橋梁樁基施工與聲波透射檢測技術(shù)的思考

王治平

(自貢市公路養(yǎng)護段， 四川 自貢 643000)

0 前言

公路不僅是重要的交通樞紐，更是經(jīng)濟發(fā)展的載體，而經(jīng)濟的增長又會帶動公路設(shè)施的完善。在施工中，樁基作為公路基礎(chǔ)設(shè)施的組成部分，其總體的規(guī)模、數(shù)量也在不斷增加，與此同時要求其具有更高的質(zhì)量，主要是因為其質(zhì)量與人們的出行安全有著緊密的聯(lián)系。因此，在樁基施工中，需要采用先進的檢測技術(shù)、手段對質(zhì)量進行監(jiān)督，以此來保證樁基施工符合相關(guān)的標準與要求。

1 樁基施工中常見的問題

就橋梁樁基施工來說，其涉及的工序繁多，并且具有較高的要求，影響樁基質(zhì)量的因素具有明顯的不確定性。在樁基施工的過程中，其質(zhì)量問題包括以下幾點：

（1）樁基頂部缺陷。由于混凝土的澆筑是在水下完成的，所以很難預測泥漿的厚度，如果發(fā)生超灌的現(xiàn)象，就會由于夾泥而降低混凝土的質(zhì)量。另外，完成混凝土的澆筑以后，由于受力不勻等因素在預埋與拆拔護筒以后，很可能會影向樁頂?shù)幕炷?。同時，由于在施工的過程中使用功率較大的風鎬，所以就會對聲測管周圍的混凝土產(chǎn)生不良印象，從而嚴重影響混凝土的質(zhì)量。

（2）樁基中部缺陷。在澆筑混凝土的過程中，很可能會由于勘測結(jié)果存在失誤而導致施工過程中發(fā)生坍孔，阻礙混凝土進行翻漿，進而導致混凝土的局部發(fā)生質(zhì)量問題。另外，在拔出導管的過程中如果用力過度，就會直接影響混凝土的連續(xù)性，從而降低混凝土的質(zhì)量，影響樁基的穩(wěn)定性。再者，導管中的氣密性相對較差，灌注過程中會將其插入到泥漿之中，導致受力不均，甚至還會阻礙混凝土的下料，在這一問題的影響下，可能會發(fā)生斷裂等嚴重的質(zhì)量問題。

（3）承載力低于要求。單樁的承載力不符合設(shè)計要求，起原因主要是由于樁的沉入深度沒有達到設(shè)計要求；樁基的頂部沒有進入既定的持力層，或者貫入量超過標準，但是樁卻已經(jīng)進入到了總體設(shè)計的深度，因此影響樁基的質(zhì)量。就勘察報告而言，其所提供的相關(guān)數(shù)據(jù)，如地層剖面、地基承載力等均存在明顯誤差，從而導致樁基的設(shè)計無法滿足其承載力的要求。

（4）樁傾斜過大。由于樁基的質(zhì)量未到達標準，所很可能會導致樁尖、頂面的位置發(fā)生偏移或者變形，從而導致樁基本身發(fā)生傾斜。在施工的過程中，樁身、樁帽、樁錘的中心線偏離，導致錘擊偏離了重心，從而嚴重影響了樁基施工的質(zhì)量，使其角度缺乏標準性，造成地面與樁架不垂直。另外，在施工中樁端遇到堅硬的障礙物、樁距過小或者錯誤的打樁順序等問題，都會導致擠土效應產(chǎn)生，如果基坑土方開挖的方式缺乏科學性，就會造成樁傾斜超過允許誤差范圍。

（5）斷樁。由于在運輸、起吊、堆放的過程中，對于樁基的吊點、支點位置產(chǎn)生偏差，或者在沉樁的過程中，受樁自身質(zhì)量、障礙物等因素的影響，會導導致樁基的本身發(fā)生彎曲。另外，如果樁基的設(shè)計要求與貫入度之間的誤差較大，就會導致錘擊次數(shù)過多，從而導致樁斷裂問題的發(fā)生。

（6）樁接頭斷裂。由于設(shè)計的時間較長，所以在施工工藝方面，樁采用分段預制、分段沉入的方法，各段之間均以鋼制焊接方式完成連接。對于接頭的斷裂而言，其原因主要是樁傾斜過大，或者是樁上下節(jié)的中心線偏離，樁接頭施工技術(shù)不達標、質(zhì)量差也是重要原因。

2 樁基施工中的注意事項

為了能夠提高樁基施工的質(zhì)量，需要將以下內(nèi)容落實在具體的施工過程中：

（1）準備工作。在施工中做好準備工作是保證樁基符合質(zhì)量的基礎(chǔ)，其主要內(nèi)容包括：1）平整場地。施工人員需要及時清理現(xiàn)場，在保證場地平整的同時確保其無雜物堆積等，換填現(xiàn)場中的軟土并進行夯實，確保樁基底座的位置堅硬，避免發(fā)生樁基沉降問題。2）樁孔定位。結(jié)合樁基基礎(chǔ)的軸線，需要在其軸線位置引出中心線、標準線，從而滿足施工的相關(guān)要求。3）護筒埋設(shè)。施工中其護筒的長度需要與設(shè)計規(guī)范相符合，并結(jié)合水文條件、抵制條件進行確定，并嚴格按照規(guī)范開展相關(guān)工作。在埋設(shè)的過程中，工作人員需要復核護筒的標高、平面位置，避免發(fā)生誤差、傾斜等問題。除了上述的內(nèi)容之外，準備工作還包括：準備護壁泥漿、選用鉆頭、鉆孔等。

