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【關(guān)鍵詞】橋梁工程;樁基檢測(cè);檢測(cè)技術(shù);超聲波檢測(cè)
1.工程概況
本檢測(cè)工程項(xiàng)目為嘉興至紹興跨江公路通道北岸接線工程第七、八、九合同段。嘉紹跨江公路通道起點(diǎn)為乍嘉蘇高速公路及嘉興南湖大道的交叉口處,向南經(jīng)海寧,于黃灣跨越錢塘江,進(jìn)入紹興市,經(jīng)上虞瀝海鎮(zhèn),終于沽渚,接杭甬和上三高速公路交叉口處相接,全長(zhǎng)約69.462公里。其中,北岸接線約42.948公里。本樁基檢測(cè)第三合同段起止樁號(hào)為K31+100-K43+261.5,由第七、八、九合同段組成。根據(jù)本合同段工程承包合同要求以及該工程建設(shè)的實(shí)際情況,結(jié)合本工程施工設(shè)計(jì)圖的樁徑、樁長(zhǎng)、地質(zhì)情況,為了有效地保證樁基工程施工質(zhì)量,準(zhǔn)確判定工程所用樁的質(zhì)量等級(jí),對(duì)該工程的樁基采取相應(yīng)的檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)。
2.工程的樁基采用概況
本工程合同段內(nèi)橋梁樁基數(shù)量為310根,其中摩擦樁74根,分別是Φ1.8m樁基8根、Φ1.5m樁基4根、Φ1.2m樁基62根。而嵌巖樁數(shù)量為236根,分別是Φ1.8m樁基8根、Φ1.6 m樁基4根、Φ1.5m樁基42根、Φ1.3m樁基85根、Φ1.2m樁基69根、Φ0.8m樁基28根。本工程合同段內(nèi)的310根樁基數(shù)量中主要是采取摩擦樁和嵌巖樁,嵌巖樁要求樁基嵌入中風(fēng)化(微風(fēng)化)巖層不小于2倍樁徑。樁基灌注混凝土前,按嵌巖樁設(shè)計(jì)的樁基樁底沉渣厚度不能大于5cm;按摩擦樁設(shè)計(jì)的樁基沉渣厚度不大于20cm。樁基全部采用沖孔灌注樁施工工藝進(jìn)行施工。鑒于本樁基工程實(shí)際特點(diǎn),經(jīng)研究決定,對(duì)該樁基檢測(cè)項(xiàng)目采取三種檢測(cè)方法進(jìn)行評(píng)定。
3.樁基檢測(cè)方法
經(jīng)上述分析,結(jié)合本檢測(cè)的樁基工程項(xiàng)目特點(diǎn),采取以下三種檢測(cè)方法:
(1)低應(yīng)變反射波法,即為小應(yīng)變檢測(cè)。本樁基檢測(cè)工程項(xiàng)目所采取的低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法,使用小錘敲擊樁頂,經(jīng)粘接在樁頂?shù)膫鞲衅鱽?lái)接收來(lái)自樁中的應(yīng)力波信號(hào),然后采取應(yīng)力波理論來(lái)分析被檢測(cè)樁土體系的動(dòng)態(tài)響應(yīng),然后反演分析實(shí)測(cè)速度信號(hào)以及頻率信號(hào),從而獲得被檢測(cè)樁的完整性。通過(guò)低應(yīng)變反射波檢測(cè)防范可以檢出測(cè)樁身缺陷及其位置,然后再判定樁身完整性類別。
(2)超聲波檢測(cè)法。超聲波檢測(cè)法在橋梁樁基檢測(cè)方法中被應(yīng)用最早,其作為樁基完整性無(wú)損檢測(cè)法,方法原理是在對(duì)樁進(jìn)行灌注混凝土前,在樁內(nèi)預(yù)埋若干根聲測(cè)管,把其作為超聲脈沖發(fā)射與接收探頭的通道,然后通過(guò)采用超聲探測(cè)儀沿樁的縱軸方向逐點(diǎn)測(cè)量超聲脈沖穿過(guò)各橫截面時(shí)的聲波參數(shù),再對(duì)這些測(cè)得的數(shù)據(jù)結(jié)果,通過(guò)采用各種特定的數(shù)值判定或形象判斷以及進(jìn)行處理后,得到被檢測(cè)樁內(nèi)砼缺陷類型、大小以及位置,然后再給出混凝土均勻性指標(biāo)和強(qiáng)度等級(jí)。通過(guò)超聲波檢測(cè)可以有效地檢測(cè)已預(yù)埋聲測(cè)管的混凝土灌注樁樁身缺陷性質(zhì)、位置以及范圍,然后評(píng)定基樁混凝土質(zhì)量等級(jí)。
(3)鉆孔抽芯法。該樁基檢測(cè)方法主要是采用鉆孔機(jī),一般帶φ10mm內(nèi)徑鉆頭,對(duì)被檢測(cè)樁基進(jìn)行抽芯取樣,根據(jù)所取出的芯樣,對(duì)樁基的長(zhǎng)度、局部缺陷情況、混凝土強(qiáng)度、樁底沉渣厚度以及持力層情況等進(jìn)行進(jìn)一步分析判斷。但鑒于鉆孔取芯有一孔之見的局限,只能對(duì)局小部范圍進(jìn)行分析判斷,因此在樁基等級(jí)評(píng)定時(shí),仍以無(wú)損檢測(cè)為主。通過(guò)采取鉆孔抽芯檢測(cè)方法可以有效地檢測(cè)灌注樁樁長(zhǎng)、樁身混凝土強(qiáng)度以及樁底沉渣厚度,然后再判定或鑒別樁端巖土性狀,從而評(píng)定出基樁混凝土質(zhì)量等級(jí)。但工程實(shí)踐表明,鉆孔抽芯檢測(cè)方法主要是針對(duì)樁基存在較大的缺陷或者經(jīng)檢測(cè)對(duì)強(qiáng)度有懷疑的情況下采用。
4.樁基檢測(cè)頻率與數(shù)量
根據(jù)工程要求,對(duì)于樁徑≥1.8m、樁長(zhǎng)≥50m、樁長(zhǎng)徑比≤5的樁基不宜采用低應(yīng)變反射波法檢測(cè)。工程實(shí)踐表明,在樁基實(shí)測(cè)中,樁側(cè)土阻力尤其是動(dòng)土阻力對(duì)于應(yīng)力波傳播的影響較大。這種影響主要體現(xiàn)在:(1)導(dǎo)致應(yīng)力波迅速衰減;(2)影響缺陷反射波幅值;(3)產(chǎn)生土阻力波,所以限制了可測(cè)樁的長(zhǎng)度及樁基直徑?;跇蛄簶冻休d力要求高,低應(yīng)變反射波法對(duì)局部缺陷、深部缺陷反映不敏感、受地質(zhì)變化影響較大等特性而受到限制。根據(jù)規(guī)范規(guī)定,低應(yīng)變反射波檢測(cè)技術(shù)對(duì)于樁身缺陷程度只做定性判定,盡管利用實(shí)測(cè)曲線擬合法分析能給出定量的結(jié)果,但是鑒于樁的尺寸效應(yīng)、測(cè)試系統(tǒng)的幅頻相頻響應(yīng),高頻波的彌散、濾波等造成的實(shí)測(cè)波形畸變以及樁側(cè)土阻尼影響,曲線擬合法還不能達(dá)到精確定量的程度。因此,要對(duì)缺陷類型進(jìn)行判定時(shí),應(yīng)針對(duì)該工程的地質(zhì)、施工情況而綜合采取鉆芯、聲波透射等其他檢測(cè)技術(shù)。
根據(jù)工程要求,本中小橋基樁鉆孔抽芯頻率可以每標(biāo)段為計(jì)數(shù)單元,故其余橋梁的樁基共抽2%即2根。受檢樁長(zhǎng)徑比較大時(shí),當(dāng)成孔的垂直度和鉆芯孔的垂直度都符合規(guī)范1%要求,方向相反時(shí)抽芯孔容易偏離樁身,所以要求受檢樁樁徑不宜小于80cm、長(zhǎng)徑比不宜大于30。
5.樁基檢測(cè)準(zhǔn)備工作
對(duì)于本工程的基樁無(wú)破損檢測(cè)在成樁14天以后或混凝土強(qiáng)度至少達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%且不小于15MPa后進(jìn)行檢測(cè),抽芯檢測(cè)則需在混凝土齡期達(dá)到28天或預(yù)留的同條件養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。對(duì)于本工程每批待檢樁檢測(cè)前采取以下檢測(cè)準(zhǔn)備工作:
(1)在采取超聲波檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行本樁基工程檢測(cè)前,采用20cm長(zhǎng)的Φ32鋼筋綁在測(cè)繩上,同時(shí)要確保其足夠牢固,然后對(duì)檢測(cè)管進(jìn)行探孔,檢測(cè)其是否被堵管。若堵管則應(yīng)采取措施對(duì)其進(jìn)行疏通,而且要保證檢測(cè)管內(nèi)灌滿清水。
(2)采取小應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行本樁基工程檢測(cè)前,先要提前鑿除至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高,打磨好樁頭,并保證樁頭干凈、無(wú)積水。
(3)采取鉆孔抽芯檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行本樁基工程檢測(cè)前,先搭設(shè)鉆機(jī)施工平臺(tái)以及通水通電。
所有樁基檢測(cè)準(zhǔn)備工作完成后,經(jīng)檢查符合檢測(cè)條件后方可進(jìn)行樁基檢測(cè)。
6.樁基檢測(cè)技術(shù)要點(diǎn)
(1)低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)。對(duì)于本標(biāo)段的樁基樁徑有Φ1.5m、Φ1.2m兩種樁基采取低應(yīng)變檢測(cè),根據(jù)本工程相關(guān)要求,對(duì)于樁徑大于100cm的樁基則需打磨4個(gè)點(diǎn)(直徑約為10cm),中心一個(gè)旁邊對(duì)稱三個(gè)。打磨點(diǎn)距鋼筋籠主筋不小于5cm,被測(cè)樁頭應(yīng)鑿至設(shè)計(jì)標(biāo)高,露出密實(shí)混凝土面。
(2)超聲波檢測(cè)技術(shù)。本標(biāo)段的樁基樁徑有Φ0.8m、Φ1.2m、Φ1.3m、Φ1.5m、Φ1.6m、Φ1.8m、六種樁基采取超聲波檢測(cè),根據(jù)本工程相關(guān)的要求,對(duì)于樁徑小于150cm的樁基稱呈等邊三角形埋置3根管;對(duì)于樁徑大于等于150cm時(shí)的樁基呈正方形埋置4根管,對(duì)稱布設(shè)并確保穩(wěn)定牢固。超聲波檢測(cè)的樁基,檢測(cè)管應(yīng)在加工鋼筋籠時(shí),綁扎或者焊接在鋼筋籠加強(qiáng)筋內(nèi)側(cè),確保牢固,順直,且相互平行,定位準(zhǔn)確。檢測(cè)管須埋設(shè)至樁底,管口宜高出樁頂面30cm以上,管口高度宜一致。檢測(cè)管采用外徑φ50×2.5鋼管,連接將采用φ60×5套管連接,并保證接頭密封。下端采用φ65×10Q235鋼板封底焊接,不得漏水。并且在安裝聲測(cè)管同時(shí)管內(nèi)灌滿水,聲測(cè)管安裝完成,用測(cè)繩探測(cè)每根聲測(cè)管長(zhǎng)度并作記錄,上口用塞子塞住,防止砂漿,雜物堵塞管道。
(3)鉆孔抽芯檢測(cè)技術(shù)。根據(jù)本工程相關(guān)的要求,對(duì)于樁徑1.2m~1.6m范圍的樁采取鉆2個(gè)孔,當(dāng)樁徑大于1.6m的樁采取鉆3個(gè)孔,開孔時(shí)要確保開孔位置宜在距樁中心0.15~0.25D內(nèi)均勻?qū)ΨQ布置。對(duì)樁端持力層的鉆探,每根受檢樁應(yīng)不少于1個(gè)孔,應(yīng)鉆至樁底下不小于1D且不小于2米。對(duì)懷疑有溶洞或裂隙等的地質(zhì)情況,應(yīng)鉆至樁底下不小于3D且不小于5米。
【關(guān)鍵詞】公路橋梁;樁基施工;注意事項(xiàng);檢測(cè)技術(shù)
在路橋梁樁基施工中,通常是先使用機(jī)械進(jìn)行鉆孔,然后灌注混凝土。也可以根據(jù)地質(zhì)及地下水情況,有針對(duì)性地采用挖孔作業(yè),然后再進(jìn)行混凝土的灌注,挖孔工藝在樁基施工中顯示出很大的優(yōu)越性。如現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)面小,占地范圍不大,可以開展平行和流水交叉作業(yè),可以很好地進(jìn)行樁的偏位和豎直度控制,能夠有效地避免鉆孔導(dǎo)致的擴(kuò)孔率、混凝土用量增大,還能夠有效地控制混凝土灌注過(guò)程中產(chǎn)生夾層、斷樁等不利因素。這兩種樁基各有優(yōu)缺,需結(jié)合實(shí)際情況靈活應(yīng)用,避重就輕。
1.鉆孔灌注樁施工中應(yīng)注意的事項(xiàng)
