探究樁基檢測(cè)技術(shù)在公路施工中的應(yīng)用

張智利

(山西路橋集團(tuán)試驗(yàn)檢測(cè)中心有限公司，山西 太原 030000)

0 前 言

公路樁基的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度能夠決定公路工程使用壽命的長(zhǎng)短，為提升工程資源利用效率，推動(dòng)相關(guān)檢測(cè)技術(shù)發(fā)展，必須制定合理的檢測(cè)計(jì)劃與技術(shù)應(yīng)用規(guī)劃，把握檢測(cè)技術(shù)的正確應(yīng)用路徑，設(shè)定較為準(zhǔn)確的設(shè)備內(nèi)部參數(shù)，進(jìn)行系統(tǒng)性的結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測(cè)，保證公路的安全性，發(fā)現(xiàn)并消除潛在的質(zhì)量隱患。技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)在實(shí)踐中主動(dòng)采用超聲波透射法與低應(yīng)變反射波法實(shí)施聯(lián)合檢測(cè)，提升檢測(cè)精度，拓展檢測(cè)范圍，做到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，可有效避免漏檢、誤檢，提高樁基檢測(cè)的精度與可靠度。

1 在公路工程中運(yùn)用樁基檢測(cè)技術(shù)的目的

1.1 保證施工安全

為降低公路工程的建造成本，提升建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與荷載能力，施工單位必須采取有效措施排除潛在的安全隱患，合理運(yùn)用樁基檢測(cè)技術(shù)對(duì)已建成的公路基礎(chǔ)設(shè)施與道路進(jìn)行檢測(cè)，做好前期現(xiàn)場(chǎng)勘查與后期工程質(zhì)量核驗(yàn)工作，消除施工中出現(xiàn)的偏差與工程計(jì)算誤差，使用多種嵌入式或移動(dòng)式檢測(cè)設(shè)備對(duì)已完成修建的公路進(jìn)行系統(tǒng)性檢測(cè)，盡可能地延長(zhǎng)交通設(shè)施的使用壽命，發(fā)現(xiàn)公路路面或地基中存在的裂縫與孔洞[1]。部分公路工程的建造地點(diǎn)較為偏遠(yuǎn)，地質(zhì)環(huán)境惡劣，已建成的公路路面容易受到外部極端自然天氣影響而發(fā)生形變或位移，公路路基必須承受巨大壓力，為預(yù)防意外安全事故的結(jié)構(gòu)性風(fēng)險(xiǎn)，必須做好配套的檢測(cè)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題，采取措施強(qiáng)化路基的穩(wěn)固性與路面的耐磨性，例如施工人員可使用超聲波檢測(cè)設(shè)備定位路基混凝土框架中的孔洞，并向其中灌注大量砂漿，填補(bǔ)路基中的裂縫。

1.2 降低工程建造成本，提升施工準(zhǔn)確性

通過(guò)合理運(yùn)用樁基檢測(cè)技術(shù)，施工單位管理者可對(duì)公路工程的用工量、材料用量形成較為清晰的認(rèn)識(shí)，根據(jù)檢測(cè)活動(dòng)搜集到的數(shù)據(jù)信息，分析施工隊(duì)伍在不同階段使用的工程建造工藝，了解公路的建造質(zhì)量、樁基具體位置等信息，有計(jì)劃地改進(jìn)施工技術(shù)與建造工藝，提升相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)水平[2]。步入新時(shí)代以來(lái)，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)獲得快速發(fā)展，全國(guó)公路里程不斷增加，為推動(dòng)我國(guó)交通建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，帶動(dòng)遠(yuǎn)距離運(yùn)輸行業(yè)的興起，必須做好公路工程建設(shè)工作，采取措施檢測(cè)公路工程中樁基的承載能力與結(jié)構(gòu)性能，如各類公路橋梁中常見(jiàn)的大直徑、中直徑樁，調(diào)節(jié)公路樁基的水平受荷情況，使用具有不同優(yōu)勢(shì)的檢測(cè)方法，如聲波透射法、動(dòng)力測(cè)樁法等，選擇較為適宜的檢測(cè)方式與現(xiàn)場(chǎng)勘查措施，向監(jiān)管部門(mén)或監(jiān)理公司提交全面、準(zhǔn)確的工程信息。

