必須達到規范要求,一般辦法是:更換好的粘土泥漿,利用泥漿泵將樁孔內的舊泥漿置換出來,含砂率不大干4%后,再加清水降低泥漿稠度。
1.6 安裝鋼筋籠:清孔結束后,即可安裝樁基鋼筋籠。一般使用汽車吊或鉆機主機吊裝,分節吊下樁孔分節焊接,預埋檢測管也要隨鋼筋籠同時接好安裝。吊裝鋼筋籠時一定要垂直,避免割碰樁孔護壁,避免造成塌孔。
1.7 水下灌注砼:一根樁的質量好壞,關鍵在水下灌注砼時如何操作。灌漿導管安裝進樁孔內后,還要利用灌漿導管再次清孔,原因是,在安裝鋼筋籠及灌漿導管時需要五、六個小時才能完成,樁孔內的泥漿已停止五、六個小時不循環,必須產生沉淀沉于樁底,一直清到沒有沉積物為止。
2、樁基鉆孔灌注樁施工注意事項
2.1 鉆孔灌注樁在鉆孔開始時,需稍提鉆桿,在護筒內旋轉造漿,開動泥漿泵進行循環,等泥漿均勻后以低擋慢速開始鉆進,使護簡腳處有牢固的泥皮護壁,鉆至護筒腳下1m后,方可按正常速度鉆進;在鉆進過程中,應注意地層變化,對不同的土層,采用不同的鉆進方法;在黏性土中鉆進,宜選用尖底鉆頭,中等鉆速,大泵量,稀泥漿;在砂土或軟土層中鉆進,宜用平底鉆頭、控制進尺、輕壓、低擋慢速、大泵量、稠泥漿鉆進;在土夾礫(卵)石層中鉆進,宜采用低擋慢速、優質泥漿、大泵量、分兩級鉆進的方法鉆進。
2.2 對于泥漿護壁樁基,鉆孔能否成功,泥漿是關鍵。在鉆孔過程中,要不斷向孔內補充新泥漿,以保持泥漿的稠度和比重。泥漿頂面要高出地下水位線50cm以上,以保持孔壁的穩定。同時要嚴密注視地質條件的變化,并隨時調整泥漿的性能和配合比。在鉆進過程中,根據地質情況適當調整泥漿比重,一般地層以1.1~1.3為宜,松散地層以1.4~1.6為宜。
2.3 當孔深距設計標高差50cm時,將鋼筋籠、導管及其他機具、材料等準備就緒,以避免成孔后等待機具、材料而造成時間間隔,引起由于地質不良發生的塌孔現象。
2.4 清孔,當鉆機鉆到設計高程時,就立即進行清孔,清孔后泥漿比重控制在1.15~1.2之間,如果泥漿比重太大,則不利于混凝土的澆筑,如果太小可能會引起塌孔。
3、橋梁樁基的檢測技術
3.1 成孔檢測。在我國,成樁檢測技術要優于成孔檢測技術。從防患于未然的層面來看,樁的成孔檢測應比成樁后檢測更為重要。大力提倡成孔檢測技術的開發,特別是對樁承載力有很大影響的灌注樁樁底沉渣厚度測試手段的研究,今后仍是我國樁基工程中的迫切任務。
3.2 靜載荷試驗法。盡管在目前樁的靜載試驗仍被國內外公認為評價樁承載力最直觀、可靠的方法,但由于測試儀表的精度、試驗方法的限制、分析方法的差異和工程判斷的能力等因素,其測試誤差也能達到10%。因此,如何改進靜載試驗測試、分析方法,提高靜載試驗的可靠度,長期以來是工程界所關心的課題。近年來,試驗噸位有了很大提高,國內已有不少單位可以從事30000kN以上噸位的加載,也有許多研究人員對相關的負摩阻現象進行了研究和探討,對于大噸位的樁,在樁底埋設千斤頂和傳感器進行載荷試驗。
3.3 聲波透射法。這雖是一項傳統技術,以前應用卻并不廣泛。隨著近幾年來交通系統投資的增加,以橋樁為代表的各種大直徑鉆孔灌注樁的大量涌現,聲波透射法在國內已得到越來越廣泛的應用,在這種方法的應用過程中,數字化聲波儀已取代了傳統的模擬聲波儀,不僅在使用的方便程度上有了質的飛躍,而且在分析手段上也有了很大提高,聲失時判讀已不再是唯一的選擇,聲幅和聲頻已開始進入了分析判斷領域,尤其令人欣慰的是,聲波CT已步入實用階段,為聲波透射法的后續研究提供了廣闊的前景。
3.4 應力波反射法完整性檢測。盡管近年來國內外對于這種方法的研究未見本質性的進展,但在實用和普及方面國內卻有較大提高,這些不僅表現在國產樁基動測儀和配套用傳感已達到或接近國外先進儀器方面,也表現在許多單位認真研究各個測試細小環節和分析環節方面,更主要的是表現在許多管理部門己開始認真總結應力波反射法完整性檢測的得與失,開始使這種方法的應用回歸到一種正常的位置,如廣東省正在將這種方法定位于為后續檢測提供前期技術準備,這種定位已與該方法解決問題的真實能力完全對應。
3.5 高應變動力試樁法。在我國,高應變動力試樁法的研究是起自20世紀8O年代中后期,90年代初期已有相關的軟硬件問題,其實際應用效果已不弱于國外,其后面向國內大量的灌注樁檢測,已有單位在模型改進、擬合技巧、參數選定等方面進行了大量工作,也有應用者在樁如何才算被充分激發方面進行了研究。值得一提的是,樁基動測方面,國產儀器和軟件業已達到國際先進水平,許多方面甚于更具有中國特色。由于高應變動力試樁法力的作用時間過短,樁只能被視為彈性體進行分析,國外有人提出了一種動靜法,采用技術將力的作用時間延長,使沿樁身傳播的應力波波長大于實際樁長,進而將樁視為剛體,回避了應力波的傳播問題。應該說這種方法既克服了傳統靜載試驗的笨重與費時,也克服了高應力方法的過分間接性,是一種較好的方法,但由于該方法對錘的配重要求太高,具體操作仍有較大難度。
4、結束語
總之,隨著高速公路的快速發展,國道省道,甚至縣鄉公路,也都在如火如荼的建設中。而面對如此大規模的基礎設施建設,公路橋梁質量則顯得特別重要。樁基又是橋梁的主要部分,它承受由橋跨結構傳給墩臺的巨大荷載,其質量的好壞,直接影響橋梁使用的長久性和安全性。
參考文獻:
[1]黃繩開.《橋梁施工及組織管理》[M] 人民交通出版社.2000.8
Abstract: For the pile foundation construction of roads and bridges, analyzed the key issues which should be noted in pile foundation construction,and an overview of the main technology of pile testing.Key words: roads and bridges; pile construction; Note; detection technology