(1)鉆孔灌注樁在鉆孔開始時(shí),需稍提鉆桿,在護(hù)筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)造漿,開動(dòng)泥漿泵進(jìn)行循環(huán),等泥漿均勻后以低擋慢速開始鉆進(jìn),使護(hù)筒腳處有牢固的泥皮護(hù)壁,鉆至護(hù)簡(jiǎn)腳下lm后,方可按正常速度鉆進(jìn);在鉆進(jìn)過(guò)程中,應(yīng)注意地層變化,對(duì)不同的土層,采用不同的鉆進(jìn)方法;在黏性土中鉆進(jìn),宜選用尖底鉆頭,中等鉆速,大泵量,稀泥漿;在砂土或軟土層中鉆進(jìn),宜用平底鉆頭、控制進(jìn)尺、輕壓、低擋慢速、大泵量、稠泥漿鉆進(jìn);在土夾礫(卵)石層中鉆進(jìn),宜采用低擋慢速、優(yōu)質(zhì)泥漿、大泵量、分兩級(jí)鉆進(jìn)的方法鉆進(jìn)。
(2)對(duì)于泥漿護(hù)壁樁基,鉆孔能否成功,泥漿是關(guān)鍵。在鉆孔過(guò)程中,要不斷向孔內(nèi)補(bǔ)充新泥漿,以保持泥漿的稠度和比重。泥漿頂面要高出地下水位線50cm以上,以保持孔壁的穩(wěn)定。同時(shí)要嚴(yán)密注視地質(zhì)條件的變化,并隨時(shí)調(diào)整泥漿的性能和配合比。在鉆進(jìn)過(guò)程中,根據(jù)地質(zhì)情況適當(dāng)調(diào)整泥漿比重,一般地層以1.1~1.3為宜,松散地層以1.4~1.6為宜。
(3)當(dāng)孔深距設(shè)計(jì)標(biāo)高差50 cm時(shí),將鋼筋籠、導(dǎo)管及其他機(jī)具、材料等準(zhǔn)備就緒,以避免成孔后等待機(jī)具、材料而造成時(shí)間間隔,引起由于地質(zhì)不良發(fā)生的塌孔現(xiàn)象。
(4)清孔,當(dāng)鉆機(jī)鉆到設(shè)計(jì)高程時(shí),就立即進(jìn)行清孔,清孔后泥漿比重控制在1.15~1.2之間,如果泥漿比重太大,則不利于混凝土的澆筑,如果太小可能會(huì)引起塌孔。
2.人工挖孔樁施工中應(yīng)注意的事項(xiàng)
(1)人工挖孔成孔方案存在弊端,最大的弊端就是井下作業(yè)不安全因素較多,必須嚴(yán)格按照安全生產(chǎn)條例執(zhí)行,時(shí)刻保持高度重視,仔細(xì)地查找、消除不安全隱患。井下作業(yè)人員必須佩戴安全帽,進(jìn)、出井孔要系保險(xiǎn)繩,挖孔作業(yè)中必須搭設(shè)掩體,提取土渣的吊桶、吊鉤、鋼絲繩、卷?yè)P(yáng)機(jī)等必須經(jīng)常檢查。鋼絲繩安全系數(shù)宜取5以上,發(fā)現(xiàn)有斷絲要立即更換。井口圍護(hù)要高出地面20cm~30cm,防止土、石等雜物落入孔內(nèi)傷人,并阻止地面水流入孔內(nèi),挖孔工作暫停時(shí),要及時(shí)罩蓋孔口,以避免孔壁干燥吸收混凝土中水分及安全事故的發(fā)生。
(2)如果孔壁有少數(shù)位置土質(zhì)不好,或有滲水現(xiàn)象,會(huì)發(fā)生掉塊、滑坍、塌孔等現(xiàn)象,孔壁一定要進(jìn)行支護(hù),宜采用現(xiàn)澆混凝上護(hù)壁。支模時(shí)下口大,上口小,呈“錐形”,以利于混凝土的澆筑,振搗,還能增大樁身摩擦力。護(hù)壁混凝土作為樁身的一部分時(shí),其標(biāo)號(hào)不能低于樁身混凝土標(biāo)號(hào)。
(3)當(dāng)挖孔中遇到堅(jiān)硬地層,如巖石等,需進(jìn)行爆破時(shí),應(yīng)用淺眼爆破法,嚴(yán)格控制用藥量,并在炮眼附近加強(qiáng)支護(hù),防止震塌孔壁。爆破產(chǎn)生的煙霧、有毒氣體應(yīng)使用機(jī)械通風(fēng)方法排出孔外,直至孔內(nèi)空氣符合人體健康標(biāo)準(zhǔn)要求后方可繼續(xù)作業(yè)。
(4)在挖孔過(guò)程中或灌注樁基混凝土之前,若孔底積水較多,可用水泵抽取,積水較少時(shí)可用水桶人工排除。
(5)挖孔達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后,對(duì)孔底的松散土渣、淤泥、沉淀等擾動(dòng)過(guò)的軟層要進(jìn)行清除,最后達(dá)到孔底平整、原狀土外露要求。若樁底進(jìn)入斜巖層時(shí),應(yīng)鑿成水平或臺(tái)階狀。
(6)在實(shí)施人工挖孔的過(guò)程中,當(dāng)發(fā)現(xiàn)地質(zhì)或水文地質(zhì)與鉆探資料有較大出入且不利于人工挖孔時(shí),應(yīng)根據(jù)具體情況回填后采取機(jī)械重新鉆孔或鉆機(jī)完成剩余孔深等方法,以確保安全。
(7)挖孔過(guò)程中如遇大的孔洞、裂縫,要會(huì)同業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理等有關(guān)單位技術(shù)人員共同查看,查明原因后,再依照具體情況,采用漿砌片石填縫或采用流動(dòng)度較大的混凝土、片石混凝土澆筑填塞等辦法解決。
3.樁基檢測(cè)技術(shù)
3.1成孔檢測(cè)
在我國(guó),成樁檢測(cè)技術(shù)要優(yōu)于成孔檢測(cè)技術(shù)。從防患于未然的層面來(lái)看,樁的成孔檢測(cè)應(yīng)比成樁后檢測(cè)更為重要。大力提倡成孔檢測(cè)技術(shù)的開發(fā),特別是對(duì)樁承載力有很大影響的灌注樁樁底沉渣厚度測(cè)試手段的研究,今后仍是我國(guó)樁基工程中的迫切任務(wù)。
3.2靜載荷試驗(yàn)法
目前樁的靜載試驗(yàn)仍被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為評(píng)價(jià)樁承載力最直觀、可靠的方法,但由于測(cè)試儀表的精度、試驗(yàn)方法的限制、分析方法的差異和工程判斷的能力等因素,其測(cè)試誤差也能達(dá)到10%。因此。如何改進(jìn)靜載試驗(yàn)測(cè)試、分析方法,提高靜載試驗(yàn)的可靠度,長(zhǎng)期以來(lái)是工程界所關(guān)心的課題。近年來(lái),試驗(yàn)噸位有了很大提高,國(guó)內(nèi)已有不少單位可以從事30000kN以上噸位的加載,也有許多研究人員對(duì)相關(guān)的負(fù)摩阻現(xiàn)象進(jìn)行了研究和探討,對(duì)于大噸位的樁,在樁底埋設(shè)千斤頂和傳感器進(jìn)行載荷試驗(yàn)。
3.3聲波透射法
這雖是一項(xiàng)傳統(tǒng)技術(shù),以前應(yīng)用卻并不廣泛。隨著近幾年來(lái)交通系統(tǒng)投資的增加,以橋樁為代表的各種大直徑鉆孔灌注樁的大量涌現(xiàn),聲波透射法在國(guó)內(nèi)已得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,在這種方法的應(yīng)用過(guò)程中-數(shù)字化聲波儀已取代了傳統(tǒng)的模擬聲波儀,不僅在使用的方便程度上有了質(zhì)的飛躍,而目.在分析手段上也有了很大提高,聲失時(shí)判讀已不再是唯一的選擇,聲幅和聲頻已開始進(jìn)入了分析判斷領(lǐng)域,尤其令人欣慰的是,cT聲波已步入實(shí)用階段,為聲波透射法的后續(xù)研究提供了廣闊的前景。
3.4應(yīng)力波反射法完整性檢測(cè)
盡管近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)于這種方法的研究未見本質(zhì)性的進(jìn)展,但在實(shí)用和普及方面國(guó)內(nèi)卻有較大提高,這些不僅表現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)樁基動(dòng)測(cè)儀和配套用傳感已達(dá)到或接近國(guó)外先進(jìn)儀器方面,也表現(xiàn)在許多單位認(rèn)真研究各個(gè)測(cè)試細(xì)小環(huán)節(jié)和分析環(huán)節(jié)方面,更主要的是表現(xiàn)在許多管理部門已開始認(rèn)真總結(jié)應(yīng)力波反射法完整性檢測(cè)的得與失,開始使這種方法的應(yīng)用回歸到一種正常的位置。
3.5高應(yīng)變動(dòng)力試樁法
在我國(guó),高應(yīng)變動(dòng)力試樁法的研究是起自20世紀(jì)80年代中后期。90年代初期已有相關(guān)的軟硬件問(wèn)題,其實(shí)際應(yīng)用效果已不弱于國(guó)外.其后面向國(guó)內(nèi)大量的灌注樁檢測(cè),已有單位在模型改進(jìn)、擬合技巧、參數(shù)選定等方面進(jìn)行了大量工作,也有應(yīng)用者在樁如何才算被充分激發(fā)方面進(jìn)行了研究。值得一提的是,樁基動(dòng)測(cè)方面,國(guó)產(chǎn)儀器和軟件業(yè)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,許多方面甚于更具有中國(guó)特色。
3.6動(dòng)靜法
由于高應(yīng)變動(dòng)力試樁法力的作用時(shí)間過(guò)短,樁只能被視為彈性體進(jìn)行分析,國(guó)外有人提出了一種動(dòng)靜法,采用技術(shù)將力的作用時(shí)間延長(zhǎng),使沿樁身傳播的應(yīng)力波波長(zhǎng)大于實(shí)際樁長(zhǎng),進(jìn)而將樁視為剛體,回避了應(yīng)力波的傳播問(wèn)題。應(yīng)該說(shuō)這種方法既克服了傳統(tǒng)靜載試驗(yàn)的笨重與費(fèi)時(shí),也克服了高應(yīng)力方法的過(guò)分間接性,是一種較好的方法,但由于該方法對(duì)錘的配重要求人高,具體操作仍有較大難度。
關(guān)鍵詞:樁基礎(chǔ);檢測(cè)技術(shù);超聲波;公路橋梁工程
1.前 言
隨著我國(guó)交通事業(yè)的發(fā)展,樁基已成為一種重要的基礎(chǔ)形式應(yīng)用到交通基礎(chǔ)建設(shè)中,它決定著整個(gè)工程的基本質(zhì)量。目前混凝土鉆(沖)孔灌注樁是橋梁施工結(jié)構(gòu)的主要形式,這主要是由于樁能將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞到深層穩(wěn)定的土層中去,從而大大減少基礎(chǔ)沉降和建筑物的不均勻沉降,具有抗震性能好,承載力高,施工噪音小等特點(diǎn),是一種極為有效,安全可靠的基礎(chǔ)形式。
由于樁基是典型的地下隱蔽結(jié)構(gòu)物,由基樁缺陷引起的工程問(wèn)題時(shí)有發(fā)生,很容易出現(xiàn)縮徑、斷裂、夾泥、沉渣、擴(kuò)徑等質(zhì)量問(wèn)題。對(duì)施工后的基樁進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè),對(duì)于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、采取必要的工程措施有相當(dāng)?shù)闹匾饬x。
2.超聲法概述
超聲法檢測(cè)樁的混凝土質(zhì)量是上世紀(jì)九十年展起來(lái)的一種新的檢測(cè)方法。具有以下優(yōu)點(diǎn):
1)檢測(cè)細(xì)致,結(jié)果準(zhǔn)確可靠。2)不受樁長(zhǎng)、樁徑限制。3)無(wú)盲區(qū)。聲測(cè)管埋到的部位都可檢測(cè),包括樁頂?shù)蛷?qiáng)區(qū)和樁底沉渣厚度。4)樁頂露出地面即可檢測(cè),方便施工。
因此,雖然需預(yù)埋聲測(cè)管,材料費(fèi)用較高,但仍然得到廣泛采用。
3.檢測(cè)參數(shù)
3.1聲速。聲速即超聲波在混凝土中傳播的速度,它是混凝土超聲波檢測(cè)中一個(gè)主要的參數(shù),與混凝土的彈性性質(zhì)及混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成有關(guān)。彈性模量越高、內(nèi)部越密,其聲速就越高。
3.2波幅。接收波波幅通常指首波,反映了接收到聲波的強(qiáng)弱,它與混凝土的粘塑性能有關(guān)。在發(fā)出的超聲波情況下,波幅的大小反映了超聲波在混凝土中衰減的情況,即在一定程度上反映了混凝土的強(qiáng)度。對(duì)于內(nèi)部有缺陷或裂縫的混凝土,由于缺陷、裂縫使超聲波反射或繞射,波幅也將明顯變化。
3.3頻率。超聲檢測(cè)中,電脈沖激發(fā)出的聲脈沖信號(hào)是復(fù)頻超聲脈沖波,在混凝土內(nèi)傳播過(guò)程中,其中的高頻成分首先衰減,而下降的多少除與傳播距離有關(guān)外,主要取決于混凝土本身的質(zhì)量和內(nèi)部是否存在缺陷。
