橋梁下部結構檢測新技術橋梁下部結構檢測新技術橋梁下部結構檢測新技術橋梁下部結構包括橋墩、橋臺、基礎。樁基礎能有效降低建筑物沉降，提高地基承載力。據不完全統計，我國年均樁基用量達300萬根。樁基是結構的主要承重部分，同時又是隱蔽工程，因此，對樁基質量的檢測尤為重要。本文主要研究樁基檢測技術。檢測內容集中在完整性檢測和承載力檢測兩方面。1橋梁下部結構包括橋墩、橋臺、基礎。樁基礎能有效降低建筑物沉降，提高地基承載力。據不完全統計，我國年均樁基用量達300萬根。樁基是結構的主要承重部分，同時又是隱蔽工程，因此，對樁基質量的檢測尤為重要。本文主要研究樁基檢測技術。檢測內容集中在完整性檢測和承載力檢測兩方面。2

國外樁基檢測研究進展及現狀

早在100多年以前就有人將樁假定為剛體模型，根據牛頓碰撞定律導出動力打樁公式，通過錘擊能量、貫入度和一些經驗常數估算單樁承載力。上世紀30年代，應力波理論就被應用在打樁分析上。60年代A.Smith提出了在樁基中應用的波動方程的差分數值解法。從1964年到1975年，美國Case技術學院G.G.Goble領導的研究小組進行了樁基應力波檢測測量技術和理論分析的系統研究，取得了豐富成果。70年代中后期，美國PDI(PileDynamics,Inc.)根據波動方程半經驗解析解原理，開始產生以PDA打樁分析儀為名的高應變動力試樁專用儀器。其后又把樁作為連續(xù)模型，采用波動方程程序（CAPWAPC程序）對樁側摩阻分布、端阻和樁身缺陷進行實測波形的擬合法分析。荷蘭、法國等研制出了自己的樁基動測設備和相應分析程序。3國內樁基檢測研究進展及現狀

我國的樁動力檢測理論研究與實踐開始于20世紀70年代，包括兩部分內容：一是研究開發(fā)具有我國特色的方法，二是對國外剛開始流行的高應變動測技術進行嘗試。這些早期的探索與實踐加速了動測技術的推廣普及。20世紀80年代開始，以波動方程為基礎的高應變法進入了快速發(fā)展期，但其檢測儀器及其分析軟件非常昂貴，功能和分析操作復雜。國內近十家單位相繼從瑞典、美國引進了打樁分析儀PDA，其中少數單位同時引進了波形擬合軟件CAPWAP。此后幾年間，幾乎在國內所有用樁量大的地區(qū)均展開了高應變法（也包括各種低應變法）的適用性、可靠性研究，動測設備的軟硬件研制也取得了長足發(fā)展。4樁基檢測概論樁基檢測技術是保證樁基質量的重要手段施工前的檢測、施工中的檢測、施工后的檢測；常規(guī)方法：1、單樁豎向抗壓靜載試驗；2、單樁豎向抗拔靜載試驗；3、單樁水平靜載試驗；4、鉆芯法；7、動力觸探法；5、高應變動測；8、聲波透射法；6、低應變動測；5靜荷載試驗法

基本原理及檢測目的

樁基靜荷載試驗法是指在樁頂施加荷載，了解在荷載施加過程中樁土間的作用，最后通過Q~S曲線（即沉降曲線）判別樁的施工質量及確定樁的承載力。適用范圍

（1）適用于檢測單樁的豎向抗壓承載力。

（2）可將樁加載至破壞，為設計提供單樁承載力數據，作為設計依據。

6鉆孔取芯法

基本原理及檢測目的

鉆孔取芯法主要是采用鉆孔機對樁基進行抽芯取樣，根據取出芯樣，可對樁基的長度、混凝土強度、樁底沉渣厚度、持力層情況等作清楚的判斷。適用范圍

鉆孔取芯法適用于需要檢測樁基長度、混凝土強度、樁底沉渣厚度、持力層情況等，在對嵌巖樁的檢測中經常使用。

7基本原理：

該方法是使用小錘敲擊樁頂，通過粘結在樁頂的傳感器接收來自樁身的應力波信號，采用應力波理論來研究樁土的動態(tài)響應，反演分析實測速度信號、頻率信號，從而獲得樁的完整性結論。