2 公路施工中樁基檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

在現(xiàn)代公路工程中，樁基檢測(cè)技術(shù)有著較高的應(yīng)用價(jià)值，施工人員可合理運(yùn)用檢測(cè)設(shè)備，對(duì)公路工程中修建的各類基礎(chǔ)設(shè)施如橋梁、路基、分水渠等進(jìn)行全面檢測(cè)，重點(diǎn)檢測(cè)各個(gè)設(shè)施中的結(jié)構(gòu)裂縫、內(nèi)部框架承載力、外觀缺陷、橋梁基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)可能存在的缺陷狀態(tài)，對(duì)公路工程的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)性的掃描分析，了解不同的缺點(diǎn)與漏洞的成因，如雨水集聚導(dǎo)致路基表層受到侵蝕、地質(zhì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致路基不穩(wěn)等，評(píng)估潛在的缺陷可能對(duì)公路工程正常運(yùn)作造成的負(fù)面影響，制定較為完善的解決方案并加以處理，評(píng)估施工隊(duì)伍是否按照公路工程建造規(guī)范進(jìn)行施工，保障施工活動(dòng)的實(shí)際質(zhì)量達(dá)到行業(yè)平均水平，并根據(jù)施工方的要求制定檢測(cè)方案，避免檢測(cè)作業(yè)流于表面[3]。如今，在我國(guó)樁基檢測(cè)過(guò)程中，依舊存在著許多需要解決的問(wèn)題，如材料設(shè)備浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重、人員素質(zhì)較低等，此類問(wèn)題阻礙了現(xiàn)代公路建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，施工方必須提升對(duì)樁基檢測(cè)活動(dòng)的重視程度，正確運(yùn)用多種技術(shù)設(shè)備，保證公路的建造效率與質(zhì)量。

3 現(xiàn)代交通建設(shè)中樁基檢測(cè)技術(shù)的基本類型

3.1 超聲波檢測(cè)技術(shù)

技術(shù)人員可選擇使用見(jiàn)效快、檢測(cè)周期短的超聲波設(shè)備對(duì)公路工程進(jìn)行檢測(cè)，評(píng)估基礎(chǔ)設(shè)施的建造質(zhì)量與內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，在樁基的混凝土表層安裝多個(gè)嵌入式的聲管，在向樁基內(nèi)部發(fā)射超聲波后，啟動(dòng)回音采集設(shè)備，利用回聲定位原理，計(jì)算聲波在混凝土或其他類型建材中傳播時(shí)聲學(xué)參數(shù)的變化規(guī)律，如頻率衰減速度、幅度波動(dòng)等，做好樁基檢測(cè)工作，評(píng)估樁基周邊環(huán)境。這一檢測(cè)技術(shù)的層次較高，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成針對(duì)多個(gè)樁基的檢測(cè)，同時(shí)對(duì)施工技術(shù)人員的工作能力、技術(shù)操作水平提出了較高要求，檢測(cè)設(shè)備的采購(gòu)流程、安裝方式、使用方法較為復(fù)雜，個(gè)別技術(shù)人員無(wú)法完全掌握。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步與技術(shù)水平的不斷提升，超聲波檢測(cè)設(shè)備開(kāi)始在公路建造工程中獲得普遍應(yīng)用，技術(shù)人員可將此類設(shè)備用于路橋質(zhì)量檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)樁基中潛在的孔洞與裂縫，并基于聲學(xué)領(lǐng)域的最新研究，調(diào)整聲波解析標(biāo)準(zhǔn)，基于從樁基中反射回收音設(shè)備的聲波頻率構(gòu)建數(shù)字化的建筑模型，為超聲波檢測(cè)提供技術(shù)支持。

