中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預(yù)警與評(píng)價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
楊蕊（邢臺(tái)市交通運(yùn)輸科學(xué)研究所，河北 邢臺(tái) 054000）
【摘 要】無損檢測技術(shù)是一種工程中常見的新型檢測技術(shù)。其最大的特點(diǎn)就是非破壞性，能較為快速地得到相關(guān)工程的檢測結(jié)果，被廣泛應(yīng)用于橋梁、石化、設(shè)備制造、電力工業(yè)等領(lǐng)域。
【關(guān)鍵詞】無損檢測；橋梁樁基
【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2017.03.040
1 引言
隨著國民經(jīng)濟(jì)快速增長，公共建設(shè)也一直呈現(xiàn)快速增長的態(tài)勢。公共建設(shè)中，交通運(yùn)輸業(yè)得到大力發(fā)展，而其中需要建設(shè)大量橋梁。我國橋梁一般多采用樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)位于地面之下，相對(duì)較為隱蔽，地質(zhì)狀況、施工技術(shù)等因素很容易造成其結(jié)構(gòu)的損壞。無損檢測技術(shù)可以直接檢測樁基礎(chǔ)是否存在孔隙、裂縫等質(zhì)量問題，還可以查看施工技術(shù)是否符合工程質(zhì)量要求，不僅檢測手段安全而且相比其他檢測技術(shù)也具有花費(fèi)少的特點(diǎn)。
2 無損檢測技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢
無損檢測技術(shù)是指利用物理對(duì)象的結(jié)構(gòu)測試，譬如說光學(xué)性能、機(jī)械性能等。在無損檢測的過程中，橋梁樁基會(huì)被檢測到在某個(gè)特定的地點(diǎn)產(chǎn)生裂隙或者缺口，對(duì)于所有設(shè)施項(xiàng)目的質(zhì)量檢測，找到缺陷處并對(duì)其處理才是檢測的最終目的。應(yīng)用到樁基的無損檢測技術(shù)是目前非常先進(jìn)的技術(shù)，可以對(duì)樁基礎(chǔ)進(jìn)行最全面的檢測且消耗的時(shí)間相對(duì)較短，檢測結(jié)果也會(huì)很快分析得出，橋梁基礎(chǔ)樁基的深度也可以通過無損檢測技術(shù)檢測得出；如橋梁樁基安裝鋼筋腐蝕開裂，以及橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)的缺陷都可以通過非破壞性試驗(yàn)來檢測。
3 橋梁樁基施工中常見問題
橋樁基礎(chǔ)是建立橋梁和樁柱連接部分的基本設(shè)施。橋樁基礎(chǔ)可以有效地傳遞橋面上重量和自身重量至更強(qiáng)更硬的土壤和巖石層上。橋樁基要承受大量垂直荷載。而且還承擔(dān)著部分水平載荷，如果地質(zhì)基礎(chǔ)薄弱，樁基也可以改善其承重能力。橋樁基礎(chǔ)是改變橋的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而更好地承擔(dān)橋梁上部結(jié)構(gòu)荷載。在工程上橋梁樁基運(yùn)用得很多，應(yīng)用面很廣。橋梁樁基對(duì)基礎(chǔ)加固效果也是十分優(yōu)秀。橋梁樁基有很多種，常見的有高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力管樁、鋼筋很凝土方形樁、現(xiàn)澆混凝土大直徑管樁等。橋梁工程在我國快速發(fā)展，橋的長度越來越長，這將導(dǎo)致橋的上部的負(fù)荷隨著跨距的增長也越來越大，這使得橋梁樁基礎(chǔ)發(fā)展向著強(qiáng)度越來越高的方向進(jìn)發(fā)。
由于地質(zhì)條件和施工技術(shù)之間的關(guān)系，在橋梁樁基中常見一些缺陷，例如直徑收縮現(xiàn)象，原因在于樁安裝在含水的上層地層中，由地質(zhì)條件而造成損害比較大?；炷翗痘A(chǔ)較長時(shí)間浸泡在含水層，將導(dǎo)致樁徑外徑收縮而且樁長會(huì)變得越來越小?；炷翗痘A(chǔ)主要受泥沙影響，這個(gè)問題主要是由于在建橋梁樁基礎(chǔ)時(shí)，沒有徹底清潔樁基礎(chǔ)底部，導(dǎo)致強(qiáng)度不足。橋梁樁基長期使用時(shí)，會(huì)出現(xiàn)巖石風(fēng)化、樁基礎(chǔ)缺陷產(chǎn)生的現(xiàn)象?；炷翗痘A(chǔ)也可能會(huì)出現(xiàn)離析問題，主要是因?yàn)樵谑┕み^程中混凝土攪拌時(shí)間不夠，導(dǎo)致成分混合不均勻，使得混凝土緊固程度受到影響，混凝土材料看起來不夠緊密，進(jìn)而產(chǎn)生混凝土樁扭曲的情況。