中圖分類號:K928.78文獻標識碼:A文章編號:
前言
在公路橋梁樁基施工中,通常是先使用機械進行鉆孔,然后灌注混凝土。也可以根據地質及地下水情況,有針對性地采用挖孔作業,然后再進行混凝土的灌注,挖孔工藝在樁基施工中顯示出很大的優越性。如現場作業面小,占地范圍不大,可以開展平行和流水交叉作業,可以很好地進行樁的偏位和豎直度控制,能夠有效地避免鉆孔導致的擴孔率、混凝土用量增大,還能夠有效地控制混凝土灌注過程中產生夾層、斷樁等不利因素。這兩種樁基各有優缺,需結合實際情況靈活應用,避重就輕。
1鉆孔灌注樁施工中應注意的事項
1)鉆孔灌注樁在鉆孔開始時,需稍提鉆桿,在護筒內旋轉造漿,開動泥漿泵進行循環,等泥漿均勻后以低擋慢速開始鉆進,使護筒腳處有牢固的泥皮護壁,鉆至護簡腳下1m后,方可按正常速度鉆進;在鉆進過程中,應注意地層變化,對不同的土層,采用不同的鉆進方法;在黏性土中鉆進,宜選用尖底鉆頭,中等鉆速,大泵量,稀泥漿;在砂土或軟土層中鉆進,宜用平底鉆頭、控制進尺、輕壓、低擋慢速、大泵量、稠泥漿鉆進;在土夾礫(卵)石層中鉆進,宜采用低擋慢速、優質泥漿、大泵量、分兩級鉆進的方法鉆進。
2)對于泥漿護壁樁基,鉆孔能否成功,泥漿是關鍵。在鉆孔過程中,要不斷向孔內補充新泥漿,以保持泥漿的稠度和比重。泥漿頂面要高出地下水位線50cm以上,以保持孔壁的穩定。同時要嚴密注視地質條件的變化,并隨時調整泥漿的性能和配合比。在鉆進過程中,根據地質情況適當調整泥漿比重,一般地層以1.1~1.3為宜,松散地層以1.4~1.6為宜。
3)當孔深距設計標高差50cm時,將鋼筋籠、導管及其他機具、材料等準備就緒,以避免成孔后等待機具、材料而造成時間間隔,引起由于地質不良發生的塌孔現象。
4)清孔,當鉆機鉆到設計高程時,就立即進行清孔,清孔后泥漿比重控制在1.15~1.2之間,如果泥漿比重太大,則不利于混凝土的澆筑,如果太小可能會引起塌孔。
2人工挖孔樁施工中應注意的事項
1)人工挖孔成孔方案存在弊端,最大的弊端就是井下作業不安全因素較多,必須嚴格按照安全生產條例執行,時刻保持高度重視,仔細地查找、消除不安全隱患。井下作業人員必須佩戴安全帽,進、出井孔要系保險繩,挖孔作業中必須搭設掩體,提取土渣的吊桶、吊鉤、鋼絲繩、卷揚機等必須經常檢查。鋼絲繩安全系數宜取5以上,發現有斷絲要立即更換。井口圍護要高出地面20cm~30cm, 防止土、石等雜物落入孔內傷人,并阻止地面水流入孔內,挖孔工作暫停時,要及時罩蓋孔口,以避免孔壁干燥吸收混凝土中水分及安全事故的發生。
2)如果孔壁有少數位置土質不好,或有滲水現象,會發生掉塊、滑坍、塌孔等現象,孔壁一定要進行支護,宜采用現澆混凝土護壁。支模時下口大,上口小,呈“錐形”,以利于混凝土的澆筑,振搗,還能增大樁身摩擦力。護壁混凝土作為樁身的一部分時,其標號不能低于樁身混凝土標號。
3)當挖孔中遇到堅硬地層,如巖石等,需進行爆破時,應用淺眼爆破法,嚴格控制用藥量,并在炮眼附近加強支護,防止震塌孔壁。爆破產生的煙霧、有毒氣體應使用機械通風方法排出孔外,直至孔內空氣符合人體健康標準要求后方可繼續作業。
4)在挖孔過程中或灌注樁基混凝土之前,若孔底積水較多,可用水泵抽取,積水較少時可用水桶人工排除。
5)挖孔達到設計標高后,對孔底的松散土渣、淤泥、沉淀等擾動過的軟層要進行清除,最后達到孔底平整、原狀土外露要求。若樁底進入斜巖層時,應鑿成水平或臺階狀。
6)在實施人工挖孔的過程中,當發現地質或水文地質與鉆探資料有較大出入且不利于人工挖孔時,應根據具體情況回填后采取機械重新鉆孔或鉆機完成剩余孔深等方法,以確保安全。
7 ) 挖孔過程中如遇大的孔洞、裂縫,要會同業主、設計、監理等有關單位技術人員共同查看,查明原因后,再依照具體情況,采用漿砌片石填縫或采用流動度較大的混凝土、片石混凝土澆筑填塞等辦法解決。
3 樁基檢測技術
3.1成孔檢測
在我國,成樁檢測技術要優于成孔檢測技術。從防患于未然的層面來看,樁的成孔檢測應比成樁后檢測更為重要。大力提倡成孔檢測技術的開發,特別是對樁承載力有很大影響的灌注樁樁底沉渣厚度測試手段的研究,今后仍是我國樁基工程中的迫切任務。
3.2靜載荷試驗法
管在目前樁的靜載試驗仍被國內外公認為評價樁承載力最直觀、可靠的方法,但由于測試儀表的精度、試驗方法的限制、分析方法的差異和工程判斷的能力等因素,其測試誤差也能達到10%。因此,如何改進靜載試驗測試、分析方法,提高靜載試驗的可靠度,長期以來是工程界所關心的課題。近年來,試驗噸位有了很大提高,國內已有不少單位可以從事30000kN以上噸位的加載,也有許多研究人員對相關的負摩阻現象進行了研究和探討,對于大噸位的樁,在樁底埋設千斤頂和傳感器進行載荷試驗。
3.3聲波透射法
這雖是一項傳統技術,以前應用卻并不廣泛。隨著近幾年來交通系統投資的增加,以橋樁為代表的各種大直徑鉆孔灌注樁的大量涌現,聲波透射法在國內已得到越來越廣泛的應用,在這種方法的應用過程中,數字化聲波儀已取代了傳統的模擬聲波儀,不僅在使用的方便程度上有了質的飛躍,而且在分析手段上也有了很大提高,聲失時判讀已不再是唯一的選擇,聲幅和聲頻已開始進入了分析判斷領域,尤其令人欣慰的是,CT聲波已步入實用階段,為聲波透射法的后續研究提供了廣闊的前景。
3.4 應力波反射法完整性檢測
盡管近年來國內外對于這種方法的研究未見本質性的進展,但在實用和普及方面國內卻有較大提高,這些不僅表現在國產樁基動測儀和配套用傳感已達到或接近國外先進儀器方面,也表現在許多單位認真研究各個測試細小環節和分析環節方面,更主要的是表現在許多管理部門已開始認真總結應力波反射法完整性檢測的得與失,開始使這種方法的應用回歸到一種正常的位置,如廣東省正在將這種方法定位于為后續檢測提供前期技術準備,這種定位已與該方法解決問題的真實能力完全對應。
3.5高應變動力試樁法