通過(guò)合理運(yùn)用超聲波檢測(cè)技術(shù)設(shè)備，技術(shù)人員可獲得最新的公路工程信息數(shù)據(jù)，并根據(jù)檢測(cè)要求調(diào)整回聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差預(yù)設(shè)值，基于聲波的振幅與變形幅度，評(píng)估樁基內(nèi)部的框架是否發(fā)生變形或位移，技術(shù)人員必須主動(dòng)總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn)，把握日常檢測(cè)工作中反射聲波的峰值持續(xù)時(shí)間，基于峰值大小的變化，判斷樁基是否存在漏洞與缺陷。必須做好應(yīng)力波分析工作，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)把握超聲波脈沖檢測(cè)技術(shù)的基本原理，即超聲波脈沖在樁基中的傳播會(huì)受到建筑材料結(jié)構(gòu)密度的影響，其傳播速度會(huì)發(fā)生變化，通常情況下，當(dāng)樁基材料的質(zhì)量較為穩(wěn)定，測(cè)試距離固定時(shí)，超聲波的傳播速度能夠與樁基密實(shí)程度成正比。如果樁基內(nèi)部有隱藏的縫隙或無(wú)內(nèi)容物的孔洞，檢測(cè)設(shè)備所發(fā)出的超聲波會(huì)在經(jīng)過(guò)此類縫隙、孔洞時(shí)，繞開(kāi)沒(méi)有實(shí)質(zhì)材料的缺陷，然后被反射回接收設(shè)備中，這一過(guò)程會(huì)導(dǎo)致回聲脈沖傳播的路徑顯著增加，傳播范圍擴(kuò)大，超聲波在樁基建筑材料中所用的傳播時(shí)間會(huì)相應(yīng)地變長(zhǎng)。

3.2 靜載荷試驗(yàn)法

為提升公路工程質(zhì)量檢測(cè)的準(zhǔn)確性，消除潛在安全隱患，施工單位必須選擇運(yùn)用高層次的檢測(cè)方法，即靜載荷測(cè)試法，在公路樁基附近用液壓設(shè)備安裝工程樁，并使用多種牽引設(shè)備強(qiáng)化工程樁的載荷，使用精密測(cè)量?jī)x器估算某一類型混凝土部件的沉降率與所處位置。技術(shù)人員可靈活調(diào)整橫向力與軸向力的大小，并將檢測(cè)設(shè)備放入工程樁的頂部或尾部，對(duì)樁體所受的摩擦力、反作用力進(jìn)行精確測(cè)量，把握錨樁的具體位置與受力程度，檢測(cè)平臺(tái)反應(yīng)裝置是否能夠相應(yīng)檢測(cè)設(shè)備所發(fā)出的信號(hào)，檢測(cè)相應(yīng)的反作用力指數(shù)，一般而言沒(méi)有內(nèi)部損傷、質(zhì)量較高的樁基的反作用力值應(yīng)當(dāng)保持在20以內(nèi)。技術(shù)人員可選擇在樁基周邊打下4～6根錨桿，并根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整錨桿的載荷，根據(jù)公路工程的實(shí)際情況，針對(duì)不同長(zhǎng)度、直徑、物理性能的樁基采取適宜的檢測(cè)方法，從而獲得準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。這一常用檢測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)在于檢測(cè)精度較高，誤差率較低，可將其控制在4%以內(nèi)，是最為可靠的檢測(cè)手段之一。步入新時(shí)代以來(lái)，靜荷載試驗(yàn)的技術(shù)水平不斷提升，技術(shù)人員可在錨桿頂部安裝多個(gè)檢測(cè)器與探測(cè)設(shè)備，組織開(kāi)展具備較高嚴(yán)密性的載荷試驗(yàn)，提升檢測(cè)結(jié)果的精確性與可靠性。