4 無損檢測技術(shù)在橋梁樁基檢測中的應(yīng)用
4.1 超聲波無損檢測法
基于超聲檢測的方法，需要根據(jù)國家實(shí)行的評(píng)價(jià)方法加裝發(fā)射和接收換能器、扇形探頭等測量元件，這種方法增加了檢測的區(qū)域。當(dāng)分析樁基礎(chǔ)檢測數(shù)據(jù)時(shí)，樁基缺陷由健康時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn)偏差兩倍的平均值來判斷，根據(jù)振幅均值M的一半數(shù)值來確定樁基礎(chǔ)是否內(nèi)發(fā)生了病變。如果樁基礎(chǔ)應(yīng)力波改變了峰值大小和峰值出現(xiàn)時(shí)間，橋樁基礎(chǔ)就可能會(huì)存在不同程度的裂隙或是缺口。如果在樁基的內(nèi)部出現(xiàn)裂隙，裂隙處的應(yīng)力波傳播特性應(yīng)該會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變動(dòng)，導(dǎo)致反射波擾動(dòng)情況發(fā)生等。無損檢測不會(huì)損害基樁的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)，特別在檢測橋梁樁基的完好性時(shí)，能夠發(fā)揮其最大功效[1]。
4.2 高應(yīng)變檢測法
用高應(yīng)變檢測方法來確定樁基的完整性以及檢測樁基的極限承載能力。高應(yīng)變方法必須滿足地下樁塑性變形的條件，然后進(jìn)行樁頭負(fù)荷敲擊，敲擊之后樁基會(huì)克服地基造成的阻力產(chǎn)生相應(yīng)的位移。高應(yīng)變檢測方法是使用重型應(yīng)變沖擊樁錘，沿著樁的縱深方向垂直傳播脈沖沖擊，促使樁基也做出相應(yīng)調(diào)整，以確定樁基承載力是否可以滿足當(dāng)前項(xiàng)目的需求。土層受到突然的載荷沖擊，會(huì)反射相應(yīng)的應(yīng)力波，這時(shí)只要保證信號(hào)的檢測精度，動(dòng)態(tài)測試樁基承載力的條件就滿足了。
4.3 低應(yīng)變檢測法
當(dāng)橋梁樁基是通過非破壞性低應(yīng)變方法測試時(shí)，不應(yīng)該考慮樁基周圍的土地制約性和樁基周圍附加作用力，可以視為彈性桿件的一維平面。整個(gè)基樁使用Darangel原則進(jìn)行推斷，波動(dòng)方程如下：
式中，Vc為應(yīng)力波波速，m/s；δ為樁基材料的質(zhì)量密度，kg/m3；μ為樁基內(nèi)材料質(zhì)點(diǎn)的位移，m；t為時(shí)間，s；x為位移，m。
采用低應(yīng)變法對(duì)樁基內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測，首先利用錘子對(duì)樁基上部進(jìn)行敲擊，檢測壓力波傳播速度，并對(duì)波形進(jìn)行分析，以確定橋梁樁基是否有質(zhì)量問題。低應(yīng)變的方法可以檢測多個(gè)質(zhì)量問題，是一個(gè)集成的檢測方法，可確定地基樁直徑是否有減小的現(xiàn)象，是否存在樁基礎(chǔ)或混凝土偏析的問題，可以精確檢測樁基的完整性。該方法不能用于樁基的定量分析，而這只能通過測試人員的工程經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行判斷。在實(shí)際測試過程中，樁基礎(chǔ)外的地面會(huì)對(duì)應(yīng)力波的傳播產(chǎn)生不利影響，干擾檢測精度甚至影響測試人員的判斷。
4.4 鉆芯檢測法
鉆芯檢測的方法是一種非破壞性測試，它使用了人造鉆石探頭和金剛石鉆頭，以確定在樁基內(nèi)部結(jié)構(gòu)中存在的缺陷，這是用于檢測混凝土強(qiáng)度和缺陷的精確和直觀的方法。鉆芯法用于檢測混凝土樁的長度、材料的強(qiáng)度和沉積物的厚度等。這些指標(biāo)可以判斷或確定支柱土層性質(zhì)。使用具有2個(gè)鉆桿與金剛石鉆頭的單驅(qū)動(dòng)鉆頭進(jìn)入混凝土，以確保主樣品的完整性和精確度。觀察和記錄鉆孔批號(hào)、深度比率和塊的總數(shù)，并獲得顏色合理的畫面，仔細(xì)記錄芯樣品的質(zhì)量，并確定是否出現(xiàn)異常情況，選擇壓縮測試的代表性樣品進(jìn)行檢測。鉆芯法檢測非常直接，檢測質(zhì)量也是非常突出。鉆芯檢測的方法可以不受位置、地理?xiàng)l件和其他因素的限制，特別適用于大直徑樁的測試[2]。