3.4波形。波形指接收換能器屏幕上顯示的接收波波形。當(dāng)超聲波在傳播過(guò)程中碰到混凝土內(nèi)部缺陷、裂縫或異物時(shí),會(huì)產(chǎn)生繞射、反射和傳播路徑的變化,反射波、繞射波等波相繼到達(dá)接收換能器,它們的頻率和相位各不相同,疊加后使波形畸變。因此,對(duì)接收波波形的研究分析有助于對(duì)混凝土內(nèi)部質(zhì)量及缺陷的判斷。
4.現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作
4.1準(zhǔn)備工作。1)調(diào)查、收集資料。包括: 樁的類型、尺寸、標(biāo)高,成孔方法及工藝、地質(zhì)資料,設(shè)計(jì)參數(shù),混凝土參數(shù)、施工方法和工藝及施工中出現(xiàn)的問(wèn)題等。2)制定檢測(cè)方案。根據(jù)樁基預(yù)埋的聲測(cè)管數(shù)量確定檢測(cè)剖面?zhèn)€數(shù),并統(tǒng)一進(jìn)行編號(hào)。樁的混凝土強(qiáng)度齡期一般應(yīng)大于14d,以保證各特性參數(shù)基本平緩。3)前期準(zhǔn)備。包括設(shè)備、儀器檢定等準(zhǔn)備工作。
4.2現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。1)在樁頂測(cè)量相應(yīng)聲測(cè)管外壁間凈距離。2) 用一段直徑與換能器略同的圓鋼作疏通吊錘,檢查聲測(cè)管的通暢情況。3)向管內(nèi)灌滿清水。4)將發(fā)射與接收換能器通過(guò)深度標(biāo)志分別放入聲測(cè)管中的測(cè)點(diǎn)處。5)發(fā)射與接收換能器以相同高度或保持固定高差同步升降,測(cè)點(diǎn)間距不宜大于250 mm。6)實(shí)時(shí)顯示和記錄接收信號(hào)的時(shí)程曲線,讀取聲時(shí)、首波峰值和周期值, 宜同時(shí)顯示頻譜曲線及主頻值。7)樁身質(zhì)量可疑測(cè)點(diǎn)周圍,應(yīng)采用加密檢測(cè),包括采用平測(cè)、斜測(cè)、扇形掃測(cè)等方法進(jìn)行復(fù)測(cè)。
5.測(cè)試數(shù)據(jù)的計(jì)算整理
5.1聲速
式中 ――每檢測(cè)剖面相應(yīng)兩聲測(cè)管的外壁間凈距離, mm;
t′――超聲儀聲時(shí)讀數(shù);
――聲時(shí)初讀數(shù),是由標(biāo)定計(jì)算出的值。
5.2波幅。波幅是相對(duì)測(cè)試。由于樁身混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變異性很大而難以找出較強(qiáng)的波幅統(tǒng)計(jì)規(guī)律性,因此在實(shí)際中多是根據(jù)實(shí)測(cè)經(jīng)驗(yàn)將波幅值的一半定為臨界值。
5.3繪制深度~聲速、波幅圖。根據(jù)各測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)按樁繪制出樁上各測(cè)試面沿樁身的深度~聲速、波幅圖。
6.樁身混凝土質(zhì)量的判斷和評(píng)定方法
對(duì)樁身混凝土質(zhì)量的判斷和評(píng)定包括以下三個(gè)方面: 樁身混凝土是否存在缺陷及范圍;樁身混凝土強(qiáng)度;樁身混凝土均勻性。其中對(duì)缺陷的判斷和評(píng)定是最主要的。對(duì)缺陷的判斷主要根據(jù)聲速和波幅二個(gè)參數(shù),必要時(shí)輔以PSD值變化大小。
6.1用聲速參數(shù)判斷。(1) 當(dāng)實(shí)測(cè)混凝土聲速值低于聲速臨界值時(shí)應(yīng)將其作為可疑缺陷區(qū)。
Vi
式中Vi ――第i個(gè)測(cè)點(diǎn)聲速值, km/s;
VD ――聲速臨界值,km/s。
(2) 聲速臨界值采用正常混凝土聲速平均值與2倍聲速標(biāo)準(zhǔn)差之差。
VD = v - 2σV
式中VD ――聲速臨界值,km/s;
v――正常混凝土聲速平均值,km/s,一般在3 500~4 500;
σV ――正常混凝土聲速標(biāo)準(zhǔn)差。
6.2用波幅參數(shù)判斷
波幅測(cè)值在缺陷探測(cè)中是一種重要的參數(shù),大量的工程實(shí)踐都證實(shí),樁內(nèi)存在的缺陷其波幅測(cè)值都有明顯的反映,且比聲速更為敏感。當(dāng)實(shí)測(cè)混凝土波幅值低于波幅臨界值時(shí),應(yīng)將其作為可疑缺陷區(qū)。
AD =Am - 6
式中AD ――波幅臨界值,dB;
Am ――波幅平均值,dB,一般在65~110(與剖面距離有關(guān)系) 。
上述各項(xiàng)參數(shù)計(jì)算及繪圖均由專用軟件完成,測(cè)試一結(jié)束即可知道那些是異常點(diǎn),而在深度~聲速圖上也可一目了然地看出低于臨界值的測(cè)點(diǎn)。
6.3綜合判斷
(1) 以聲速值進(jìn)行概率法統(tǒng)計(jì)判斷,獲得低于臨界值(單點(diǎn)判斷和相鄰點(diǎn)判斷)異常點(diǎn)的位置和深度,結(jié)合PSD值的大??;(2) 分析波幅的變化,把聲速低于臨界值且波幅又明顯偏低的測(cè)點(diǎn)和部位定為異常部位;(3) 根據(jù)細(xì)測(cè)和斜測(cè)資料,確定缺陷的范圍;(4) 根據(jù)缺陷在樁上的位置、施工情況等綜合判定缺陷的種類和性質(zhì)。
判斷時(shí)要注意各個(gè)測(cè)試剖面的聲速和波幅及PSD值,特別是在判斷整個(gè)斷面的層狀缺陷(斷樁)時(shí)更要慎重。對(duì)于層狀缺陷,必須是三(3根聲測(cè)管)或六(4根聲測(cè)管)個(gè)測(cè)試剖面都是層狀缺陷才行。有時(shí)附著在聲測(cè)管上的泥團(tuán)會(huì)使二個(gè)測(cè)試剖面或三個(gè)剖面測(cè)值低,但并不是整個(gè)斷面的缺陷,通過(guò)斜測(cè)與扇形掃測(cè)試可進(jìn)一步得以判斷。
7.缺陷性質(zhì)與聲學(xué)參數(shù)的關(guān)系
1)沉渣: 沉渣是松散介質(zhì),其本身聲速很低(2 500 m/s以下),對(duì)聲波的衰減也較明顯,如遇到樁底沉渣,檢測(cè)時(shí)聲速和波幅均劇烈下降。2)泥團(tuán): 聲速與波幅均下降,但下降多少則視缺陷情況而定。如果是局部的泥團(tuán),并未包裹聲測(cè)管,則下降的程度并不大;如果泥團(tuán)包裹聲測(cè)管,聲速與波幅值明顯下降,特別是波幅的下降較為明顯。一根聲測(cè)管被泥團(tuán)包裹(如三根聲管影響兩個(gè)測(cè)試剖面、六根聲管就影響三個(gè)測(cè)試剖面),通過(guò)斜測(cè)與扇形掃測(cè)可以分辨缺陷程度和位置。3)混凝土離析: 粗骨料多的地方,由于粗骨料本身聲速高,往往造成該部位聲速測(cè)值并不低,而只有波幅偏低;但由于粗骨料的聲學(xué)界面多,對(duì)聲波的反射、散射加劇,接收信號(hào)削弱,于是波幅下降。有時(shí)砂漿多的地方而粗骨料少,所測(cè)得聲速值偏低,但波幅測(cè)值不下降,有時(shí)還會(huì)高于附近測(cè)值,所以對(duì)樁的判定時(shí)要以聲速和波幅兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行綜合的分析判斷,必要時(shí)結(jié)合PSD值進(jìn)行分析。
8.樁身完整性評(píng)價(jià)
根據(jù)測(cè)試和判斷的結(jié)果,對(duì)所測(cè)樁的完整性、缺陷和處理意見進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)。結(jié)合《公路工程基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)規(guī)程》,本項(xiàng)目基樁超聲波檢測(cè)評(píng)價(jià)表如表1所示。
對(duì)所測(cè)基樁的完整性、缺陷和處理進(jìn)行評(píng)價(jià),主要是對(duì)樁如何處理,需要考慮到許多方面,例如,樁的類型: 是摩擦樁還是端承樁;受荷情況: 是單樁還是群樁;缺陷出現(xiàn)的部位: 樁頂、樁中部還是樁底等。所以,對(duì)基樁完整性判定和處理意見方面要慎重。
表1 樁身完整性類別判定表
類型 缺陷 曲線特征 完整性評(píng)定結(jié)果
Ⅰ 無(wú)缺陷 各聲測(cè)剖面的聲學(xué)參數(shù)均無(wú)異常,無(wú)聲速、波幅低于臨界值,波形正常 完整,合格
Ⅱ 局部小缺陷 某一聲測(cè)剖面?zhèn)€別點(diǎn)的聲學(xué)參數(shù)出異常,無(wú)聲速低于臨界值,波形基本正常 基本完整
Ⅲ 局部嚴(yán)重缺陷 某一聲測(cè)剖面連續(xù)多個(gè)測(cè)點(diǎn)或某一深度樁截面處的聲速、波幅值低于臨界值,PSD值變大,波形畸變 不合格
Ⅳ 斷樁等嚴(yán)重缺陷 某一聲測(cè)剖面連續(xù)多個(gè)測(cè)點(diǎn)或某一深度樁截處的聲速、波幅值低于臨界值,PSD值突變,波形畸變 不合格,報(bào)廢
9.工程檢測(cè)實(shí)例
例一: 某嵌巖樁身長(zhǎng)19.00 m,經(jīng)超聲波檢測(cè)、復(fù)測(cè)確定該樁存在局部缺陷,從樁頂以下AB 剖面4.25 m處,BC剖面3.50 m處,AC剖面2.75 m ~3.50 m均出現(xiàn)聲速和波幅低于臨界值,根據(jù)樁身完整性評(píng)價(jià)表故判該樁為II類樁。
例二: 某嵌巖樁樁身長(zhǎng)17.50 m,經(jīng)超聲波檢測(cè)、該樁存在嚴(yán)重缺陷,從樁頂以下AB 剖面16.00 m~17.50 m 處,BC剖面16.00 m ~17.50 m處,AC剖面15.75 m~17.50 m其聲速值和波幅值低于臨界值,PSD值變大,波形畸變。根據(jù)樁身完整性評(píng)價(jià)表故判該樁為III類樁,見圖1。
該樁經(jīng)取芯驗(yàn)證,從樁頂?shù)?6.00 m處樁身混凝土膠結(jié)一般,16.00 m到樁底混凝土離析,為不合格樁。
例三: 某嵌巖樁樁身長(zhǎng)21.00 m,經(jīng)超聲波檢測(cè)、該樁樁身較完整,從樁頂以下AB剖面0.00 ~21.00 m處,BC剖面0.00 ~21.00 m 處,AC剖面0.00~21.00 m其聲速值和波幅值均正常,根據(jù)樁身完整性評(píng)價(jià)表故判該樁為I類樁,見圖2。
該樁經(jīng)取芯驗(yàn)證從樁頂?shù)綐兜啄z結(jié)完整,為合格樁。
10.結(jié)束語(yǔ)
基樁超聲波檢測(cè)技術(shù)性很強(qiáng)的工作,不但要求有理論基礎(chǔ),還要依靠實(shí)際經(jīng)驗(yàn)對(duì)超聲波檢測(cè)技術(shù)的在工程上的應(yīng)用進(jìn)行分析、總結(jié)。
參考文獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】超聲波ct技術(shù);橋梁樁基;檢測(cè);應(yīng)用
引言
在建設(shè)橋梁的過(guò)程當(dāng)中,一般都采用鋼筋砼灌柱樁基礎(chǔ),這樣的結(jié)構(gòu)往往由于施工出現(xiàn)瑕疵而影響這個(gè)橋梁的整體安全。因此,橋梁基礎(chǔ)的質(zhì)量安全問(wèn)題也就成為檢測(cè)環(huán)節(jié)當(dāng)中的重中之重。然而以往的檢測(cè)方法往往要求對(duì)橋梁的主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行取樣,這多少都會(huì)影響橋梁的整體性以及一致性。而超聲波ct技術(shù)則完全不用擔(dān)心影響橋梁的美觀性,也不用通過(guò)對(duì)橋梁進(jìn)行取樣,簡(jiǎn)單的操作,高精度的測(cè)量,檢測(cè)結(jié)果的清晰使現(xiàn)在我們對(duì)于橋梁的檢驗(yàn)程度越來(lái)越高。
1 超聲波ct技術(shù)的檢測(cè)方法