在我國,高應變動力試樁法的研究是起自20世紀80年代中后期,90年代初期已有相關的軟硬件問題,其實際應用效果已不弱于國外,其后面向國內大量的灌注樁檢測,已有單位在模型改進、擬合技巧、參數選定等方面進行了大量工作,也有應用者在樁如何才算被充分激發方面進行了研究。值得一提的是,樁基動測方面,國產儀器和軟件業已達到國際先進水平,許多方面甚于更具有中國特色。
3.6動靜法
一、公路橋梁檢測技術的意義和重要性
1、路橋建設過程中,工程材料的自然缺陷、工程結構設計、建造和施工的失誤難以避免,公路橋梁建成之后,如何對路橋的實際品質進行鑒定是業主最關心的問題。船舶和汽車等批量生產的機械設備,可以通過破壞性原型試驗來檢驗設計目標的滿足程度。路橋等建筑結構屬于單件生產,不可能進行破壞性原型試驗,因此非破壞性檢驗技術受到了特別的關注。路橋結構的試驗檢測方法和技術不僅具有重要的理論價值,而且具有廣闊的應用前景。
2、公路橋梁工程試驗檢測工作,不僅是評價工程質量缺陷和鑒定工程事故的手段,也是工程質量科學管理的重要手段,還是公路橋梁工程質量管理的重要組成部分。其重要性主要體現以下幾個方面。
(1)公路橋梁的試驗檢測,有利于推廣新技術,它為程施工積累經驗教訓,有效的對新材料、新技術、新工藝進行試驗檢測,可以將新工藝恰當地投入到生產之中,保證計劃的可行性、適用性、有效性、先進性。
(2)公路橋梁通過試驗檢測,能充分利用當地出產的材料,偏于就地取材。這樣,譬如建設地點的沙石,填料等等,可借助試驗這種手段,以確定上述材料是否滿足于施工技術規定要求。
(3)公路橋梁通過試驗檢測,可加強質量保證。如果有了有效地測試手段,可科學地評定路用各種原材料及其成品、半成品材料的質量好壞??梢詫θ魏我环N材料均可通過對其規定性能的相關檢驗,從而評定其產品是否合格。
二、樁基檢測技術方法分類
樁基檢測方法主要分為靜荷載實驗法,動力測樁法,聲波透射法,還有鉆孔取芯法,動力觸探以及埋設傳感器等輔助方法。靜載荷實驗法主要采用錨樁法,堆載平臺法,地錨法,錨樁和堆載聯合法以及孔底預埋法等。動測技術分為低應變動測法和高應變動測法。低應變動測法常用應力波反射法(錘擊波動法);高應變動測法常用CASE法或CAPWAP法。
各類樁、墩及樁墻結構完整性檢測,一般采用低應變或高應變動力試樁法檢測。大直徑樁宜采用聲波投射法或鉆芯法檢測。由散體材料樁或低粘結強度樁和土組成的符合地基,采用靜載荷試驗也可采用靜力觸探分別對樁和土進行檢測,確定復合地基承載力。有高粘結強度樁和土組成的復合地基,采用靜載荷試驗檢測豎向承載力單樁承載力的檢測同其它剛性樁,復合地基中,樁、土荷載分擔比的檢測一般采用剛弦或壓力盒通過靜載荷試驗進行測定,也可采用特制的應力傳感器測試。當樁長大于30m,用其他檢測手段難以準確判定樁完整性時,可采用抽芯的方法,抽芯還可以教準確地判斷樁體混凝土的強度。也可采用聲波投射法進行檢測。
三、各種橋梁樁基檢測技術方法的詳細分析
1、成孔檢測
在我國,成樁檢測技術要優于成孔檢測技術。從防患于未然的層面來看,樁的成孔檢測應比成樁后檢測更為重要。大力提倡成孔檢測技術的開發,特別是對樁承載力有很大影響的灌注樁樁底沉渣厚度測試手段的研究,今后仍是我國樁基工程中的迫切任務。
2、靜載荷試驗法
目前樁的靜載試驗仍被國內外公認為評價樁承載力最直觀、可靠的方法,但由于測試儀表的精度、試驗方法的限制、分析方法的差異和工程判斷的能力等因素,其測試誤差也能達到10%。因此。如何改進靜載試驗測試、分析方法,提高靜載試驗的可靠度,長期以來是工程界所關心的課題。近年來,試驗噸位有了很大提高,國內已有不少單位可以從事30000kN以上噸位的加載,也有許多研究人員對相關的負摩阻現象進行了研究和探討,對于大噸位的樁,在樁底埋設千斤頂和傳感器進行載荷試驗。
3、聲波透射法
這雖是一項傳統技術,以前應用卻并不廣泛。隨著近幾年來交通系統投資的增加,以橋樁為代表的各種大直徑鉆孔灌注樁的大量涌現,聲波透射法在國內已得到越來越廣泛的應用,在這種方法的應用過程中-數字化聲波儀已取代了傳統的模擬聲波儀,不僅在使用的方便程度上有了質的飛躍,而目.在分析手段上也有了很大提高,聲失時判讀已不再是唯一的選擇,聲幅和聲頻已開始進入了分析判斷領域,尤其令人欣慰的是,cT聲波已步入實用階段,為聲波透射法的后續研究提供了廣闊的前景。
4、應力波反射法完整性檢測
盡管近年來國內外對于這種方法的研究未見本質性的進展,但在實用和普及方面國內卻有較大提高,這些不僅表現在國產樁基動測儀和配套用傳感已達到或接近國外先進儀器方面,也表現在許多單位認真研究各個測試細小環節和分析環節方面,更主要的是表現在許多管理部門已開始認真總結應力波反射法完整性檢測的得與失,開始使這種方法的應用回歸到一種正常的位置。
5、高應變動力試樁法
在我國,高應變動力試樁法的研究是起自20世紀80年代中后期。90年代初期已有相關的軟硬件問題,其實際應用效果已不弱于國外.其后面向國內大量的灌注樁檢測,已有單位在模型改進、擬合技巧、參數選定等方面進行了大量工作,也有應用者在樁如何才算被充分激發方面進行了研究。值得一提的是,樁基動測方面,國產儀器和軟件業已達到國際先進水平,許多方面甚于更具有中國特色。
6、動靜法
由于高應變動力試樁法力的作用時間過短,樁只能被視為彈性體進行分析,國外有人提出了一種動靜法,采用技術將力的作用時間延長,使沿樁身傳播的應力波波長大于實際樁長,進而將樁視為剛體,回避了應力波的傳播問題。應該說這種方法既克服了傳統靜載試驗的笨重與費時,也克服了高應力方法的過分間接性,是一種較好的方法,但由于該方法對錘的配重要求人高,具體操作仍有較大難度。
綜上所述,對公路橋梁進行檢測是一項十分復雜而又十分重要的工作,它不但對相關工作人員的實際現場經驗有著嚴格的要求,同時也需要有科學的檢測方法和系統的理論基礎作為指導。我們只有充分地將理論與實踐有機的結合起來,才能真正做好公路橋梁的檢測工作,從而做出科學的評測。
參考文獻:
[1]謝凱州.公路橋梁樁基檢測技術分析[J].城市建設理論研究(電子版),2011,(21).
