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无损检测技术在桥梁桩基检测中的应用研究
日期:2017-8-29 9:18:41 作者:佚名 来源:本站原创
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杨蕊(邢台市交通运输科学研究所,河北 邢台 054000)

【摘 要】无损检测技术是一种工程中常见的新型检测技术。其最大的特点就是非破坏性,能较为快速地得到相关工程的检测结果,被广泛应用于桥梁、石化、设备制造、电力工业等领域。

【关键词】无损检测;桥梁桩基

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2017.03.040

1 引言

随着国民经济快速增长,公共建设也一直呈现快速增长的态势。公共建设中,交通运输业得到大力发展,而其中需要建设大量桥梁。我国桥梁一般多采用桩基础。桩基础位于地面之下,相对较为隐蔽,地质状况、施工技术等因素很容易造成其结构的损坏。无损检测技术可以直接检测桩基础是否存在孔隙、裂缝等质量问题,还可以查看施工技术是否符合工程质量要求,不仅检测手段安全而且相比其他检测技术也具有花费少的特点。

2 无损检测技术的特点和优势

无损检测技术是指利用物理对象的结构测试,譬如说光学性能、机械性能等。在无损检测的过程中,桥梁桩基会被检测到在某个特定的地点产生裂隙或者缺口,对于所有设施项目的质量检测,找到缺陷处并对其处理才是检测的最终目的。应用到桩基的无损检测技术是目前非常先进的技术,可以对桩基础进行最全面的检测且消耗的时间相对较短,检测结果也会很快分析得出,桥梁基础桩基的深度也可以通过无损检测技术检测得出;如桥梁桩基安装钢筋腐蚀开裂,以及桥梁内部结构的缺陷都可以通过非破坏性试验来检测。

3 桥梁桩基施工中常见问题

桥桩基础是建立桥梁和桩柱连接部分的基本设施。桥桩基础可以有效地传递桥面上重量和自身重量至更强更硬的土壤和岩石层上。桥桩基要承受大量垂直荷载。而且还承担着部分水平载荷,如果地质基础薄弱,桩基也可以改善其承重能力。桥桩基础是改变桥的结构,进而更好地承担桥梁上部结构荷载。在工程上桥梁桩基运用得很多,应用面很广。桥梁桩基对基础加固效果也是十分优秀。桥梁桩基有很多种,常见的有高强度预应力管桩、钢筋很凝土方形桩、现浇混凝土大直径管桩等。桥梁工程在我国快速发展,桥的长度越来越长,这将导致桥的上部的负荷随着跨距的增长也越来越大,这使得桥梁桩基础发展向着强度越来越高的方向进发。

由于地质条件和施工技术之间的关系,在桥梁桩基中常见一些缺陷,例如直径收缩现象,原因在于桩安装在含水的上层地层中,由地质条件而造成损害比较大。混凝土桩基础较长时间浸泡在含水层,将导致桩径外径收缩而且桩长会变得越来越小。混凝土桩基础主要受泥沙影响,这个问题主要是由于在建桥梁桩基础时,没有彻底清洁桩基础底部,导致强度不足。桥梁桩基长期使用时,会出现岩石风化、桩基础缺陷产生的现象。混凝土桩基础也可能会出现离析问题,主要是因为在施工过程中混凝土搅拌时间不够,导致成分混合不均匀,使得混凝土紧固程度受到影响,混凝土材料看起来不够紧密,进而产生混凝土桩扭曲的情况。

4 无损检测技术在桥梁桩基检测中的应用

4.1 超声波无损检测法

基于超声检测的方法,需要根据国家实行的评价方法加装发射和接收换能器、扇形探头等测量元件,这种方法增加了检测的区域。当分析桩基础检测数据时,桩基缺陷由健康时间和标准偏差两倍的平均值来判断,根据振幅均值M的一半数值来确定桩基础是否内发生了病变。如果桩基础应力波改变了峰值大小和峰值出现时间,桥桩基础就可能会存在不同程度的裂隙或是缺口。如果在桩基的内部出现裂隙,裂隙处的应力波传播特性应该会产生相应的变动,导致反射波扰动情况发生等。无损检测不会损害基桩的质量和结构,特别在检测桥梁桩基的完好性时,能够发挥其最大功效[1]。