超聲波ct的檢測(cè)主要是在橋梁樁基澆注的過(guò)程當(dāng)中,檢測(cè)人員會(huì)沿著樁軸的外側(cè)放置一些用于檢測(cè)數(shù)據(jù)的聲測(cè)管,這種聲測(cè)管可以對(duì)于橋梁樁基內(nèi)部的缺陷進(jìn)行探測(cè),探測(cè)的方法主要有兩種,分別為對(duì)測(cè)法和斜測(cè)法。當(dāng)檢測(cè)人員接收到聲測(cè)管發(fā)出的信號(hào)之后,會(huì)根據(jù)這些信號(hào)編輯成衡量樁基構(gòu)造的參數(shù),然后根據(jù)這些參數(shù)的統(tǒng)計(jì)與分析,就可以確定缺陷發(fā)生的大致范圍,最后通過(guò)精確的定位得出發(fā)生缺陷的具置。當(dāng)然這種測(cè)試方法有一定的局限性,測(cè)試結(jié)果只能確定缺陷的大致范圍,對(duì)于缺陷的具體情況比如缺陷的大小,分布范圍無(wú)法做出精準(zhǔn)的測(cè)算。這樣的結(jié)果可能對(duì)于以后的檢修工作產(chǎn)生一定的困難。因此,在運(yùn)用超聲波ct技術(shù)的同時(shí)會(huì)適當(dāng)?shù)募尤胍恍┏上駸o(wú)損技術(shù),這樣就可以解決上述未曾解決的對(duì)于缺陷大小,分布情況的問(wèn)題了。這種高端的技術(shù)不僅可以得出精確的檢測(cè)結(jié)果,同時(shí)對(duì)于樁基內(nèi)部的情況也可以做出清晰的圖像以供參考。
2 超聲波成像技術(shù)應(yīng)用樁基檢測(cè)的原因
超聲波ct技術(shù)原用于醫(yī)院的診斷當(dāng)中,而正是因?yàn)樵卺t(yī)學(xué)診斷當(dāng)中的廣泛引用,提高了超聲波ct技術(shù)的重視。這種技術(shù)是以提高射線理論的旅行實(shí)踐來(lái)延遲借助古典radon的變化實(shí)現(xiàn)反演。而后來(lái)又發(fā)展出通過(guò)波動(dòng)方程為基礎(chǔ)的層析成像方法,這種方法主要應(yīng)用于固體介質(zhì)的檢測(cè),目前針對(duì)煤炭資源的開采,石油的發(fā)掘以及對(duì)于各地地質(zhì)的勘探,并且得到了廣泛的應(yīng)用。由于這種方法能夠清晰的識(shí)別缺陷,同時(shí)還具備較高的分辨率,因此對(duì)于橋梁樁基的檢測(cè)也有較高的效用。對(duì)于樁基的檢測(cè)主要有樁基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定以及承載能力,同時(shí)還可以檢測(cè)出疏密程度,空洞,夾泥等現(xiàn)象。
3 超聲波ct技術(shù)的工作步驟
超聲波ct技術(shù)主要包括對(duì)于數(shù)據(jù)的采集,對(duì)于數(shù)據(jù)的處理以及結(jié)果的研究這三個(gè)階段。在這三個(gè)階段當(dāng)中,最關(guān)鍵的就是對(duì)數(shù)據(jù)的處理,數(shù)據(jù)處理主要包括以下步驟,第一進(jìn)行模型的建立以及參數(shù)化,第二對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行正演計(jì)算,第三部進(jìn)行反演以及圖像的重建,第四步對(duì)反演的結(jié)果進(jìn)行分析。而在這些步驟當(dāng)中正演的計(jì)算以及對(duì)于反演圖像的分析是最重要的。下面主要介紹其中最重要的正演計(jì)算過(guò)程。
根據(jù)彈性波波傳播理論以及ct技術(shù)的不同,超聲波技術(shù)可分為大致的兩類,第一種就是波動(dòng)方程層析,這種方法是在波動(dòng)方程上將微分波場(chǎng)進(jìn)行反投影,同時(shí)根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本規(guī)律對(duì)層析成像的投影進(jìn)行計(jì)算,這種方式計(jì)算的過(guò)程較為簡(jiǎn)單,操作方便,但是精度相對(duì)較低。第二種方法就是射線理論層析成像。這種方法忽略了地震波動(dòng)力學(xué)的特征,是在射線路徑上將橋梁的內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行反投影,然后同樣根據(jù)動(dòng)力學(xué)的特征以及層析成像技術(shù)對(duì)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算。這種方式的操作較為繁瑣,需要耗費(fèi)大量的實(shí)踐,但是精度較高。而對(duì)成像投影的計(jì)算方法還有很多種,例如打靶法,近似彎曲法以及彎曲法等等,這些方法也都在不斷的探索當(dāng)中,相信在逐漸的進(jìn)展中會(huì)取得不錯(cuò)的效果。
4 對(duì)于成像結(jié)果的數(shù)據(jù)處理
超聲波ct技術(shù)對(duì)樁基檢測(cè)之后,儀器會(huì)顯示多種圖像的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)能夠真實(shí)的反映出砼結(jié)構(gòu)內(nèi)部的實(shí)際情況,要解讀這些數(shù)據(jù),一般要采用一個(gè)超聲波層析成像軟件的系統(tǒng),這種系統(tǒng)是利用vb語(yǔ)言開發(fā)的,它的系統(tǒng)核心主要完成對(duì)圖像的正反演數(shù)據(jù)的處
理。在對(duì)正反演數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過(guò)程當(dāng)中,主要有四種層析反演方法,分別是最小二乘共軛梯度,代數(shù)重建方法,奇異值分解方法以及l(fā)sqr方法。使用該系統(tǒng)可以根據(jù)使用者所選的反演算法進(jìn)行層析圖像的數(shù)據(jù)處理。而這些選擇只需要在系統(tǒng)的主界面上就可以輸入。
5 超聲波技術(shù)的發(fā)展前景
由于超聲波技術(shù)在橋梁樁基的檢測(cè)中不僅對(duì)樁基沒有損傷,而且檢測(cè)效率較高,方法較為簡(jiǎn)便,能夠直觀的看到檢測(cè)結(jié)果,因此超聲波檢測(cè)技術(shù)在以后的檢測(cè)技術(shù)手段中必然占有很高的地位。
首先超聲波技術(shù)會(huì)逐步應(yīng)用到三維層析成像。普通的層析成像是將立體的檢測(cè)對(duì)象分解成為二維的薄片,然后對(duì)很多的二維薄片進(jìn)行缺陷分析,這種方法不僅耗時(shí)耗力,同時(shí)檢測(cè)結(jié)果容易出錯(cuò)。相反,三維層析成像不僅可以直觀的反映出檢測(cè)對(duì)象的缺陷分布,同時(shí)加入超聲波技術(shù),還可以極大的降低內(nèi)存的消耗以及cpu的占用情況,同時(shí)三維層析成像加入超聲技術(shù),還可以降低正反演的計(jì)算過(guò)程,計(jì)算過(guò)程也降低了很多。因此,這種技術(shù)在以后的探測(cè)領(lǐng)域必將得到很好的發(fā)展前景。其次就是多參量層析成像方向。以往的聲波層析技術(shù)知識(shí)根據(jù)單一的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行反演單一的物理量,同時(shí)各個(gè)物理量之間聯(lián)系萬(wàn)千,如果想確定每個(gè)物理量的準(zhǔn)確值,難度很大。而如果將多參數(shù)同步反演加入超聲波的成像研究方法,就可以實(shí)現(xiàn)多種參數(shù)同時(shí)求解。而這種反演方法對(duì)于多參數(shù)的多分量的分析無(wú)疑是最佳的辦法。最后就是基于波動(dòng)方程的層析成像。基于射線理論,在橋梁樁基中的層析成像方法由于具有較高的信噪比,傳播方式單一,具有一定的局限性,而如果波動(dòng)方程的層析成像應(yīng)用超聲波技術(shù),會(huì)克服以上的缺陷,同時(shí)超聲波技術(shù)還可以提取樁基中的全部信息,這比僅僅利用射線跟蹤層析成像更能直觀的反映其中的結(jié)構(gòu)內(nèi)容,因此也必將成為未來(lái)層析成像的重點(diǎn)發(fā)展方向。
6 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)上述的分析我們可以得知,超聲波ct技術(shù)應(yīng)用于橋梁樁基的檢測(cè),具有較高的分辨率,反映情況真實(shí)準(zhǔn)確,并且具有很好的靈敏度,特別是對(duì)于缺陷的定位具有其他方法不可比及的精度。然而這種方法也有它的缺點(diǎn),成本高,一些小的工程很難想象應(yīng)用這種檢測(cè)方法,因此如何降低成本,更加完善超聲波ct檢測(cè)技術(shù)的系統(tǒng)功能成為我們需要開展的重要課題。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵字:橋梁無(wú)損檢測(cè);檢測(cè)技術(shù);發(fā)展?fàn)顩r
社會(huì)的進(jìn)步與科技的發(fā)展推動(dòng)了橋梁建造技術(shù)的發(fā)展,橋梁的建設(shè)規(guī)模也因此越來(lái)越大,建設(shè)成本也越來(lái)越高,隨之而來(lái)的是橋梁的安全性能問(wèn)題。為了使橋梁能在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中不出現(xiàn)安全事故,需要對(duì)橋梁的整體結(jié)構(gòu)和局部構(gòu)件進(jìn)行檢測(cè)。近年來(lái),檢測(cè)技術(shù)得到很大發(fā)展,傳統(tǒng)的破損檢測(cè)和人工檢測(cè)雖有其局限性,但也得到了很大發(fā)展,同時(shí)無(wú)損檢測(cè)因其優(yōu)勢(shì)逐漸興起。
橋梁無(wú)損檢測(cè)是指在不破壞橋梁結(jié)構(gòu)和性能的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)橋梁使用過(guò)程中的某些物理參數(shù)進(jìn)行測(cè)定,以此來(lái)判定橋梁結(jié)構(gòu)與構(gòu)件性能的一種檢測(cè)方法。它是由多種學(xué)科綜合應(yīng)用而形成的高科技檢測(cè)技術(shù),其理論基礎(chǔ)是運(yùn)用物理學(xué)和材料學(xué),其檢測(cè)手段與設(shè)備依賴于計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代電子技術(shù)。對(duì)橋梁進(jìn)行無(wú)損檢測(cè),可以確定橋梁的受損情況,并估定橋梁的耐久性和穩(wěn)定性以及承載能力,為橋梁的維修與管理決策提供依據(jù)。
一、橋梁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀
由于在工程實(shí)踐中運(yùn)用較多,傳統(tǒng)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)獲得了較快發(fā)展。目前存在傳統(tǒng)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)有紅外檢測(cè)、Y射線和x射線檢測(cè)和超聲波檢測(cè)等十多種之多,其中的大部分只具有局部檢測(cè)功能。傳統(tǒng)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在工程實(shí)踐中還存在一定的局限性:超聲波檢測(cè)在鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)中有一定優(yōu)勢(shì),但對(duì)混凝土材料的檢測(cè)精度不高,且設(shè)備較貴;Y射線和x射線檢測(cè)對(duì)環(huán)境要求較高,只能檢測(cè)一定厚度的混凝土,因其具有放射性,對(duì)環(huán)境和人體的危害較大;紅外檢測(cè)可進(jìn)行遠(yuǎn)距離檢測(cè),但對(duì)交通運(yùn)行有影響且成本較高。另外,傳統(tǒng)的無(wú)損檢測(cè)因?yàn)槠渚植繖z測(cè)的限制,一般需要管理人員進(jìn)行地毯式搜索,相當(dāng)費(fèi)時(shí),且可靠性不高;但對(duì)于中小型橋梁而言,傳統(tǒng)的檢測(cè)方式依然是一種比較合適的檢測(cè)方法。
二、橋梁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