中圖分類號:K928.78 文獻標識碼:A 文章編號:
一.樁基分類
橋梁樁基按不同方法一股可分為:①按施工方法分為鉆入成孔樁,沖擊成孔樁,抓掘成孔樁,螺旋成孔樁,人工挖孔樁,沉管成孔樁等:②按其直徑大小分大直徑,中等直徑小直徑樁,橋梁常見大直徑樁:③按其端部形態分為平底樁和鋼底樁等:④按其縱向截面形狀分為直身樁,擴底樁,多節樁。竹節樁,表面帶螺紋的析,近幾年有出現了多支盤擠擴樁,DX樁等:⑤按其承載性分為摩擦樁,端承樁,摩擦端承樁等:⑥按其嘬向受荷條件分為抗壓樁和抗拔樁等:⑦按其水平向受倚條件分為主動樁和被動樁等。
二.基樁檢測技術
(一)靜載荷實驗法
單樁怪向承載力的確定在樁基工程別熏要。靜載荷實驗法在檢測單樁怪向承載力時雖然是最原始的但也是最可靠的方法。在樁頂旋加荷載。了解荷載施加過程中,樁土問的作用,通過得到P~S曲線的特征確定承載力,判別樁基的施工質量。使用1x104kN級以上的樁基靜載設備,最大加載能力2 x104kN。在橋梁樁基工程中。主要使用慢速維持荷載法。由于施工環境惡劣,檢測時間長,樁基荷載壓力大,費用高,配套工作繁雜,加上樁基設計安全系數高,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。特殊項目也有應用。一般按規范抽取l 0%來檢測。
(二)高應變檢測法
(1)基本原理及檢測目的。高應變檢測法是一種檢測樁基樁身完整性和單樁豎向承載力的方法,該方法是采用錘重達樁身鶯量10%以上或單樁豎向承載力1%以的重錘以自由落體擊往樁頂,從而獲得相關的動力系數。應用規定的程序,進行分析和計算,得到樁身完整性參數和單樁豎向承載力,也稱為Case法或Cap.wape法。(2)適用范圍。高應變檢測法適用于需檢測樁身完整性和復核樁基承載力的樁基。(3)優缺點分析。高應變檢測法的檢測結果集合了低應變檢測和靜荷載檢測。高應變檢測的費用比低應變檢測高.比靜荷載檢測低。高應變檢測法對于樁基承載力的檢測準確度不如靜衙載檢測,一般誤差在10%左右。
(三)低應變動測法
使用小錘敲擊樁頂通過粘接在樁頂的傳感器接收來自樁中的應力波信號。采用應力波理論來研究樁土體系的動態響應反演分析實測速度信號和頻率信號,判斷樁身質量.該檢測方法稱為低應變動測法。主要檢測樁基的完整性。此法主要分兩個階段進行,一是原始數據的野外采集,二是記錄檢測振動曲線并及時作出初步判斷,以確定樁身缺陷性質與位置,完成檢測報告。優點:檢測速度快,檢測簡單。檢測成果可靠,檢測費用低。適用范圍:樁長5~50m,樁徑
(三)鉆芯法
鉆芯法適用于檢測混凝土灌注樁和水泥土樁的樁長、樁身材料強度,樁底沉渣厚度和樁身完整性,判定或鑒別樁端持力層巖上性狀。鉆機一般應配備單動雙管鉆具,鉆探混凝上樁時應采用金剛石鉆頭鉆進,保證芯樣的采取率和芯樣完整性。芯樣取出后,應由上而下按回次順序放進芯樣箱中,芯樣側面應清晰地標明回次數、塊號、本回次總塊數。及時記錄孔號、回次數,起止深度、塊數、總塊數,并拍彩色照片留存,記錄芯樣質量的初步描述及鉆進異常情況。選取代表性芯樣進行抗壓試驗。鉆芯法作為一種直接檢測方法,是檢測成樁質量的有效手段之一,不受場地條件限制,特別適合于大直徑樁的檢測。當樁長較長時應控制好鉆芯孔的垂直度,以免偏離樁身。但當樁本身存在偏斜現象時,鉆芯孔較難鉆至樁底。鉆芯法檢測速度慢、費用高。
三、橋梁樁基無損檢測技術應用
在樁基檢測中,各個檢測手段需要配合使用,利用各自的特點和優勢,按照實際情況,靈活運用各種方法,才能對樁基進行全面準確的評價。但實際工程中施工單位為趕工期往往是樁基施工完后不及時通知檢測單位,而擅自施工上部結構,待樁基檢測出來后上部已施工了幾層,如果樁基檢測不合格,再采取補救的措施,代價是相當大的,樁基施工時一定要重視樁基檢測。
(一)常用無損檢測方法
聲波透射法(CSL):以能量脈沖的方式沿樁身橫向傳播的波動來檢測樁身完整性。低應變法(LST):利用低能量的激振力產生縱向振動或沿樁身縱向傳播的波動檢測樁身完整性,包括反射波法和振動法。高應變法(HST):利用高能量的沖擊力產生沿樁身縱向傳播的波動檢測基樁承載力和樁身完整性。可分為凱司法和實測曲線擬合法。
(二)技術分析
首先,聲波透射法適用于大直徑灌注樁,目前許多國家對基樁質量檢測采用了這種方法。它的設備使用性能、參數也得到了不斷提高和改善,數據分析軟件功能研發也得到了極快地發展。但制約它被國內廣泛應用的因素是在檢測前需預埋聲測管,且因準備工作繁鎖檢測數量不宜過多,無法檢測基樁承載力。低應變法雖然目前尚只提供樁身完整性檢測指標,但它操作簡單,易學易用,可經濟、快速、大范圍、無損的普檢,在公路工程中得以充分地利用。但它的缺點則是檢測定性分析,難以達到定量化,且存在一定程度的誤判和不確定性,承載力檢測尚處于不斷完善和研究階段。高應變法則是以節省人力、物力、財力為目標的快速檢測樁基質量方法,雖然它可檢測完整性和承載力,但它的檢測準確度、可靠
性,尤其是理論體系研究以及必須與靜態荷載檢測結果比較校驗后方可使用等一系列問題使其在檢測推廣中存在一定的局限性。
(三)技術應用
(1)樁基的承載力的檢測。①靜荷載試驗法。靜荷載試驗法用于檢測基樁承載力靜荷載試驗法包括基樁豎向和水平承載力檢測,工程中多用到豎向靜載荷試驗。靜荷載試驗法顯著的優點是其受力條件比較接近樁基礎的實際受力狀況。靜載試驗主要適用于工程試樁的承載力檢測,對于工程樁檢測不能做破壞性試驗。其檢測精度高,相對誤差在10%范圍內。②高應變動測法(HST)。樁基高應變動檢測,就是利用重錘對樁頂進行瞬態沖擊,使樁周土產生塑性變形,在樁頭實測力和速度的時程曲線,通過應力波理論分析得到樁土體系的有關參數,揭示樁土體系在接近極限階段時的工作性能,分析樁身質量,確定樁的極限承載力。