低應變動力檢測8樁基低應變檢測技術9檢測目的

(1)檢測樁身缺陷及擴頸位置。(2)判定樁身完整性類別。所謂完整性類別就是缺陷的程度，缺陷占樁截面多大比例，會不會影響樁身結構承載力的正常發(fā)揮。

樁基動測實測曲線10基本原理：用重錘沖擊樁頂，使樁土產生足夠的相對位移，以充分激發(fā)樁周土阻力和樁端支承力，通過安裝在樁頂以下樁身兩側的力和加速度傳感器接收樁的應力波信號，應用應力波理論分析處理力和速度時程曲線，從而判定樁的承載力和評價樁身質量完整性.

高應變動力檢測11◆如圖采用美國PDI公司PAL型基樁高應變動測儀檢測樁基。

檢測目的:

１、判定單樁豎向承載力是否滿足設計要求

２、檢測樁身缺陷及位置，判定樁身完整性

３、分析樁側和樁端阻力12超聲波透射法該方法是在結構混凝土聲學檢測技術的基礎上發(fā)展起來的。尤其是近幾十年橋梁建設和高層建筑的突飛猛進，超長大直徑混凝土灌注樁的大量使用，為該方法的發(fā)展提供了廣闊的空間。13

超聲波透射檢測

基本原理：樁內預埋若干檢測管作為檢測通道，將發(fā)射裝置和接收探頭置于聲測管中，管內充滿清水作為耦合劑。由脈沖信號發(fā)射器發(fā)射周期電脈沖，再由換能器轉化成超聲脈沖，穿過待測樁體，再由接收器接收，轉化成電脈沖。根據聲時（混凝土測距間傳播時間）、聲速、振幅、頻率以及波形等聲學參數，可以分析出混凝土內部缺陷的性質、大小及位置。14特點超聲法檢測灌注樁混凝土質量是近年來逐漸發(fā)展起來的一種檢測方法。它具有以下優(yōu)點：1）檢測細致，結果準確可靠；2）不受樁長樁徑限制；3）無盲區(qū)聲測管埋到什么部位就可檢測什么部位，包括樁頂低強區(qū)和樁底沉渣厚度；4）毋須樁頂露出地面即可檢測，方便施工；5）可估算混凝土強度。正因為如此，雖然該方法需預埋聲測管，費用較高，但仍然得到廣泛采用，特別是橋梁、特大型灌注樁的檢測。15

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——鉆孔超聲波自動連續(xù)掃描檢測的國際領先設備16（1）基樁成孔后，灌注混凝土之前，在樁內預埋若干根聲測管作為聲波發(fā)射和接收換能器的通道。聲測管的布置數量和位置由樁徑（D）決定。檢測步驟D≤1000mm1000mm<D≤2000mmD＞2000mm17（2）用聲波檢測儀沿樁的縱軸方向以一定的間距逐點檢測聲波穿過樁身各截面的聲學參數，然后對這些檢測數據進行處理，分析和判斷，以確定樁身混凝土缺陷的位置、程度，從而推斷樁身混凝土的完整性。1819超聲波探測混凝土內部缺陷的原理

當混凝土無缺陷時，混凝土是連續(xù)體，超聲波在其中正常傳播。當換能器正對著缺陷時，情況就不一樣了。由于缺陷（空洞、蜂窩區(qū)）的存在，混凝土連續(xù)性中斷，缺陷區(qū)與混凝土之間成為界面（空氣與混凝土）。在這界面上，超聲波傳播情況發(fā)生反射、散射與繞射。超聲波經過缺陷后接收波聲學參數將發(fā)生如下變化：20(1）空洞、松散等缺陷部位測得的聲速要比正常部位小21(2）接收波振幅的變化