3.3 鉆孔法

為做好工程質(zhì)量檢測(cè)工作，準(zhǔn)確把握公路施工質(zhì)量與樁基的穩(wěn)定性，技術(shù)人員可選擇使用鉆孔法取出樁基中的部分建筑材料，將其送往實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而發(fā)掘其中包含的各類信息，把握樁基的強(qiáng)度、具體位置、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、材料硬度等基本條件，使之成為施工單位可用的重要參考數(shù)據(jù)，施工單位管理者可基于此類數(shù)據(jù)重新設(shè)計(jì)公路施工計(jì)劃。這一檢測(cè)方法的應(yīng)用范圍較廣、技術(shù)水平較低、沒(méi)有技術(shù)門(mén)檻，可被用于全部公路工程之中，然而缺點(diǎn)在于僅能反映一部分樁基的實(shí)際情況，測(cè)量范圍較小，無(wú)法反映整體情況，此類方法一旦使用不當(dāng)，會(huì)破壞樁基的基本結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致內(nèi)部建筑材料受潮或產(chǎn)生裂縫。

3.4 應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)技術(shù)

在現(xiàn)代公路施工活動(dòng)中，施工單位可選擇使用高層次的專業(yè)檢測(cè)技術(shù)，如應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)技術(shù)，此類技術(shù)對(duì)檢測(cè)器材與檢測(cè)環(huán)境有著較高要求。在應(yīng)用應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)樁基的過(guò)程中，技術(shù)人員可提前清理施工現(xiàn)場(chǎng)，使用液壓機(jī)或工程泵等設(shè)備對(duì)作為測(cè)試目標(biāo)的樁基進(jìn)行撞擊，并在樁基附近安裝多個(gè)應(yīng)力檢測(cè)設(shè)備，使之全面檢測(cè)鋼筋混凝土材料的受力情況，評(píng)估樁基內(nèi)部框架的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。技術(shù)人員可基于標(biāo)準(zhǔn)化的公式計(jì)算出公路樁基的具體位置、受力情況。然而這一檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用范圍較小，無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)現(xiàn)代公路工程中過(guò)多的樁基。為控制檢測(cè)活動(dòng)對(duì)樁基穩(wěn)定性的影響，提升檢測(cè)效率與速度，技術(shù)人員可選擇在公路施工中使用低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)技術(shù)，在公路工程施工現(xiàn)場(chǎng)安裝小型檢測(cè)設(shè)備，此類設(shè)備包含小型撞錘，可連續(xù)敲擊作為測(cè)試對(duì)象的樁基，控制撞擊的力度與速度，并結(jié)合最新的遙感設(shè)備評(píng)估樁基的實(shí)際受力方式。技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)詳細(xì)檢查公路橋梁樁身的長(zhǎng)度、體積、重量，發(fā)現(xiàn)樁基中存在的各類缺陷，如內(nèi)部孔洞、表層混凝土脫落、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以下降等，準(zhǔn)確評(píng)估不同框架內(nèi)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，幫助施工人員確定實(shí)際的缺陷程度，在后續(xù)施工活動(dòng)中制定合理、有效的維護(hù)計(jì)劃，解決客觀存在的缺陷。

低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)技術(shù)經(jīng)常被用于檢測(cè)公路樁基是否存在不穩(wěn)固、位置偏移等問(wèn)題，通過(guò)合理運(yùn)用這一先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)，技術(shù)人員可明確判斷出樁身的完整性、穩(wěn)固性。施工單位管理者應(yīng)當(dāng)為技術(shù)人員配發(fā)專業(yè)性的檢測(cè)儀器，此類儀器必須內(nèi)置動(dòng)態(tài)分析系統(tǒng)，通過(guò)撞擊樁基頂部，產(chǎn)生振動(dòng)，彈性波會(huì)傳播到樁基周邊的建筑材料中，向不同方向延伸，如果樁基內(nèi)部與周邊各處材料的密度有差異，其對(duì)彈性波的阻抗能力會(huì)有所不同，技術(shù)人員安裝在附近的大型檢測(cè)設(shè)備會(huì)接收到來(lái)自不同地點(diǎn)的反射波，通過(guò)定位反射波的發(fā)射端點(diǎn)與影響范圍，可準(zhǔn)確把握反射波的波速，逐步排查出樁基中的故障與缺陷[4]。技術(shù)人員可將設(shè)備接收到的信號(hào)以電子信息形式輸入電腦中，并將其轉(zhuǎn)化為聲波圖或數(shù)字化模型，通過(guò)搜集來(lái)自不同領(lǐng)域的錘擊信號(hào)，可進(jìn)行誤差校正，找出公路工程中樁基的缺陷及其具體位置。