(2)樁基的完整性檢測。①低應變動測法(LST)?;鶚兜牡蛻儎訙y法就是通過對樁頂施加較低的激振能量,引起樁身及周圍土體的微幅振動,同時用儀表量測和記錄樁頂的振動速度和加速度,利用波動理論或機械阻抗理論對記錄結果加以分析,從而達到檢驗樁基施工質量、判斷樁身完整性、預估基樁承載力等目的。②聲波透射法(CSL)。聲波透射法是利用超聲波在混凝土中傳播的聲學參數,如聲速C、頻率F、振幅A 的變化及波形來分析樁身混凝土的連續性及斷層、夾砂、蜂窩等缺陷的大小、位置。
結束語:通過上述試驗可以看出礦下的原煤經過破碎也可以作為充填材料的骨料,同樣,礦下比煤強度高的矸石更容易作為充填材料的骨料,這樣就能擴大充填材料的骨料來源,減少大量運輸且只經破碎而不用作其它處理。本文重點研究的是膠凝材料而對充填材料的配比研究的較少,使得充填材料的強度較高,若用于工業試驗可以進一步降低膠凝材料的用量,使充填體強度滿足巷旁充填支護的要求即可。
參考文獻
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中圖分類號:TU997文獻標識碼: A 文章編號:
引言
隨著我國交通事業的發展,橋梁的數量大量增加,交通運輸量也迅速變大,車輛載重的增加以及行車密度的變大都加劇了橋梁結構的損傷,促使其老化加速。因此,交通管理部門對橋梁進行系統的檢測顯得尤為重要。
一、橋梁檢測的重要性
在具體的工程實踐中,往往有很多橋梁施工人員忽視對橋梁的檢測,這對于保證交通的安全穩定運行是很不負責任的。采取合理有效的措施對橋梁的結構損傷進行檢測,可以及時發現橋梁結構是否損壞,從而得以確保交通樞紐的正常運行。與此同時,對橋梁進行檢測還可以獲得很多其他潛在的效益。
1、對橋梁進行檢測可以及時得到準確的橋梁信息狀況,當檢測出橋梁質量出現問題時可以采取封閉橋梁的施工措施對橋梁進行維修。同時,技術人員可以通過多次對橋梁檢測的數據來研究橋梁在使用過程中發生的變化。
2、通過規律性的對橋梁進行檢測,降低了橋梁出現安全隱患的可能性,更為科學地保護了橋梁,橋梁的使用壽命會明顯得到提高。
3、對橋梁進行檢測能為以后的橋梁結構設計提供寶貴經驗,實踐是檢驗真理的唯一標準,只有通過定時對橋梁進行檢測,取得各項參數資料,驗證其與理論計算的符合程度,才能不斷地提高橋梁的設計水平,使其滿足使用功能要求。在對橋梁進行檢測的過程中,工程技術人員不應只著眼于對橋梁外觀的檢測上,更應進一步通過荷載試驗檢測深橋梁的材料與結構。隨著科學技術的不斷進步,在橋梁檢測實踐中,工程技術人員更應采用先進的設備與技術以提高橋梁檢測的高效率性與準確性。
二、常用的檢測方法
1、混凝土缺陷檢測技術
目前,對混凝土內部缺陷的存在、大小、位置和性質進行無破損檢測的手段有超聲脈沖法和射線法兩大類,其中射線法因穿透能力有限、操作中需解決人體防護等問題,在我國使用較少。目前最有效的檢測方法是超聲脈沖穿透法和反射法。超聲脈沖穿透法已較為成熟,普遍用于工程實踐,許多國家都已編制了相應的技術規程。反射法則根據超聲脈沖在缺陷表面產生反射波的現象進行缺陷判斷,由于它不必像穿透法那樣在2個測試面上進行,因此對某些只能在1個測試面上檢測的結構物(如樁基礎、路面等)具有特殊意義,也取得了廣泛的工程應用。
對于混凝土外部缺陷,如橋面裂縫、空洞等,檢測人員可直接用肉眼觀察或用裂縫觀測儀、皮尺等進行測量,而對于橋墩、橋塔以及梁體外部等人員難以直接到達的部位,檢測工作非常困難。目前有一種基于攝影技術的檢查橋梁表觀毀傷的非接觸測量系統,可以在遠距離對損傷部位進行非接觸檢測。
2、鋼筋位置、保護層厚度及鋼筋銹蝕檢測
鋼筋位置、保護層厚度均可利用雷達或者鋼筋位置探測儀(利用渦電流原理)檢測。鋼筋的腐蝕性質或物理性質的檢測是判斷鋼筋腐蝕最直接的方法,但是由于鋼筋混凝土是一種極為復雜的材料,量測鋼筋腐蝕速度或腐蝕量并不容易,目前常見的檢測方法有腐蝕電位法和量測瞬時腐蝕速率法。
橋梁檢測技術的現狀
近年來,我國對橋梁的檢測進行的大量研究。通過大量試橋梁檢測驗經驗的積累,我國開發一些實用的檢測方法。幾十年來,我國逐漸從半損傷式檢測法過渡到了無損失檢測法。無損檢測法主要包括對橋梁局部的檢測和對橋梁整體進行檢測兩個主要內容。下面將對這兩個方面進行簡單的探討。
1、橋梁的局部檢測
對橋梁結構進行日常檢測主要采用技術手段的是局部檢測技術。局部檢測技術是采用目視或專門的檢測儀器對結構局部的損傷和缺陷狀況進行檢測。局部檢測主要是檢測橋梁結構的材質狀況與耐久性。通過x射線、滲透、磁粉、渦流以及超聲波等檢測技術來檢測混凝土強度、混凝土的碳化深度、混凝土內部損傷情況、鋼筋分布及保護層厚度、鋼筋的腐蝕情況、氯離子含量等內容。近年來,隨著科學技術的發展,遠紅外熱象、核磁共振、全息攝影、層析成像、微波以及雷達等先進檢測技術也逐漸應用到橋梁的局部檢測工作中。
2、橋梁的整體檢測
2.1整體檢測的作用
橋梁的整體檢測能反映橋梁的承載力以及正常使用狀態,它克服了結構局部檢測所存在的局限性。它主要通過對橋梁結構進行靜、動力試驗等手段采集橋梁結構的速度、加速度、位移、應力、應變等結構響應數據。再通過數學以及力學方法對響應數據進行科學的處理,然后通過技術人員的細致分析就能夠得到橋梁結構的整體狀況以及局部的損傷狀況。橋梁結構整體的工作性能通過整體檢測技術真實地反映出來,它能回答所有人最關注的橋梁結構承載力的問題,從而能夠較為準確的驗證了橋梁的設計過程以及施工管理過程能否達到標準的要求。
2.2 整體檢測采用的方法
通過施加可控荷載的對橋梁進行試驗,并由試驗檢測、收集橋梁結構的應變量、應變分布和加速度等響應數據,據此來評估橋梁結構的整體性能。橋梁的整體檢測試驗可以分為靜荷載試驗以及動荷載試驗。靜載試驗指的是施加靜荷載于指定的位置對橋梁的各項指標進行檢測從而得出橋梁整體的工作性能的試驗。橋梁的動載試驗是指用某種方法引起橋梁結構振動,測定其各項震動指標來判斷其整體剛度的試驗。橋梁的動荷載試驗不會妨礙交通的運行,是橋梁結構整體檢測中不可或缺的技術手段。
四、橋梁檢測技術的發展趨勢
1、橋梁無損傷檢測技術