在橋梁檢測(cè)中無(wú)損檢測(cè)技術(shù)運(yùn)用十分廣泛。隨著我國(guó)橋梁建設(shè)的規(guī)模和數(shù)量都不斷加大,橋梁在社會(huì)生活中的作用也不斷加大,人們對(duì)橋梁的安全性能,無(wú)論是建造中還是建造后使用的安全,都給與了很高的重視。尤其是近年來(lái),在我國(guó)建造一些大型橋梁建筑,由于在國(guó)際上都具有很大的影響力,橋梁的安全性能也因此獲得社會(huì)的更多關(guān)注。以杭州灣跨海大橋?yàn)槔?,它全長(zhǎng)36km,是世界上最長(zhǎng)的跨海大橋,由于自然環(huán)境惡劣,臺(tái)風(fēng)多,水流急,潮差大,使得橋體下部受到腐蝕作用大,安全隱患多。因此,國(guó)家對(duì)于橋梁檢測(cè)的新技術(shù)開發(fā)給與大力支持。許多大學(xué)和研究院所投入了大量人力和財(cái)力進(jìn)行橋梁實(shí)時(shí)監(jiān)控和檢測(cè)的研究,使得橋梁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)得到了很大的發(fā)展。
1、橋梁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展將更多借助于其它學(xué)科
隨著無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在橋梁檢測(cè)運(yùn)用不斷擴(kuò)大,而橋梁檢測(cè)由于橋梁規(guī)模的擴(kuò)大導(dǎo)致的問(wèn)題將會(huì)對(duì)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)提出更高要求。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)作為一門多學(xué)科交叉形成的應(yīng)用型技術(shù),其形成過(guò)程借助于其它基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展,因此其發(fā)展過(guò)程必定要從其它基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展中汲取成果。同時(shí),隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,學(xué)科之間的相互融合也將不斷加深,高新技術(shù)的發(fā)展也不可避免地借助于其它學(xué)科取得的成果。因此,橋梁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)將會(huì)不斷借鑒其它基礎(chǔ)學(xué)科的理論成果來(lái)實(shí)現(xiàn)自身發(fā)展,以滿足橋梁檢測(cè)的發(fā)展要求。另外,無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的研究過(guò)程中會(huì)更注重理論和實(shí)踐的結(jié)合,從工程實(shí)踐中獲得理論研究方法。
2、橋梁無(wú)損檢測(cè)的檢測(cè)手段趨于智能化
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)的應(yīng)用和檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展,無(wú)損檢測(cè)技術(shù)已發(fā)展到一個(gè)新的階段。高靈敏度傳感系統(tǒng)在檢測(cè)技術(shù)上的運(yùn)用,使無(wú)損檢測(cè)技術(shù)向著智能化方向發(fā)展,檢測(cè)設(shè)備也朝著集約化、一體化方向前進(jìn)。例如,AMX全自動(dòng)智能化中央控制系統(tǒng),集眾多功能于一身,使用方便快捷,只需通過(guò)液晶屏幕的觸摸,就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣化設(shè)備的控制,完成遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)檢測(cè)。又例如,在杭州灣跨海大橋的檢測(cè)中,采用的是德國(guó)梯形陽(yáng)極的方法,對(duì)混凝土中的氯離子進(jìn)行長(zhǎng)期的檢測(cè)評(píng)估,以估計(jì)橋梁的耐久性能。
目前,現(xiàn)代傳感技術(shù)和無(wú)線遙感技術(shù)的發(fā)展為我國(guó)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展提供了新的思路,無(wú)線遙感技術(shù)能夠記錄信息并傳輸數(shù)據(jù),同時(shí)可以結(jié)合無(wú)線傳感技術(shù)將所采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街付ǖ攸c(diǎn),完成橋梁監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。因此,為了智能化的橋梁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在可以納入到現(xiàn)代橋梁管理系統(tǒng)中,使橋梁管理系統(tǒng)更加完善,研究人員需要對(duì)這兩種技術(shù)做更多研究。
三、橋梁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的有效運(yùn)用建議
由于歷史原因和使用管理原因,目前在我國(guó)有很多混凝土路橋需要結(jié)構(gòu)診治工作,而從整體上提高橋梁的質(zhì)量和耐久性能在技術(shù)上存在諸多難題,因此不可能重建。為了提高橋梁的使用壽命,確保橋梁在使用過(guò)程中的安全,橋梁的使用管理與檢測(cè)便成為最佳方式。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)作為一種綜合的高新技術(shù)在橋梁檢測(cè)中顯示了其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),但因?yàn)闊o(wú)損檢測(cè)技術(shù)在我國(guó)工程實(shí)踐中運(yùn)用并不多,同時(shí)遇到了諸多困難。因此,對(duì)于無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用還需做更多的研究。本文針對(duì)實(shí)踐中的問(wèn)題提出以下建議,旨在加快橋梁無(wú)損檢測(cè)在工程實(shí)踐中的發(fā)展。
第一:加快無(wú)損檢測(cè)技術(shù)理論向?qū)嵺`應(yīng)用的轉(zhuǎn)化研究。理論是實(shí)踐的先導(dǎo),只有將理論上的技術(shù)變?yōu)閷?shí)踐上的硬件物質(zhì),理論才能夠?yàn)閷?shí)踐服務(wù)。目前,部分高校和科研院所的檢測(cè)技術(shù)研究人員進(jìn)行了大量的理論研究,對(duì)無(wú)損檢測(cè)提出了一些先進(jìn)的理論方法與技術(shù),能有效地提高無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在橋梁檢測(cè)中的利用效率。然而,理論與實(shí)踐卻缺乏一條溝通的橋梁,使得大量的研究超前于實(shí)際運(yùn)用,并不能在實(shí)踐中運(yùn)用。因此,為了突破無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在實(shí)踐中遇到的困難,需要加快理論向?qū)嵺`的轉(zhuǎn)化,為此研究人們需要付出更多努力。
第二:加強(qiáng)橋梁檢測(cè)人員的素質(zhì)建設(shè)。橋梁檢測(cè)由于其復(fù)雜性包含著檢測(cè)準(zhǔn)備、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和檢測(cè)數(shù)據(jù)分析等諸多內(nèi)容,對(duì)檢測(cè)人員的素質(zhì)有較高要求。為提高我國(guó)橋梁檢測(cè)技術(shù)的水平,需要不斷對(duì)檢測(cè)行業(yè)人員進(jìn)行素質(zhì)教育,提高他們的檢測(cè)能力,使他們逐漸走向規(guī)范化,以符合橋梁檢測(cè)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí),橋梁檢測(cè)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)技術(shù)升級(jí)等實(shí)際情況進(jìn)行更新,使我國(guó)的橋梁檢測(cè)走向更高層次,為橋梁的安全使用做出強(qiáng)有力保障。
【關(guān)鍵詞】:橋梁樁基檢測(cè)
0 前 言
為了更好的研究橋梁樁基施工與檢測(cè)技術(shù), 文章將此分為兩部分來(lái)進(jìn)行具體的實(shí)例研究。在第一個(gè)問(wèn)題中將研究青藏鐵路不凍泉特大橋樁基施工, 并對(duì)此進(jìn)行總結(jié)和經(jīng)驗(yàn)分析; 在第二部分中將以重陽(yáng)水庫(kù)大橋樁基檢測(cè)技術(shù)為例來(lái)進(jìn)行分析, 它將以超聲波透射法作為重點(diǎn)的檢測(cè)技術(shù)來(lái)進(jìn)行介紹。
1xx大橋樁基施工研究
1、1xx特大橋建設(shè)背景
作為重點(diǎn)建設(shè)工程的xx大橋, 地理位置位于xx山南側(cè), 海拔高度為 4 600 m, 中心里程為DK1006+ 822 , 共 90跨 32 m, 大橋總長(zhǎng)為 2 955 m, 設(shè)計(jì)為1 25 m 鉆孔樁基礎(chǔ), 樁長(zhǎng)為 18m ~ 30 m, 樁總長(zhǎng)為 6 588m。它的地表構(gòu)成主要為沖擊中砂、角礫、碎石, 細(xì)沙等。
12xx大橋樁基施工總述
在工程中面臨的首要問(wèn)題是凍土問(wèn)題, 隨著全球氣候變暖, 凍土層逐漸變薄, 為了解決好凍土層變薄這一現(xiàn)象,選用了旋挖鉆機(jī)與沖擊鉆機(jī)配合的方式進(jìn)行工作, 并用了兩個(gè)半月完成了任務(wù)。旋挖鉆機(jī)的使用最大特點(diǎn)是一定要對(duì)埋入的鋼護(hù)筒的周圍進(jìn)行填埋, 在外部涂上瀝青。在使用沖擊鉆前, 要先在凍土層上放上枕木架, 然后將鉆機(jī)放在上面, 可以平衡鉆孔在凍土上的影響。打鉆時(shí),可能產(chǎn)生振幅波動(dòng)對(duì)周圍凍土產(chǎn)生坍塌, 這時(shí)要灌入混凝土固定凍土層。在鉆孔時(shí), 要時(shí)常松動(dòng)繩索, 不僅可以預(yù)防沖擊鉆打空錘, 也可以使鉆頭更快地接觸更深處地質(zhì)層。檢測(cè)土壤信息, 記錄好鉆孔時(shí)的繩索的收降情況, 時(shí)常聽聞鉆孔的聲音大小, 判斷鉆孔的沖擊狀況來(lái)決定繩索的收降長(zhǎng)度。
為了保護(hù)凍土結(jié)構(gòu)和原生態(tài), 要按要求用凈化機(jī)對(duì)泥漿進(jìn)行過(guò)濾處理, 將其分離出來(lái)的廢棄物進(jìn)行適當(dāng)處理。在打孔的工作完成后, 要對(duì)孔深、孔的大小、孔的質(zhì)量進(jìn)行詳細(xì)的檢測(cè), 不合格的要進(jìn)行改造。清潔樁孔的方法是在孔干透后, 用泵吸干孔中的漿和碎石砂, 直到干凈為止。
施工中灌注混凝土?xí)r, 要先設(shè)好孔內(nèi)的導(dǎo)管, 做到管內(nèi)密不透風(fēng)和滲水, 灌注時(shí)還要用泵抽干泥漿, 防止泥漿流出, 對(duì)于抽出的泥漿也要送到渣場(chǎng)進(jìn)行再利用。每天的灌注時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng), 基本都保持在合理的時(shí)間內(nèi)即可。
在開工前, 要先將已有的混凝土用運(yùn)輸車提前運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng), 由于混凝土使用前要對(duì)使用數(shù)量進(jìn)行估測(cè), 而往往估測(cè)的混凝土數(shù)量與實(shí)際使用量會(huì)有一定的誤差, 為了防止這樣的問(wèn)題出現(xiàn), 要提前做好準(zhǔn)備, 對(duì)于不夠的要及時(shí)補(bǔ)貨。在對(duì)灌注的地點(diǎn)選擇上有時(shí)也會(huì)有偏差, 所以需要長(zhǎng)時(shí)間的檢測(cè), 一般溫度在 2℃ ~ 5℃ 以內(nèi)最為適合。
因?yàn)閤x橋施工任務(wù)緊、工期短、要求工程在2002年底前完成任務(wù), 而鉆孔的時(shí)間只有三分之一, 所以技術(shù)人員不僅要將工作器具、地質(zhì)情況、天氣情況和工作進(jìn)度考慮到, 也要對(duì)可能出現(xiàn)的重大問(wèn)題做出預(yù)測(cè)和應(yīng)急方案。工程計(jì)劃用兩個(gè)半月的時(shí)間完成鉆孔樁, 三個(gè)月的時(shí)間完成鉆孔。