（2）施工過程。在鉆孔的過程中，需要反復進行提錘、落錘等動作，并將土層中的泥砂擠向孔壁，或者將其搗成碎渣，但是在施工中經(jīng)常會出現(xiàn)坍孔、孔斜等問題，嚴重情況下甚至會導致鉆頭被埋。對此，要想預防不良事故的發(fā)生，需要保證孔內(nèi)、孔外泥漿、水位的濃度、高度符合標準，從而使得保護孔壁并增強其牢固性。值得注意的是，鉆孔的過程中需要結(jié)合實際情況調(diào)節(jié)泥漿的稠度、鉆進的速度，合格以后進行清孔。

（3）鋼筋籠吊裝。完成清孔以后，需要根據(jù)路橋樁基施工標準將鋼筋籠焊接為骨架，使用吊車將其吊入鉆孔進行校正、固定，完成驗收工作以后將鋼筋籠放下，并將其固定在護筒上，避免發(fā)生上浮等問題。

3 聲波投射法檢測樁基

3.1 聲波投射法的原理:

在路橋樁基的施工中，混凝土是一種由不同材料組成的多相非勻質(zhì)體，而對于合格的混凝土樁基而言，聲波能夠以一定的速度在其中傳播，但是當傳播的過程中遭到密實度差異、夾泥、裂縫、斷裂等缺陷性時，聲波就會自動繞開這一區(qū)域，或者在傳播的速度相對較慢的介質(zhì)中通過。換言之，聲波將在含有缺陷的樁基中傳播，就會發(fā)生明顯的衰弱，從而延長其傳播的所需的時間，同時其傳播的波幅減小并且會發(fā)生畸形，最終通過其相關(guān)參數(shù)分析混凝土樁基的質(zhì)量。將聲波投射檢測的方式用于檢測路橋樁基，需要將2～4根聲測管預埋在樁身之中，并將發(fā)射、接收聲波的探頭安裝在不同的導管之中能夠，從而保證超聲波可以在樁基中而成傳播，最終通過傳播的頻率、波幅、時間判斷樁基的完整性。在實際應用中，聲波投射檢測的方式通常適用于直徑在0.6m的樁基中，主要是因為樁基的直徑較小就是在傳播的過程中產(chǎn)生較大的誤差，但樁基的長度并不會受到限制。

3.2 聲波投射法檢測的方法

通過超聲波換能器通道的方式對樁體進行布置，在此過程中可以將超聲波透射法的基樁分為樁內(nèi)單孔透射法、樁外孔透射法、樁內(nèi)跨孔透射法三種。其中，單孔透射法就是將換能器放入孔中，并采隔聲材料將中間隔開。完成換能器的發(fā)射以后，超聲波能夠直接穿透孔內(nèi)護臂、耦合水，并且在混凝土的表面滑行一段距離之后，再次經(jīng)過耦合水分離到接受換能器。在孔壁混凝土中，超聲波的傳播能將聲學的相關(guān)數(shù)據(jù)檢測出來。在應用樁內(nèi)單孔透射法時，首先要排除管中的干擾，但是如果孔道的設(shè)計包含鋼質(zhì)套管，則不能使用這一方法，這是由于超聲波在孔壁混凝土繞行速度受到鋼管的影響。就現(xiàn)在的檢測方法而言，樁內(nèi)跨孔透射法屬于較全面的檢測方法之一，此方法需要在樁內(nèi)埋入兩根以上的聲測管，當管中注滿清水之后，需要安裝發(fā)射、接收換能器。在檢測的過程中，發(fā)射換能器是超聲波的首站，之后將兩管之間的混凝土穿透到接收換能器上，由發(fā)射換能器到接收換能器掃過的所有面積是聲波脈沖正真檢測有效的范圍。對于不同的情況，需要采用不同的方式完成檢測，同時采集所有的聲學參數(shù)，根據(jù)波形的實際變化，能夠?qū)痘馁|(zhì)量進行分析、判斷，從而掌握樁基的強度。在采用跨孔法檢測時，可以根據(jù)兩個換能器高程的變化情況，采用交叉斜測、平測、扇形掃描測、斜測等方式，并在檢測時保障其與實際要相符合。

下表為采用聲波投射檢測方式對樁身完整性檢測的判定表：

表3 樁身完整性檢測的判定

聲波透射發(fā)檢測樁身完整性是要分析波幅、主頻以及聲速，并且進行記錄和檢測波形，對實測聲波波形、波速判據(jù)、波幅判據(jù)、主頻判據(jù)以及PSD判據(jù)進行判斷。

結(jié)語：綜上所述，當前路橋樁基施工中存在很多需要亟待解決的問題，因此需要將注意事項落實上在施工中。以此為基礎(chǔ)，路橋樁基施工應用了不同種類的檢測技，保證了檢測結(jié)果的精準性，全面增強了質(zhì)量檢測的有效性，為施工人員提供重要參考。所以，為了能夠保證路橋樁基施工的重要性，可以將文中的方式應用在具體路橋項目施工之中。

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