由于缺陷對聲波的反射或吸收比正?；炷链?，所以當超聲波通過缺陷后，衰減比正常混凝土大，即接收波的振幅將減少。因此，和聲時（速）一樣，根據接收波首波振幅的異常變化也可以發(fā)現缺陷的存在。如果傳播路徑中遇到裂縫，由于裂縫對聲波的強烈反射，只有很少的聲波通過裂縫，接收波振幅將大大降低，振幅的變化可以較靈敏地發(fā)現裂縫的存在。2223(3)接收波波形的變化當超聲波通過混凝土內部缺陷時，由于混凝土的連續(xù)性已被破壞，使超聲波的傳播路徑復雜化，直達波、繞射波等各類波相繼到達接收換能器，它們具有不同的頻率和相位，這些波的疊加有時會造成波形的畸變。2425樁身缺陷判定樁身缺陷應根據聲速臨界值，波幅臨界值及PSD判據進行綜合判定。先繪制聲時—深度曲線，再用相鄰兩測點斜率K和兩個聲時差值△t的乘積，繪制h-K*△t曲線（PSD判據）。根據h-K*△t曲線突變位置有缺陷的可能，初步判定缺陷位置，再根據聲速—深度曲線，波幅—深度曲線及波形綜合判定。26工程實例分析被檢測樁為K8+940處某橋梁樁基礎1號~3號,樁徑1.2m。樁底標高-27m,C20混凝土翻漿灌注,鋼管聲測管采用三角形布置方式（AB剖面兩聲測管外壁距離75cm,AC剖面兩聲測管外壁距離78cm,BC剖面兩聲測管外壁距離80cm）。換能器采用壓電陶瓷式徑向換能器,其長度約20cm,檢測所用聲波儀為RSMSY5非金屬聲波儀。27通過檢測數據的基本分析,對樁的質量進行初步判斷,然后結合聲時、聲速和聲幅的不同判斷方法進行樁身質量的綜合判斷。判斷方法:①當利用不同的判據得出各個測點的判據曲線均滿足要求時,則在該測點處樁身質量完好;②當利用聲幅作為判據得出該測點處存在缺陷而利用聲時、聲速作為判據得出該處不存在缺陷時,可認為該處不存在缺陷。造成這種現象的原因是用聲幅作為判據時,判據過于嚴格,往往會出現重判現象。③當用不同的判據進行判斷時,若均出現異常情況,則可斷定該處存在缺陷。對于缺陷處應進行重復檢測、分析和判斷。28分析判斷：利用聲幅作為判據可以看出在樁身的各個剖面均存在一定程度的缺陷,甚至個別測點處的缺陷還較為嚴重,而利用聲時結合聲幅作為判據時,可看出,除了在AB剖面的0m~3.2m左右的區(qū)域內存在缺陷外,在其他部分樁身是基本完好的。根據《規(guī)范》要求,該樁可判為二類樁。由現場鉆芯取樣并分析結果,上述的判斷是基本正確的,因而該檢測和分析方法是可行的,可以在實際工程中應用推廣。29對基樁檢測的幾點建議（1）對基樁檢測的判定應綜合分析各種條件、原因，單從曲線上獲得數據是比較片面的，有時從曲線上不易判定。應綜合各種分析方法，積累經驗，提高檢測水平，改善檢測設備。（2）低應變動測優(yōu)點多，但也有不足之處，測試曲線具有多解性，少數樁因干擾因素波形有異常，但破壞的嚴重程度不夠，用該方法很難測出。因此，可采用其他方法進行對比。30（3）聲學參數與缺陷類型有著某種對應關系，但目前不能根據聲學參數明確判定缺陷類型，如能進一步研究，確定聲學參數與缺陷類型的對應關系，對超聲波檢測方法具有重要意義。（4）樁基是隱蔽工程，由于各種因素影響，樁身質量檢測目前仍處于定性階段，完全定量化更需要