傳統的橋梁檢測方法主要依賴于動靜載試驗和檢測人員的現場目測,輔以混凝土硬度實驗、超聲波探測、腐蝕作用實驗等多種檢測手段。進入20 世紀90年代,隨著現代傳感與通信技術的發展,無損檢測技術更是出現了前所未有的發展勢態, 先后涌現出一大批新的檢測方法和檢測手段,使無損檢測技術向著智能化、快速化、系統化的方向發展。近年來,致力于橋梁檢測的研究人員提出了許多成功的方法對橋梁進行非破壞性評估。一些新的方法被廣泛應用于橋梁檢測, 如利用相干激光雷達測試橋梁下部結構的撓度,利用全息干涉儀和激光斑紋測量橋體表面的變形狀態,利用雙波長遠紅外成像檢測橋梁混凝土層的損傷,利用磁漏攝動檢測鋼索、鋼梁和混凝土內部的鋼筋等。隨著振動實驗模態分析技術的發展, 運用振動測試數據進行結構動力模型修正理論得到了充分的發展,為橋梁結構的安全檢測開辟了新的途徑。基于振動模態分析技術,人們研究發現結構的動力響應是整體狀態的一種度量,當結構的質量、剛度和阻尼特性發生變化時,選用結構振動模態作為權數,對結構損傷前后的模態變化量進行加權處理,從而實現對單元損傷的識別和有效定位。
2、橋梁結構損傷識別技術
2.1 小波分析損傷識別法
由于小波分析適合分析非平穩信號, 因此可作為損傷識別中信號處理的較理想的工具,用它來構造損傷識別中所需要的特征因子,或直接提取對損傷有用的信息。小波分析在損傷識別中的應用是多方面的,如: 奇異信號檢測、信噪分離、頻帶分析等。
2.2 神經網絡損傷識別法
神經網絡在損傷識別中的基本思路是:首先,用無損傷系統的振動測量數據來構造網絡, 用適當的學習方法確定網絡的參數;然后,將系統的輸入數據送入網絡, 網絡就有對應的輸出,如果輸入過程是成功的,當系統特性無變化時,系統的輸出和網絡的輸出應該吻合;相反,當系統有損傷時,系統的輸出和網絡的輸出就有一個差異,這個差異就是損傷的一種測度。
結束語
綜上所述,對于現有橋梁的養護管理應重視橋梁檢測技術的研究,隨著新材料、新技術的不斷更新發展,橋梁檢測技術具有更廣闊的發展空間。
參考文獻
中圖分類號:U41文獻標識碼: A
引言
在公路橋梁中的樁基建設是一個主演環節,不僅關系到整體結構的質量,也關系到公路橋梁的使用年限,只有通過不斷的技術提升,對于安全性能的檢驗技術保障,才能保障公路橋梁的整體穩定性,運用公路橋梁樁基的檢測技術方法,制定合理的檢測計劃,就能夠在實際檢驗方法的運用過程中,切實做到能夠檢驗公路橋梁的樁基質量情況。隨著樁基檢驗技術的大力推展,只有不斷的通過技術調整,才能夠確保公路橋梁的質量安全。
一、對于目前公路橋梁樁基檢測簡介
公路橋梁工程樁基主要可以分成以下幾種:根據公路橋梁工程樁基施工方法可以分成人工挖孔樁、沉管成孔樁、螺旋成孔樁、沖擊成孔樁等。根據公路橋梁樁基直徑大小可以分為大直徑樁、中等直徑樁、小直徑樁。公路橋梁工程樁基一般是大直徑樁。根據公路橋梁工程樁基豎向受荷情況可分為抗壓樁和抗拔樁等。根據公路橋梁工程樁基水平受荷情況可分為被動樁和主動樁等。
對于樁基的負荷能力以及結構性能的檢測是目前在樁基檢測項目中重要的檢測項目。依據在檢測項目工作的目的,就需要區別不同的檢測方法優勢情況,對于檢驗方法所受到的限制也要有所了解,依照工程建設的地點不同,按照在工程中的地理以及自然情況,施工中的工程要點相互結合,選擇合適的檢測方式,這是對于檢測工作的前提準備,是為了能夠獲得更加準確的工程信息內容。
在公路橋梁工程樁基檢測方法上,可以將公路橋梁工程樁基分成高應變檢測低應測樁法、聲波透射法、靜載荷試驗法等檢測方法。其中,公路橋梁工程樁基靜載荷試驗可采用堆載平臺法、錨樁法、地錨法、堆載和錨樁聯合方法。公路橋梁工程動力測樁法主要可分為高應變動測法和低應變動測法。
二、公路橋梁中樁基的檢測技術
(一)高應變檢測
高應變動檢測技術于上個世紀八十年代引入我國,在九十年代初,我國也相繼出現了類似的計算機軟件。近年來,在公路橋梁樁基工程中也常常采用這種方法,通過在樁頂施加高能量沖擊荷載,實測力和速度信號,運用波動理論反演來推算被檢樁的完整性及軸向抗壓極限承載力。高應變檢測樁身完整性的可靠性比低應變法高,只是在帶有普查性的完整性檢測中應用尚有一定困難。目前,在工程界采用最多的高應變試樁法主要有曲線擬合法和阻力系數法。高應變動測法在確定單樁的承載力方面具有明顯優勢,不需要靜載試驗中的堆載物或者錨樁,費用低、時間短且效率高,還能夠進行大噸位的樁基檢測,逐步取代了靜載荷試驗方法,成為樁基工程驗收的重要手段。
高應變動測法不僅能夠確定樁基承載力的大小,還能夠反映出樁土阻力分布、樁身完整程度等信息。但是由于這種檢測方法不但計算程序比較復雜,而且在現場測試中的樁頭處理、錘擊設備選擇、傳感器的安裝等眾多因素都影響檢測精度,因而在公路橋梁樁基檢測中的應用受到限制。但高應變動測法對于樁基設計和其他的檢測方法均具有借鑒作用。
(二)靜荷載法
目前,國內外公認的對樁的承載力進行測試的最直觀與最可靠的方法是靜荷載試驗,但是受到測試儀表精度以及試驗方法限制與分析方法差異還有工程判斷能力的影響,使用此方法,有時候誤差也會達到百分之十。所以,工程界一直在思考怎樣對靜荷載試驗改進其測試與分析方法,并對其可靠度提高。這些年來,試驗的噸位已經得到了提高,比如有些單位已經能加載超過30000噸位,另外還有一些相關研究人員研究探討負摩阻現象。
(三)聲波透射法
這是一項較為傳統的技術,但是在以前沒有進行廣泛應用。近些年來,由于交通系統中的相關投資得到了增加,這種方法在國內的應用越來越廣泛。傳統方法中的模擬聲波儀已經被數字化聲波儀所取代,不僅使用比較方便,而且也使分析手段得到了提高。聲幅與聲頻成為分析判斷的要素。另外,聲波CT也已經進入了使用階段。
(四)低應變法
這種方法主要是對樁身的完整性進行檢測。很多缺陷或者是質量事故都在流水處或者是底層的變化處發生,底層的變化會導致反射波的產生從而影響波形,所以要對地質資料進行查看,了解施工的具體記錄,從而確定缺陷的具置。定量分析軟件能幫助我們判定基樁缺陷的具體程度,雖然這一軟件有一定的不足之處,但是它對應力波在樁身進行傳播的具體過程進行了分析,只要保證樁周選擇合理的土參數,就能起到一定的效果。在運用低應變法進行檢測時,不斷缺陷屬于什么樣的類型,其共同的表現就是樁的阻抗減小,不能區分缺陷性質。