xx大橋樁基施工的過(guò)程合理有序, 建造過(guò)程良好, 完成了預(yù)定的目標(biāo), 用了很短的時(shí)間就完成了所有的樁基工程。樁基的檢測(cè)結(jié)果全部為優(yōu)秀。xx大橋的樁基施工特點(diǎn)是在凍土層上完成了施工, 并且沒有破壞任何凍土結(jié)構(gòu), 在施工中沒有出現(xiàn)過(guò)塌方和土層下陷的情況, 同時(shí)又積累了混凝土新的施工經(jīng)驗(yàn),并引入了現(xiàn)代高科技技術(shù), 是優(yōu)秀的橋梁樁基施工典型案例, 它的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)是值得借鑒和推廣的。
2 xx水庫(kù)大橋樁基檢測(cè)技術(shù)研究
2 1xx水庫(kù)大橋建設(shè)背景
xx水庫(kù)大橋位于河南省南陽(yáng)市重陽(yáng)水庫(kù)上, 橋?qū)?33m, 全長(zhǎng) 664596 m。橋底的地質(zhì)是由淤泥、卵石、細(xì)砂巖, 細(xì)沙淤泥等組成, 因?yàn)榇髽驑痘鶎匐[蔽工程, 其技術(shù)含量高, 工程復(fù)雜, 為了保證大橋樁基的安全和質(zhì)量, 技術(shù)人員將會(huì)進(jìn)行嚴(yán)密的觀測(cè)。
22大橋樁基的檢測(cè)技術(shù)研究總述
在橋梁樁基檢測(cè)中, 超聲波透射法是最被普遍使用的,它不僅有超聲波的穿透技術(shù), 而且是目前最先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)。它采集的樁基信息不僅豐富, 而且對(duì)大橋的檢測(cè)密度也高于應(yīng)力反射波法。而應(yīng)力反射波法檢測(cè)深度只到灌注樁的上端。
超聲波透射技術(shù)是利用聲波的傳播技術(shù)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)的,當(dāng)把發(fā)射探頭裝置放入聲管中, 信號(hào)接收器就會(huì)將聲波轉(zhuǎn)換成資料進(jìn)行收集和分析, 再通過(guò)電腦技術(shù)的幫助對(duì)其帶回的資料加以研究和總結(jié), 這樣就對(duì)大橋內(nèi)部的結(jié)構(gòu)缺陷、建筑變形等有了很好的參考資料。
施工人員要將數(shù)根聲測(cè)管埋入大橋樁基的外側(cè), 根據(jù)資料參考, 大橋外側(cè)的瑕疵率較高, 將聲測(cè)管的資料收回時(shí)就可以得到較全面的大橋瑕疵的分析資料。聲測(cè)管的外部采用無(wú)縫鋼管的材質(zhì), 它不僅質(zhì)量過(guò)硬,對(duì)于高溫、腐蝕都有其極好的預(yù)防性。在對(duì)聲測(cè)管進(jìn)行水泥澆灌時(shí), 它不僅可以承受沖擊力度, 也與水泥的粘合性效果極好。聲測(cè)管可以承受環(huán)境因素與人為因素而產(chǎn)生的收縮變化, 它與水泥之間也不會(huì)產(chǎn)生裂紋和斷開, 從而對(duì)檢測(cè)不會(huì)產(chǎn)生影響。
在第一次的測(cè)量應(yīng)采用粗測(cè), 每收集到一定的信息后,換能器將下降一定距離, 如出現(xiàn)了異常情況需要采用細(xì)測(cè)方法。在檢測(cè)的過(guò)程中, 先要將檢測(cè)儀的零件進(jìn)行組裝和系統(tǒng)設(shè)置, 對(duì)聲波和波幅的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄, 再通過(guò)電腦軟件進(jìn)行研究和分析, 計(jì)算出最后的聲速、波幅曲線及 PSD資料。
最后的判定結(jié)果以聲速范圍值、波幅范圍值以及 PSD的綜合結(jié)果為依據(jù)。在重陽(yáng)水庫(kù)橋樁基的檢測(cè)中, 采用超聲波透射法檢測(cè)時(shí), 已查出有質(zhì)量問(wèn)題的就有十幾根之多,這些都是可以進(jìn)行修補(bǔ)的, 修補(bǔ)之后選用鉆芯的方法進(jìn)行再次的測(cè)試, 并對(duì)其進(jìn)行壓漿施工。
用超聲波檢測(cè)樁基的鋼筋水泥的壓強(qiáng), 是會(huì)產(chǎn)生一定誤差的。因?yàn)槁曀贉y(cè)量出混凝土的強(qiáng)度是有很大困難的。在!建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范∀和!超聲法檢測(cè)混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程∀中都有對(duì)超聲波檢測(cè)樁基的記錄, 雖然只是作為一個(gè)參考資料, 但也是一次很好的經(jīng)驗(yàn)積累。
大橋樁基檢測(cè)的研究是隨著時(shí)代進(jìn)步發(fā)展的產(chǎn)物, 現(xiàn)代化的檢測(cè)方法可以更好的對(duì)有缺陷的橋梁樁基進(jìn)行加固和維修。超聲波透射法不僅檢測(cè)花費(fèi)小、實(shí)用性高, 測(cè)算結(jié)果準(zhǔn)確, 同時(shí)也是業(yè)內(nèi)人士推薦的方法。在大量的橋梁樁基試驗(yàn)中, 總結(jié)了很多寶貴的經(jīng)驗(yàn), 在這里不僅要感謝那些戰(zhàn)斗在第一線的施工人員們, 也要把他們的寶貴經(jīng)驗(yàn)更好的傳承下去。
關(guān)鍵詞:公路橋梁;無(wú)損檢測(cè)技術(shù);發(fā)展趨勢(shì)
Abstract: This paper combine with practical construction experience, summarized nondestructive testing of highway bridges, and predicted for the future development trend.Key words: roads and bridges; NDT technology; development trends
中圖分類號(hào):TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A文章編號(hào):2095-2104(2012)
本文對(duì)當(dāng)前橋梁檢測(cè)技術(shù)中的混凝土強(qiáng)度檢測(cè)、基樁質(zhì)量檢測(cè)、混凝土鋼筋銹蝕檢測(cè)、橋梁靜荷載試驗(yàn)檢測(cè)四部分無(wú)損檢測(cè)方法進(jìn)行了概括性的現(xiàn)狀分析,然而實(shí)際應(yīng)用工作中還有更多的可研究?jī)?nèi)容和技術(shù)難題需要解決,總之,橋梁檢測(cè)是集合多項(xiàng)專業(yè)技術(shù)的檢測(cè)領(lǐng)域,它包含橋梁設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、材料試驗(yàn)等各方面的知識(shí),建議對(duì)該相關(guān)領(lǐng)域的檢測(cè)技術(shù)工作進(jìn)行更全面更系統(tǒng)更深入的研究,對(duì)關(guān)鍵技術(shù)不斷積累總結(jié),讓其發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
1 基樁質(zhì)量檢測(cè)
基樁基礎(chǔ)已經(jīng)成為我國(guó)工程建設(shè)的重要基礎(chǔ)形式,為了保證樁基礎(chǔ)的質(zhì)量安全可靠,隱蔽性工程的檢測(cè)技術(shù)水平也就至關(guān)重要。但是,樁基的檢測(cè)又是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,無(wú)論在理論中還是實(shí)踐中均存在很多問(wèn)題尚在進(jìn)一步研究過(guò)程中,傳統(tǒng)的靜荷載又需花費(fèi)大量的時(shí)間和費(fèi)用。在此,僅就基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)中聲波透射法、低應(yīng)變法、高應(yīng)變法三種主要方法進(jìn)行分析比較。
2.1 檢測(cè)原理
聲波透射法(CSL):以能量脈沖的方式沿樁身橫向傳播的波動(dòng)來(lái)檢測(cè)樁身完整性。低應(yīng)變法(LST):利用低能量的激振力產(chǎn)生縱向振動(dòng)或沿樁身縱向傳播的波動(dòng)檢測(cè)樁身完整性,包括反射波法和振動(dòng)法。高應(yīng)變法(HST):利用高能量的沖擊力產(chǎn)生沿樁身縱向傳播的波動(dòng)檢測(cè)基樁承載力和樁身完整性??煞譃閯P司法和實(shí)測(cè)曲線擬合法。
2.2 技術(shù)分析
首先,聲波透射法適用于大直徑灌注樁,目前許多國(guó)家對(duì)基樁質(zhì)量檢測(cè)采用了這種方法。它的設(shè)備使用性能、參數(shù)也得到了不斷提高和改善,數(shù)據(jù)分析軟件功能研發(fā)也得到了極快地發(fā)展。但制約它被國(guó)
內(nèi)廣泛應(yīng)用的因素是在檢測(cè)前需預(yù)埋聲測(cè)管,且因準(zhǔn)備工作繁鎖檢測(cè)數(shù)量不宜過(guò)多,無(wú)法檢測(cè)基樁承載力。低應(yīng)變法雖然目前尚只提供樁身完整性檢測(cè)指標(biāo),但它操作簡(jiǎn)單,易學(xué)易用,可經(jīng)濟(jì)、快速、大范圍、無(wú)損的普檢,在公路工程中得以充分地利用。但它的缺點(diǎn)則是檢測(cè)定性分析,難以達(dá)到定量化,且存在一定程度的誤判和不確定性,承載力檢測(cè)尚處于不斷完善和研究階段。高應(yīng)變法則是以節(jié)省人力、物力、財(cái)力為目標(biāo)的快速檢測(cè)樁基質(zhì)量方法,雖然它可檢測(cè)完整性和承載力,但它的檢測(cè)準(zhǔn)確度、可靠性,尤其是理論體系研究以及必須與靜態(tài)荷載檢測(cè)結(jié)果比較校驗(yàn)后方可使用等一系列問(wèn)題使其在檢測(cè)推廣中存在一定的局限性。
2.3 分析及展望
三種基樁檢測(cè)方法在公路工程中均較為常用,但在技術(shù)應(yīng)用中也都存在各自的問(wèn)題,其中,高應(yīng)變法因其影響采集信號(hào)的干擾因素較多,對(duì)檢測(cè)的準(zhǔn)確性影響較大,很難大范圍地推廣應(yīng)用,低應(yīng)變法則具有完整性難以定量化、淺部缺陷不易判定、第二缺陷不易判定、漸變?nèi)毕莶灰着卸ǖ群芏鄦?wèn)題需要解決。聲波透射法雖只能檢測(cè)樁身質(zhì)量,但相對(duì)來(lái)說(shuō)是可信度高,操作繁簡(jiǎn)程度適中,應(yīng)是更具有發(fā)展前途的檢測(cè)手段。因此,樁身完整性檢測(cè)提倡更多地采用聲波透射法,而承載力的檢測(cè)方法除靜態(tài)荷載法以外,動(dòng)測(cè)法可能需在理論和方法進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)期的研究或結(jié)合其它測(cè)試?yán)碚摲椒?lián)合進(jìn)行才可能有所技術(shù)突破。
2 混凝土強(qiáng)度檢測(cè)
在工程實(shí)踐中,我們?cè)诤芏嗲闆r下需要利用無(wú)損檢測(cè)方法推定構(gòu)件混凝土強(qiáng)度值,如對(duì)施工質(zhì)量有懷疑、對(duì)施工過(guò)程、構(gòu)件強(qiáng)度增長(zhǎng)的必要的監(jiān)控或?qū)扔袠蛄旱馁Y料無(wú)法收集完整時(shí)。因此,混凝土強(qiáng)度的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)也成為橋梁檢測(cè)技術(shù)中的重要環(huán)節(jié)。
2.1 當(dāng)前主要的無(wú)損檢測(cè)方法
目前,混凝土強(qiáng)度測(cè)定的無(wú)損檢測(cè)方法主要有回彈法、超聲法(應(yīng)用較少)、超聲回彈綜合法、射線吸收與散射法等,其它方法如探針?lè)?、拉拔、拉脫法、鉆芯法等均屬于半破損、破損法,在此僅對(duì)應(yīng)用較多的回彈法和超聲回彈綜合法進(jìn)行分析比較。
2.2 檢測(cè)原理