4 樁基檢測(cè)技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)與應(yīng)用路徑

為了控制樁基檢測(cè)活動(dòng)所消耗的經(jīng)濟(jì)成本，避免檢測(cè)活動(dòng)影響公路的正常使用，技術(shù)人員必須選擇在樁基底部安裝動(dòng)態(tài)聲波檢測(cè)器與回聲定位設(shè)備，有效控制檢測(cè)活動(dòng)的成本，測(cè)量出樁基本身具備的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與荷載能力，彌補(bǔ)傳統(tǒng)檢測(cè)方法的缺陷。隨著現(xiàn)代化工程技術(shù)的發(fā)展與普及，技術(shù)人員開(kāi)始在檢測(cè)活動(dòng)中使用高技術(shù)含量的精密檢測(cè)儀器，相關(guān)檢測(cè)指標(biāo)逐步走向成熟，樁基檢測(cè)技術(shù)獲得發(fā)展，例如較為先進(jìn)的聲波CT檢測(cè)設(shè)備已逐步在國(guó)內(nèi)公路建設(shè)工程中獲得應(yīng)用，超聲波投射檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值有所提升，新型超聲波檢測(cè)儀器可實(shí)時(shí)反映并記錄超聲波在混凝土介質(zhì)傳播時(shí)頻率與振動(dòng)幅度的變化，并基于現(xiàn)有的數(shù)據(jù)計(jì)算出超聲波的衰減速度[5]。探地雷達(dá)檢測(cè)是一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，利用該方面對(duì)公路路基進(jìn)行檢測(cè)，不僅可以取得不錯(cuò)的檢測(cè)效果，而且不會(huì)對(duì)路基造成破壞。將探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用到路基檢測(cè)中，將探測(cè)深度設(shè)置在3～5 m，調(diào)整雷達(dá)的波長(zhǎng)與反射頻率，合理優(yōu)化雷達(dá)探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用方式，準(zhǔn)確測(cè)量樁基的密實(shí)度與穩(wěn)固性。公路施工中對(duì)樁基質(zhì)量的檢測(cè)應(yīng)根據(jù)具體施工需要來(lái)進(jìn)行選取，必要時(shí)可以同時(shí)選用兩種或以上的方式對(duì)公路樁基進(jìn)行檢測(cè)，以強(qiáng)化樁基施工質(zhì)量。

5 結(jié)束語(yǔ)

公路工程中的樁基分布于不同地點(diǎn)，直徑較大，隱蔽性較強(qiáng)，為做好檢測(cè)工作，必須設(shè)計(jì)好檢測(cè)計(jì)劃，使用超聲波檢測(cè)設(shè)備與打孔設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，分析拾音設(shè)備所搜集到的反射波信號(hào)，并基于反射波的波形特征分析樁基的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性，把握樁基的具體位置，發(fā)現(xiàn)樁基的缺陷，如用料不足、形變、滲漏等，在采集反射信號(hào)時(shí)，為進(jìn)一步提升檢測(cè)精度，必須提高時(shí)間分辨率與采樣頻率，在樁基施工完成后，應(yīng)該采取切實(shí)有效的方法，對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，保障工程項(xiàng)目的質(zhì)量安全。

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