1.低應變動測法的適用范圍介紹
公路橋梁工程樁基低應變動測法的適用范圍對測量影響是十分巨大的,其中公路橋梁工程樁基測土阻力是主要因素,測土阻力包括兩個部分:動土阻力和靜土阻力,后者是主要影響因素,其特點可以概括如下:(1)消減反射波峰值;(2)加快應變力衰減;(3)動土阻力波的產生限制了可測樁基的長度。
通過總結實際公路橋梁工程樁基施工過程中的經驗教訓,在公路橋梁工程樁基中采用低應變動測法對公公路橋梁工程樁基進行檢測時,公路橋梁工程樁基的長度通常在5~50m的范圍之間,公路橋梁工程樁基的半徑一般需小于0.9m,盡管一些長度大于50m的公路橋梁工程樁基仍能夠獲得樁底的應力波信號,然而因公路橋梁工程樁基的承載力較大,公路橋梁工程樁基的一些局部缺陷、深度缺陷的反映不夠準確,同時也會受到公路橋梁工程當地地質條件的影響。
2.低應變動測試過程分析
低應變動測試過程中,測量人員為了提高公路橋梁工程樁基測量結果的精確性和準確性,要特別注意以下幾點:選取測量點和錘擊點、安裝傳感器等。
(1)選取測試點。測試點的選取應該以公路橋梁工程樁基直徑為選取依據,選取原則要保證公路橋梁工程樁基測試點滿足實際測量的需求,通常情況下,公路橋梁工程樁基直徑不小于0.15m,基樁測量點的選取應該大于5個,而且要保證和鋼筋籠的間距在15cm以上,選取的方式要保證公路橋梁工程樁基測量點均勻,打磨處理應該仔細認真,保證后續公路橋梁工程樁基施工正常進行。
(2)選取錘擊點。公路橋梁工程樁基檢測過程中的錘擊點適宜點為相距傳感器20~30cm的位置,如果錘擊點與傳感器間距離太近,錘擊的沖擊力可能對傳感器造成干擾,而若錘擊點與傳感器間距離太遠,就可能有橫波的影響產生波形震動現象,這將無法準確反映公路橋梁工程樁基的狀況。所以錘擊點和傳感器位置選取的好壞直接決定著公路橋梁工程樁基檢測效果,可以聘請公路橋梁工程樁基檢測專業技術人才進行測量檢測,保證公路橋梁工程樁基檢測結果滿足設計要求。
(3)傳感器的安置。按照公路橋梁工程樁基測試點的選取情況來確定傳感器的安裝,粘貼方式是最為常用的安裝公路橋梁工程樁基檢測傳感器的方法,因此這就要求在公路橋梁工程樁基的頂部干燥的時候,比較常用的粘貼劑包括: 橡皮泥、黃油、石蠟、等,粘貼層的厚度應該適中,避免過厚造成公路橋梁工程樁基檢測傳感器應力波接收不準確的情況。
(五)自平衡法檢測
自平衡法測樁法是一種基于在樁基內部尋求加載反力的間接的靜載荷試驗方法。其主要裝置是一種特制的荷載箱,它與鋼筋籠連接而安置于樁身下部。試驗時,從樁頂通過輸壓管對荷載箱內腔施加壓力,箱蓋與箱底被推開,從而調動樁周土的摩阻力與端阻力,直至破壞。將樁側土摩阻力與樁底土阻力迭加而得到單樁抗壓承載力,其測試原理見圖。
自平衡測樁法具有許多優點
1.裝置簡單,不占用場地、不需運入數百噸或數千噸物料,不需構筑笨重的反力架;試驗時十分安全,無污染;
2.利用樁的側阻與端阻互為反力,直接測得樁側阻力與端阻力;
3.試樁準備工作省時省力;
4.試驗費用較省,與傳統方法相比可節省試驗費約30%~40%,具體比例視樁與地質條件而定;
5.試驗后試樁仍可作為工程樁使用,必要時可利用輸壓管對樁底進行壓力灌漿;
6.在水上試樁、坡地試樁、基坑底試樁、狹窄場地試樁、斜樁、嵌巖樁、抗拔樁等情況下,該法更顯示其優越性。
根據近年的實踐表明,自平衡試樁法適用于鉆孔灌注樁,人工挖孔樁、沉管灌注樁,樁受力的形式有:摩擦樁、端承摩擦樁、摩擦端承樁、端承校、抗拔樁。
應用場地除一般的粘性土、粉土、砂土、巖層等常規場地外,目前已在坡地試樁、基坑底試樁、狹窄場地試樁、抗拔樁試樁獲得成功。對于大噸位、大尺寸樁,采用自平衡法可方便地測得其承載力,但其代價也較大。由于該法可分別測得側阻力、端阻力,故可求得單位面積側阻力、端阻力。目前國內外都經常先進行模擬樁的測試,再根據實際尺寸換算求得大樁的承載力,但模擬樁的直徑不應小于800mm,以防尺寸效應帶來的誤差。
結束語
目前對于公路橋梁的檢測方法得到了工程管理的全面關注,不僅促進橋梁技術發展,同時對于橋梁通行質量有所保障,隨著技術的不斷發展,不僅取得了很多經濟效益,同時也得到社會的普遍認可,就目前橋梁檢測技術應用而言,還存在很多問題,對于樁基的檢驗技術而言,必須根絕實際情況進行選擇,這樣才能發揮每種檢測技術的優勢方面,對于所存在的缺點也要能夠清楚的認識,才能夠選擇合適的樁基檢測技術,公路橋梁中的樁基建設是一個重要施工環節,與整體結構的質量緊密相關,只有通過不斷的技術提升,對于安全性能的檢驗技術保障,提升公路橋梁的整體穩定性,通過運用公路橋梁樁基的檢測技術方法,確保公路橋梁的質量安全。
參考文獻:
Bridge pile foundation inspection of CT technology application paper
JiaDaoFu
Guizhou bridge construction group co., LTD
Abstract: the bridge pile foundation inspection is related to the quality and safety of bridge foundation of the important link, the ultrasonic CT technology is emerging in recent years the development of testing technology. In this paper, through years of work practice, the bridge pile foundation inspection on CT technology in the application of the paper.