回彈法的檢測(cè)原理是采用彈擊桿彈擊混凝土表面,以重錘反彈回來(lái)的距離作為回彈值,即回彈值是重錘沖擊過(guò)程中能量的一種反映。超聲回彈綜合法的原理就是在回彈法檢測(cè)基礎(chǔ)上,對(duì)混凝土內(nèi)部質(zhì)量用超聲波波速給予測(cè)定,它的強(qiáng)度指標(biāo)由超聲波速、回彈值兩項(xiàng)參數(shù)控制,從而使構(gòu)件內(nèi)部、外部質(zhì)量得以全面反映。
2.3 兩種常用方法技術(shù)分析
2.4 分析及展望
這兩種混凝土強(qiáng)度無(wú)損檢測(cè)方法均屬于工程中最常用、最主要的檢測(cè)方法,回彈法在一定程度上更以其簡(jiǎn)單實(shí)用而被廣泛采用。比較分析兩種方法的檢測(cè)結(jié)果,在一定程度上較為接近,即在規(guī)程規(guī)定的齡期內(nèi)不會(huì)對(duì)構(gòu)件評(píng)定產(chǎn)生較大分歧。但是,在應(yīng)用中也發(fā)現(xiàn),在舊橋工程檢測(cè)中,無(wú)論是回彈法還是超聲回彈綜合法,因齡期原因,對(duì)長(zhǎng)齡期混凝土構(gòu)件均難以得到準(zhǔn)確的強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果,尤其是針對(duì)不易取芯修正的預(yù)應(yīng)力梁強(qiáng)度推定。結(jié)合實(shí)踐應(yīng)用和混凝土強(qiáng)度檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展,我們有理由相信,在短期內(nèi)無(wú)損檢測(cè)以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、快速、涵蓋長(zhǎng)齡期檢測(cè)目標(biāo)體為主要任務(wù),同時(shí)相關(guān)規(guī)程、規(guī)范有必要及時(shí)根據(jù)工程使用材料的特性給予附加、更新。而長(zhǎng)期研究目標(biāo)必然是在儀器研究中提高硬件的性能和質(zhì)量,排除相關(guān)干擾因素、對(duì)引起強(qiáng)度變化的多項(xiàng)理論參數(shù)進(jìn)一步研究。
3 混凝土鋼筋銹蝕檢測(cè)
正常情況下,混凝土材料呈弱堿性并使得鋼筋表面形成鈍化膜來(lái)保護(hù)鋼筋使用壽命。但是,復(fù)雜的交變荷載作用和材料施工、溫度應(yīng)力等影響,往往在橋梁安全評(píng)估時(shí)需要進(jìn)行鋼筋銹蝕檢測(cè)。目前,常用的方法分為直接評(píng)定法(如線性極化電流測(cè)量、半電池電位測(cè)量等)和間接評(píng)定法(如氯離子含量測(cè)量、保護(hù)層測(cè)量、透氣性測(cè)量、電阻率測(cè)量等),無(wú)損檢測(cè)中以半電池電位測(cè)量和混凝土電阻率測(cè)量較為常見。
3.1 技術(shù)原理
半電池電位測(cè)量方法原理為將鋼筋銹蝕儀以硫酸銅溶液為電解液,與鋼筋連接開成通路后,輸入高阻抗,記錄電位差并繪出等位圖,從而判定腐蝕發(fā)生區(qū)域。它在應(yīng)用時(shí)方法簡(jiǎn)單,易學(xué)易用。但它的缺點(diǎn)也較多,如只能判定鋼筋發(fā)生銹蝕的可能,不能判定銹蝕速度,對(duì)中性化的構(gòu)件可能產(chǎn)生誤判,對(duì)水下結(jié)構(gòu)物測(cè)試不夠準(zhǔn)確等現(xiàn)象。而混凝土電阻率的測(cè)量方法屬間接測(cè)量方法的一種,它的原理是根據(jù)銹蝕后的混凝土阻抗變化量來(lái)間接推定銹蝕程度,由于其結(jié)論同數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析密切相關(guān),因此建議作為銹蝕檢測(cè)參考方法。
3.2 分析及展望
鋼筋銹蝕是橋梁安全評(píng)估的一項(xiàng)較為重要指標(biāo),但現(xiàn)階段我們?cè)趯?shí)際無(wú)損檢測(cè)工作中還不能夠得到較為準(zhǔn)確的和直接的數(shù)據(jù),因此多數(shù)情況下配以有損方法的驗(yàn)證,檢測(cè)中必要時(shí)可以將多項(xiàng)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)混合使用加以判定。但在未來(lái)的技術(shù)發(fā)展應(yīng)用中,我們認(rèn)為雷達(dá)電磁波法、化學(xué)試驗(yàn)滲透法可能會(huì)使得這項(xiàng)檢測(cè)內(nèi)容由定性化向定量化發(fā)展,得到真正的實(shí)質(zhì)性的技術(shù)突破,并能快速準(zhǔn)確得出結(jié)論。
4 橋梁靜荷載試驗(yàn)檢測(cè)
橋梁的荷載試驗(yàn)分為靜載和動(dòng)載兩種方式,考慮到最能夠直接有效評(píng)定橋梁的工作狀態(tài)和應(yīng)用范圍,我們僅探討靜力荷載試驗(yàn),因?yàn)樗谠O(shè)計(jì)和施工質(zhì)量的檢驗(yàn),判斷承載力、驗(yàn)證設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法等方面更為準(zhǔn)確和可靠。
4.1 技術(shù)原理
靜荷載試驗(yàn)基本原理就是在不同的橋梁荷載組合方式下,驗(yàn)證控制截面的應(yīng)變、位移或裂縫,進(jìn)而分析橋梁的承載能力和病害程度,一般情況下以反映橋梁結(jié)構(gòu)的最不利受力狀態(tài)為目標(biāo),用結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)和相對(duì)殘余變形等參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)的可靠性、剛度、安全度或強(qiáng)度儲(chǔ)備等給予判定。而在試驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取中,也不斷的發(fā)展了各種形式的傳感器技術(shù),如應(yīng)變的測(cè)量從箔式應(yīng)變片、應(yīng)變計(jì)、晶振式應(yīng)變計(jì)、光纖式應(yīng)變計(jì)到無(wú)線應(yīng)變計(jì)等新技術(shù),但是結(jié)構(gòu)的性能評(píng)定參數(shù)仍然以上述指標(biāo)為主。
4.2 分析及展望
可以看出,靜載試驗(yàn)是橋梁安全評(píng)定的重要技術(shù)手段,它是一項(xiàng)復(fù)雜并細(xì)致的工作,技術(shù)含量高,涉及面也相對(duì)較廣,需要考慮的各種影響因素多。目前在國(guó)內(nèi)許多科研機(jī)構(gòu)和檢測(cè)機(jī)構(gòu)也具備了這種檢測(cè)能力,但也可以看出其不足之處,主要為:橋梁病害本身對(duì)荷載試驗(yàn)影響考慮不足,不同的結(jié)構(gòu)組合在有限元法的計(jì)算中可能有一定的偏差,特殊的橋梁設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)或關(guān)鍵部件可能對(duì)靜載試驗(yàn)帶來(lái)影響及
試驗(yàn)可能需較長(zhǎng)時(shí)間的封閉交通等等。
未來(lái)的檢測(cè)方法必將改進(jìn)當(dāng)前的費(fèi)時(shí)費(fèi)力的復(fù)雜手段,且隨著電子技術(shù)、通信技術(shù)和有限元分析水平的提高,取而代之的一定是快速評(píng)定技術(shù)方法。據(jù)資料顯示美國(guó)橋梁診斷公司的 BDI 橋梁結(jié)構(gòu)測(cè)試系統(tǒng)已完成可用于公路橋梁和鐵路橋梁荷載測(cè)試的快速現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng),同時(shí)網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展也為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)控提供了可供想象的平臺(tái)。將來(lái)的技術(shù)突破將最有可能在更準(zhǔn)確模型算法、更好的硬件性能、更快的檢測(cè)時(shí)間上進(jìn)行研究。
國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,帶動(dòng)公路基礎(chǔ)建設(shè)事業(yè)迎來(lái)了一個(gè)嶄新的時(shí)代。伴隨著大量新建橋梁工程和在役橋梁的役期臨近,橋梁檢測(cè)技術(shù)得到了長(zhǎng)足的應(yīng)用、發(fā)展和提高。而無(wú)損檢測(cè)技術(shù)無(wú)論是在橋梁施工前期、中期、運(yùn)營(yíng)期,都以其特有的無(wú)損、快速等特點(diǎn),得以在工程技術(shù)中廣泛應(yīng)用。本文僅對(duì)橋梁檢測(cè)中混凝土強(qiáng)度檢測(cè)、基樁質(zhì)
量檢測(cè)、混凝土鋼筋銹蝕檢測(cè)、橋梁靜荷載試驗(yàn)檢測(cè)四部分的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行概括性的對(duì)比、分析、總結(jié),為相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員提供參考,來(lái)滿足日益發(fā)展的公路管理部門、試驗(yàn)檢測(cè)部門的更高需求。
參考文獻(xiàn):
【關(guān)鍵詞】橋梁;樁基;檢測(cè)方案
一、樁基情況
工程范圍內(nèi)橋梁樁基:橋梁樁基設(shè)計(jì)均為嵌巖樁,要求樁基嵌入中風(fēng)化巖層不小于3倍樁徑,樁基灌注混凝土前,樁底沉渣厚度不能大于5cm,全部采用水下C30砼灌注施工??够瑯稑兜浊度肼坊嫦峦暾麕r內(nèi),樁底用水泥砂漿鋪底,厚100mm,樁身采用C25混凝土澆注。鑒于設(shè)計(jì)要求,結(jié)合本項(xiàng)目地質(zhì)施工特點(diǎn),決定采用低應(yīng)變反射波法(小應(yīng)變)、超聲波檢測(cè)和鉆孔抽芯檢測(cè)三種方法評(píng)定樁基質(zhì)量。
二、檢測(cè)準(zhǔn)備工作
基樁無(wú)破損檢測(cè)在成樁14天以后或混凝土強(qiáng)度至少達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%且不小于15MPa后檢測(cè),抽芯檢測(cè)則需在混凝土齡期達(dá)到28天或預(yù)留的同條件養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求,每批待檢樁檢測(cè)前將進(jìn)行檢測(cè)的準(zhǔn)備:
小應(yīng)變檢測(cè)前,需提前鑿除至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高,打磨好樁頭,并保證樁頭干凈、無(wú)積水。
超聲波檢測(cè)則在檢測(cè)前,用20cm長(zhǎng)的Φ32鋼筋綁在測(cè)繩上,保證牢固,對(duì)檢測(cè)管進(jìn)行探孔,檢測(cè)是否堵管。如果堵管將采取措施疏通,同時(shí)保證檢測(cè)管內(nèi)灌滿清水。
鉆孔抽芯檢測(cè)則在檢測(cè)前搭設(shè)鉆機(jī)施工平臺(tái)以及通水通電。
三、檢測(cè)法及目的
1.低應(yīng)變反射波法(小應(yīng)變)。低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法是使用小錘敲擊樁頂,通過(guò)粘接在樁頂?shù)膫鞲衅鹘邮諄?lái)自樁中的應(yīng)力波信號(hào),采用應(yīng)力波理論來(lái)研究樁土體系的動(dòng)態(tài)響應(yīng),反演分析實(shí)測(cè)速度信號(hào),頻率信號(hào),從而獲得樁的完整性。目的是檢測(cè)樁身缺陷及其位置,判定樁身完整性類別。
2.超聲波檢測(cè)法。超聲波檢測(cè)法是最早采用的樁基完整性無(wú)損檢測(cè)法,其方法是在灌注砼之前,在樁內(nèi)預(yù)埋若干根聲測(cè)管,作為超聲脈沖發(fā)射與接收探頭的通道,用超聲探測(cè)儀沿樁的縱軸方向逐點(diǎn)測(cè)量超聲脈沖穿過(guò)各橫截面時(shí)的聲波參數(shù),然后對(duì)這些測(cè)值采用各種特定的數(shù)值判定或形象判斷,進(jìn)行處理后,給出樁內(nèi)砼缺陷類型、大小和位置,給出砼均勻性指標(biāo)和強(qiáng)度等級(jí)。目的是檢測(cè)已預(yù)埋聲測(cè)管的混凝土灌注樁樁身缺陷性質(zhì)、位置及范圍,評(píng)定基樁混凝土質(zhì)量等級(jí)。