4.2 高应变检测法

用高应变检测方法来确定桩基的完整性以及检测桩基的极限承载能力。高应变方法必须满足地下桩塑性变形的条件,然后进行桩头负荷敲击,敲击之后桩基会克服地基造成的阻力产生相应的位移。高应变检测方法是使用重型应变冲击桩锤,沿着桩的纵深方向垂直传播脉冲冲击,促使桩基也做出相应调整,以确定桩基承载力是否可以满足当前项目的需求。土层受到突然的载荷冲击,会反射相应的应力波,这时只要保证信号的检测精度,动态测试桩基承载力的条件就满足了。

4.3 低应变检测法

当桥梁桩基是通过非破坏性低应变方法测试时,不应该考虑桩基周围的土地制约性和桩基周围附加作用力,可以视为弹性杆件的一维平面。整个基桩使用Darangel原则进行推断,波动方程如下:

 

式中,Vc为应力波波速,m/s;δ为桩基材料的质量密度,kg/m3;μ为桩基内材料质点的位移,m;t为时间,s;x为位移,m。

采用低应变法对桩基内部缺陷进行检测,首先利用锤子对桩基上部进行敲击,检测压力波传播速度,并对波形进行分析,以确定桥梁桩基是否有质量问题。低应变的方法可以检测多个质量问题,是一个集成的检测方法,可确定地基桩直径是否有减小的现象,是否存在桩基础或混凝土偏析的问题,可以精确检测桩基的完整性。该方法不能用于桩基的定量分析,而这只能通过测试人员的工程经验来进行判断。在实际测试过程中,桩基础外的地面会对应力波的传播产生不利影响,干扰检测精度甚至影响测试人员的判断。

4.4 钻芯检测法

钻芯检测的方法是一种非破坏性测试,它使用了人造钻石探头和金刚石钻头,以确定在桩基内部结构中存在的缺陷,这是用于检测混凝土强度和缺陷的精确和直观的方法。钻芯法用于检测混凝土桩的长度、材料的强度和沉积物的厚度等。这些指标可以判断或确定支柱土层性质。使用具有2个钻杆与金刚石钻头的单驱动钻头进入混凝土,以确保主样品的完整性和精确度。观察和记录钻孔批号、深度比率和块的总数,并获得颜色合理的画面,仔细记录芯样品的质量,并确定是否出现异常情况,选择压缩测试的代表性样品进行检测。钻芯法检测非常直接,检测质量也是非常突出。钻芯检测的方法可以不受位置、地理条件和其他因素的限制,特别适用于大直径桩的测试[2]。

5 桥梁桩基无损检测中出现的问题及改进措施

目前,我国对于桥梁桩基的无损检测方法还有很多值得提高的地方,例如:在对桩基进行非破坏性测试时,其外观和质量缺陷的检测还存在一些使用限制;不同类型的检测技术的应能应用于2种以上的现场检测;桩基系统无损检测技术的应用体系不够完备,而且需要更加规范的管理。

面对上述在桥梁桩基无损检测中出现的问题,本文提出以下改进措施:(1)在应用各种无损检测新技术时,应当清晰地了解这些智能技术的实际应用情况;(2)无损检测,需要技术人员按照规程精确加装测量仪器,以保证检测点准确没有偏差;(3)利用新的无损检测技术,以确保技术无损检测的结果更加准确,操作人员必须对数据进行精确记录以及数据分析,并利用科技手段来提高计算的精度。

6 结语

如今,对于桥梁质量把关越来越严,桥梁桩基础的质量要求也越来越高,对于桥梁桩基础的检测是对桥梁质量检测一个非常重要的因素。运用现代科技对桥梁桩基进行无损检测,主要检测桥梁桩基的稳定性和完整性。本文一共列举了4种办法,每一种方法都有其优缺点,在实际操作中要与基桩的现状相结合,选择适当的检测方法,如果有需要的话可以将2种以上的方法相结合,可以实现节约检测资金和进度。此外,对于桥梁桩基的检测,无损检测手段需要更加完善,并通过目前存在的问题寻找更适合的方法,这有助于不断完善我国桥梁桩基检测工作。

【参考文献】

【1】肖日亮.无损检测技术在桥梁桩基检测中的应用[J].中国高新技术企业,2016(3):93-94.

【2】颜静,王争,胡先进.无损检测技术在桥梁桩基检测中的作用[J].黑龙江交通科技,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

【中图分类号】U441+.4

【文献标志码】A

【文章编号】1007-9467(2017)03-0128-03

【收稿日期】2016-12-05

【作者简介】杨蕊(1980~),女,河北迁安人,工程师,从事道路桥梁设计与研究。


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