Keywords: bridge pile foundation, detection, CT technology
中圖分類號:TU473.1文獻標識碼: A 文章編號:
1超聲波CT技術的檢測方法超聲波CT的檢測主要是在橋梁樁基澆注的過程當中,檢測人員會沿著樁軸的外側放置一些用于檢測數據的聲測管,這種聲測管可以對于橋梁樁基內部的缺陷進行探測,探測的方法主要有兩種,分別為對測法和斜測法。當檢測人員接收到聲測管發出的信號之后,會根據這些信號編輯成衡量樁基構造的參數,然后根據這些參數的統計與分析,就可以確定缺陷發生的大致范圍,最后通過精確的定位得出發生缺陷的具置。當然這種測試方法有一定的局限性,測試結果只能確定缺陷的大致范圍,對于缺陷的具體情況比如缺陷的大小,分布范圍無法做出精準的測算。這樣的結果可能對于以后的檢修工作產生一定的困難。因此,在運用超聲波CT技術的同時會適當的加入一些成像無損技術,這樣就可以解決上述未曾解決的對于缺陷大小,分布情況的問題了。這種高端的技術不僅可以得出精確的檢測結果,同時對于樁基內部的情況也可以做出清晰的圖像以供參考。
2超聲波成像技術應用樁基檢測的原因超聲波CT技術原用于醫院的診斷當中,而正是因為在醫學診斷當中的廣泛引用,提高了超聲波CT技術的重視。這種技術是以提高射線理論的旅行實踐來延遲借助古典Radon的變化實現反演。而后來又發展出通過波動方程為基礎的層析成像方法,這種方法主要應用于固體介質的檢測,目前針對煤炭資源的開采,石油的發掘以及對于各地地質的勘探,并且得到了廣泛的應用。由于這種方法能夠清晰的識別缺陷,同時還具備較高的分辨率,因此對于橋梁樁基的檢測也有較高的效用。對于樁基的檢測主要有樁基結構的穩定以及承載能力,同時還可以檢測出疏密程度,空洞,夾泥等現象。
3超聲波CT技術的工作步驟超聲波CT技術主要包括對于數據的采集,對于數據的處理以及結果的研究這三個階段。在這三個階段當中,最關鍵的就是對數據的處理,數據處理主要包括以下步驟,第一進行模型的建立以及參數化,第二對數據進行正演計算,第三部進行反演以及圖像的重建,第四步對反演的結果進行分析。而在這些步驟當中正演的計算以及對于反演圖像的分析是最重要的。下面主要介紹其中最重要的正演計算過程。根據彈性波波傳播理論以及CT技術的不同,超聲波技術可分為大致的兩類,第一種就是波動方程層析,這種方法是在波動方程上將微分波場進行反投影,同時根據運動學的基本規律對層析成像的投影進行計算,這種方式計算的過程較為簡單,操作方便,但是精度相對較低。第二種方法就是射線理論層析成像。這種方法忽略了地震波動力學的特征,是在射線路徑上將橋梁的內部構造進行反投影,然后同樣根據動力學的特征以及層析成像技術對結果進行計算。這種方式的操作較為繁瑣,需要耗費大量的實踐,但是精度較高。而對成像投影的計算方法還有很多種,例如打靶法,近似彎曲法以及彎曲法等等,這些方法也都在不斷的探索當中,相信在逐漸的進展中會取得不錯的效果。
4對于成像結果的數據處理超聲波CT技術對樁基檢測之后,儀器會顯示多種圖像的數據,這些數據能夠真實的反映出砼結構內部的實際情況,要解讀這些數據,一般要采用一個超聲波層析成像軟件的系統,這種系統是利用VB語言開發的,它的系統核心主要完成對圖像的正反演數據的處理。在對正反演數據進行處理的過程當中,主要有四種層析反演方法,分別是最小二乘共軛梯度,代數重建方法,奇異值分解方法以及LSQR方法。使用該系統可以根據使用者所選的反演算法進行層析圖像的數據處理。而這些選擇只需要在系統的主界面上就可以輸入。
5超聲波技術的發展前景由于超聲波技術在橋梁樁基的檢測中不僅對樁基沒有損傷,而且檢測效率較高,方法較為簡便,能夠直觀的看到檢測結果,因此超聲波檢測技術在以后的檢測技術手段中必然占有很高的地位。首先超聲波技術會逐步應用到三維層析成像。普通的層析成像是將立體的檢測對象分解成為二維的薄片,然后對很多的二維薄片進行缺陷分析,這種方法不僅耗時耗力,同時檢測結果容易出錯。相反,三維層析成像不僅可以直觀的反映出檢測對象的缺陷分布,同時加入超聲波技術,還可以極大的降低內存的消耗以及CPU的占用情況,同時三維層析成像加入超聲技術,還可以降低正反演的計算過程,計算過程也降低了很多。因此,這種技術在以后的探測領域必將得到很好的發展前景。其次就是多參量層析成像方向。以往的聲波層析技術知識根據單一的觀測數據進行反演單一的物理量,同時各個物理量之間聯系萬千,如果想確定每個物理量的準確值,難度很大。而如果將多參數同步反演加入超聲波的成像研究方法,就可以實現多種參數同時求解。而這種反演方法對于多參數的多分量的分析無疑是最佳的辦法。最后就是基于波動方程的層析成像。基于射線理論,在橋梁樁基中的層析成像方法由于具有較高的信噪比,傳播方式單一,具有一定的局限性,而如果波動方程的層析成像應用超聲波技術,會克服以上的缺陷,同時超聲波技術還可以提取樁基中的全部信息,這比僅僅利用射線跟蹤層析成像更能直觀的反映其中的結構內容,因此也必將成為未來層析成像的重點發展方向。
6結語綜上所述,超聲波CT技術應用于橋梁樁基的檢測,具有較高的分辨率,反映情況真實準確,并且具有很好的靈敏度,特別是對于缺陷的定位具有其他方法不可比及的精度。然而這種方法也有它的缺點,成本高,一些小的工程很難想象應用這種檢測方法,因此如何降低成本,更加完善超聲波CT檢測技術的系統功能成為我們需要開展的重要課題。