5 橋梁樁基無損檢測中出現(xiàn)的問題及改進(jìn)措施
目前，我國對(duì)于橋梁樁基的無損檢測方法還有很多值得提高的地方，例如：在對(duì)樁基進(jìn)行非破壞性測試時(shí)，其外觀和質(zhì)量缺陷的檢測還存在一些使用限制；不同類型的檢測技術(shù)的應(yīng)能應(yīng)用于2種以上的現(xiàn)場檢測；樁基系統(tǒng)無損檢測技術(shù)的應(yīng)用體系不夠完備，而且需要更加規(guī)范的管理。
面對(duì)上述在橋梁樁基無損檢測中出現(xiàn)的問題，本文提出以下改進(jìn)措施：（1）在應(yīng)用各種無損檢測新技術(shù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)清晰地了解這些智能技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況；（2）無損檢測，需要技術(shù)人員按照規(guī)程精確加裝測量儀器，以保證檢測點(diǎn)準(zhǔn)確沒有偏差；（3）利用新的無損檢測技術(shù)，以確保技術(shù)無損檢測的結(jié)果更加準(zhǔn)確，操作人員必須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行精確記錄以及數(shù)據(jù)分析，并利用科技手段來提高計(jì)算的精度。
6 結(jié)語
如今，對(duì)于橋梁質(zhì)量把關(guān)越來越嚴(yán)，橋梁樁基礎(chǔ)的質(zhì)量要求也越來越高，對(duì)于橋梁樁基礎(chǔ)的檢測是對(duì)橋梁質(zhì)量檢測一個(gè)非常重要的因素。運(yùn)用現(xiàn)代科技對(duì)橋梁樁基進(jìn)行無損檢測，主要檢測橋梁樁基的穩(wěn)定性和完整性。本文一共列舉了4種辦法，每一種方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際操作中要與基樁的現(xiàn)狀相結(jié)合，選擇適當(dāng)?shù)臋z測方法，如果有需要的話可以將2種以上的方法相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)約檢測資金和進(jìn)度。此外，對(duì)于橋梁樁基的檢測，無損檢測手段需要更加完善，并通過目前存在的問題尋找更適合的方法，這有助于不斷完善我國橋梁樁基檢測工作。
【參考文獻(xiàn)】
【1】肖日亮.無損檢測技術(shù)在橋梁樁基檢測中的應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2016（3）：93-94.
【2】顏靜，王爭，胡先進(jìn).無損檢測技術(shù)在橋梁樁基檢測中的作用[J].黑龍江交通科技，2016（3）：89-90.
ApplicationofNondestructiveTestingTechnologyinBridgePileFoundationInspection
YANG Rui
（XingtaiCityInstitute of Transportation Science，Xingtai 054000，China）
【Abstract】Non-destructive testing NDE is a new type of testing technology.Its most important feature is simple non-destructive, relativelyrapiddetectionofrelevantprojects,iswidelyusedinbridges,petrochemicals,equipmentmanufacturing,powerindustryand otherfields.
【Keywords】non-destructivetesting;bridgepilefoundation
【中圖分類號(hào)】U441+.4
【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A
【文章編號(hào)】1007-9467（2017）03-0128-03
【收稿日期】2016-12-05
【作者簡介】楊蕊(1980～),女，河北遷安人，工程師，從事道路橋梁設(shè)計(jì)與研究。