3.鉆孔抽芯法。鉆孔抽芯法主要是采用鉆孔機(jī)(一般帶φ10mm內(nèi)徑鉆頭) 對(duì)樁基進(jìn)行抽芯取樣,根據(jù)取出芯樣,可對(duì)樁基的長(zhǎng)度、砼強(qiáng)度、局部缺陷情況、樁底沉渣厚度、持力層情況等做一清楚判斷,但鉆孔取芯有一孔之見的局限,只能對(duì)局小部范圍進(jìn)行判斷,故在樁基等級(jí)評(píng)定時(shí),仍以無(wú)損檢測(cè)為主。目的是檢測(cè)灌注樁樁長(zhǎng)、樁身混凝土強(qiáng)度、樁底沉渣厚度,判定或鑒別樁端巖土性狀,評(píng)定基樁混凝土質(zhì)量等級(jí);該法主要針對(duì)樁基存在較大的缺陷或經(jīng)檢測(cè)對(duì)強(qiáng)度有懷疑的情況下采用。
四、檢測(cè)頻率
橋梁樁基采用超聲檢測(cè)+鉆孔抽芯檢測(cè),抗滑樁采用低應(yīng)變反射波法(小應(yīng)變)+鉆孔抽芯檢測(cè)。
橋梁樁基是結(jié)構(gòu)物的主要承重部分,其質(zhì)量直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)物使用的安全性及長(zhǎng)久性。同時(shí)樁基又是隱蔽工程,其質(zhì)量檢測(cè)、評(píng)價(jià)又是工程建設(shè)各方所關(guān)注的,根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》及《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG F80/1-2004)的要求,對(duì)樁基采用無(wú)破損法檢測(cè)樁的質(zhì)量,并選取一定比例的樁基進(jìn)行鉆孔取芯檢查。按設(shè)計(jì)要求,橋梁樁基采用超聲波檢測(cè),頻率為100%??够瑯恫捎玫蛻?yīng)變反射波法(小應(yīng)變)檢測(cè),頻率為100%,共10根。根據(jù)業(yè)主要求及結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)際情況,樁基進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)后,大橋、中橋鉆孔取芯頻率為每座橋樁基總數(shù)的3%,且每座橋不少于2根,抗滑樁鉆芯頻率為樁總數(shù)3%且不少于2根。
五、檢測(cè)方法的規(guī)定
1.小應(yīng)變檢測(cè)。初定小應(yīng)變檢測(cè)的樁截面為200cm×300cm,對(duì)于樁徑大于100cm的樁基需打磨4個(gè)點(diǎn)(直徑約為10cm),中心一個(gè)旁邊對(duì)稱三個(gè)。打磨點(diǎn)距鋼筋籠主筋不小于5mm,被測(cè)樁頭應(yīng)鑿至設(shè)計(jì)標(biāo)高,露出密實(shí)混凝土面。
2.超聲波檢測(cè)。樁基樁徑有Φ1.2m、Φ1.3m、Φ1.5m、Φ1.6m、Φ1.8m、Φ2.0m六種,對(duì)于樁徑大于100cm而小于180cm的樁基稱呈等邊三角形埋置3根管;檢測(cè)剖面為3個(gè)剖面。對(duì)于樁徑大于等于180cm時(shí)的樁基呈正方形埋置4根管,對(duì)稱布設(shè)并確保穩(wěn)定牢固,檢測(cè)剖面為6個(gè)剖面。超聲波檢測(cè)的樁基,檢測(cè)管應(yīng)在加工鋼筋籠時(shí),綁扎或者焊接在鋼筋籠加強(qiáng)筋內(nèi)側(cè),確保牢固,順直,且相互平行,定位準(zhǔn)確。檢測(cè)管須埋設(shè)至樁底,管口宜高出樁頂面30cm以上,管口高度宜一致。檢測(cè)管采用外徑φ57×3.0毫米鋼管,采用套管連接,并保證接頭密封。下端采用鋼板封底焊接,不得漏水。并且在安裝聲測(cè)管同時(shí)管內(nèi)灌滿水,聲測(cè)管安裝完成,用測(cè)繩探測(cè)每根聲測(cè)管長(zhǎng)度并作記錄,上口用塞子塞住,防止砂漿,雜物堵塞管道。
3.鉆孔抽芯檢測(cè)。當(dāng)樁徑1.2m~1.6m的樁鉆2個(gè)孔,當(dāng)樁徑大于1.6m的樁鉆3個(gè)孔,開孔位置宜在距樁中心0.15~0.25D內(nèi)均勻?qū)ΨQ布置。鉆芯鉆入樁底巖土深度不應(yīng)小于1米。
六、問(wèn)題樁的處理方案
對(duì)缺陷樁的處理,必須根據(jù)樁的受力特性,各土層的地質(zhì)情況、嵌巖深度和巖性、缺陷位置和嚴(yán)重程度等多方面因素,由業(yè)主、設(shè)計(jì)、檢測(cè)、監(jiān)理、施工等多家單位組成專家組來(lái)進(jìn)行確定。
1.鑿除法。適用范圍:適用于處理樁的中上部缺陷,尤其適用于處理地下水位較低或無(wú)地下水的挖孔樁。
(1)全斷面鑿除。全斷面鑿除缺陷以上混凝土,套小鋼筋籠上下搭接,混凝土澆注的辦法進(jìn)行處理;(2)局部鑿除法。在樁缺陷側(cè)人工挖孔至缺陷處,鑿除離析砼,在旁樁處設(shè)一鋼筋籠,并用鋼筋與原樁缺陷處鋼筋籠橫向搭接,澆注片石砼處理。
2.注漿法。適用范圍:適用于處理樁的下部嚴(yán)重缺陷(嚴(yán)重離析或夾泥),對(duì)樁的中上部和端承樁處理須慎重。
注漿時(shí)利用鉆孔取芯形成的五個(gè)取芯孔進(jìn)行壓漿,壓漿前分別對(duì)每個(gè)孔進(jìn)行注水清孔,反復(fù)清孔數(shù)次,直到每管中冒出清水為止,注漿壓力不小于0.25Mpa,流量15—20L/min,漿液采用水泥及水玻璃等摻和劑,水灰比為0.5—0.6。
七、檢測(cè)報(bào)告
完成現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)24小時(shí)后,檢測(cè)公司出一份中間報(bào)告,通知施工單位是否可進(jìn)行下道路工序施工。如有缺陷樁(Ⅲ、Ⅳ類樁),需立即鉆孔取芯,確定缺陷類型、大小和位置。一個(gè)星期后正式檢測(cè)報(bào)告以郵寄的方式寄到委托單,由委托單位報(bào)到驗(yàn)監(jiān)理處。
八、結(jié)語(yǔ)
隨著公路技術(shù)等級(jí)的提高,各級(jí)公路管理部門和施工單位已對(duì)加強(qiáng)質(zhì)量檢測(cè)與施下質(zhì)量控制和驗(yàn)收工作予以了高度重視,有效地推動(dòng)了公路工程檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。一方面,新的檢測(cè)儀器和方法的研究開發(fā)不斷深入,并得到了廣泛的應(yīng)用;另一方面,試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)人員培養(yǎng)和培訓(xùn)工作不斷加強(qiáng),一個(gè)素質(zhì)較高的專業(yè)化的試驗(yàn)檢測(cè)隊(duì)伍正在形成,公路工程試驗(yàn)檢測(cè)體系不斷得到完善。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:橋梁工程;檢測(cè)技術(shù);靜載檢測(cè);動(dòng)載檢測(cè)
1 橋梁工程通病概述
橋梁工程常見病害,具體可表現(xiàn)為高填土下沉、軟土地基超限沉陷、瀝青路面早期破損、水泥路面斷板開裂、路面不平、橋梁伸縮縫和橋頭跳車、隧道襯砌滲水、防護(hù)工程和小型結(jié)構(gòu)物表面粗糙、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)管道壓漿不實(shí)等相關(guān)質(zhì)量控制不利的現(xiàn)象。以下簡(jiǎn)要針對(duì)橋頭跳車、高填土下沉以及預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)孔道壓漿不實(shí)三方面來(lái)分析橋梁工程通?。?/p>
1.1 跳車現(xiàn)象
所謂橋頭跳車,指的是橋梁構(gòu)件與橋梁臺(tái)背的路基之間發(fā)生一定的高差沉降,從而引起一定的橋梁表面不平。隨著沉降數(shù)值的增大,汽車高速奔行時(shí),會(huì)引起車體頻繁震動(dòng),甚至造成騰空。很顯然,跳車現(xiàn)象嚴(yán)重影響車輛通過(guò)橋梁的使用安全性能,也對(duì)橋梁的使用壽命造成致命影響,另外,高成本的維護(hù)費(fèi)用大大降低了橋梁的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
造成橋頭跳車現(xiàn)象的原因大體可歸結(jié)為該橋梁梁段地基地面條件、橋臺(tái)兩端軟基處理方式、填料、施工材料以及施工技術(shù)問(wèn)題等諸多因素,具體就表現(xiàn)為沉降高差。對(duì)于填土沉降而言,橋臺(tái)沉降不均勻,伸縮縫和搭板兩者結(jié)合不當(dāng),形成的橋臺(tái)臺(tái)階嚴(yán)重影響駕車人員舒適效果和行車安全,同時(shí)產(chǎn)生了相對(duì)較大橋梁的沖擊力。針對(duì)跳車現(xiàn)象,一般在施工過(guò)程中遵循以下幾個(gè)方面:(1)選取夯實(shí)效果良好的回填材料,并在壓實(shí)過(guò)程中嚴(yán)格按照規(guī)范,滿足壓實(shí)效果,減少路橋沉降高差;(2)在適當(dāng)情況下可采取填方——填方沉降——建樁的工藝流程,從而達(dá)到降低填土與結(jié)構(gòu)的沉降高差;(3)在伸縮縫施工時(shí)應(yīng)注重選取伸縮性能優(yōu)異的伸縮裝置,并加以平整處理。
1.2 高填土下沉現(xiàn)象
在填土施工中通常會(huì)遇到深填、高填、半填半挖等不同方式的填土施工,但是不論什么方式的填土施工,都會(huì)遇到通車不久便產(chǎn)生下沉現(xiàn)象。發(fā)生此現(xiàn)象的原因主要還是由于施工不當(dāng)所造成的。例如施工壓實(shí)程度不夠、采用過(guò)厚分層方式、在低溫施工時(shí)沒采取相應(yīng)技術(shù)措施冬等等。在材料的選取上,必須采用精確的最大干容重以及最佳含水量的混凝土,否則,極有可能出現(xiàn)高填土下沉現(xiàn)象。
1.3 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)孔道壓漿不實(shí)
灌漿強(qiáng)度的好壞,直接關(guān)系到孔道填充程度,若相對(duì)不飽滿,很大程度上會(huì)發(fā)生預(yù)應(yīng)力鋼筋的銹蝕,這樣會(huì)造成混凝土預(yù)應(yīng)力作用削減,嚴(yán)重情況會(huì)導(dǎo)致孔道內(nèi)淤積大量空洞,導(dǎo)致施工停滯,造成巨大的損失。解決預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)孔道壓漿不實(shí),必須加強(qiáng)灌漿強(qiáng)度,避免造成空洞,同時(shí)必須檢測(cè)孔道填充程度,確保填充飽滿。
2 橋梁工程的檢測(cè)技術(shù)
橋梁檢查、理論驗(yàn)證以及荷載試驗(yàn)通常都是橋梁檢測(cè)的重要內(nèi)容,尤其是荷載試驗(yàn),橋梁檢測(cè)技術(shù)的水平通常是以荷載試驗(yàn)技術(shù)的先進(jìn)程度來(lái)反映的。檢測(cè)規(guī)范中強(qiáng)制性規(guī)定,凡是新建橋梁必須強(qiáng)制性進(jìn)行橋梁檢測(cè),通過(guò)檢測(cè)手段來(lái)判斷和推定橋梁的質(zhì)量、使用性能等各項(xiàng)指標(biāo)。當(dāng)橋梁在竣工時(shí),各項(xiàng)指標(biāo)均要達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求。但隨著使用時(shí)間的增加,橋梁老化現(xiàn)象會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重。在橋梁使用年限基礎(chǔ)上,必須針對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)重新鑒定,或者當(dāng)遭遇自然環(huán)境的破壞后,要再次對(duì)原橋梁進(jìn)行指標(biāo)檢測(cè)。
2.1 橋梁基礎(chǔ)檢測(cè)
當(dāng)前出現(xiàn)的許多橋梁事故很多是由于橋梁下部結(jié)構(gòu)質(zhì)量不過(guò)關(guān)引起。例如樁基礎(chǔ)施工過(guò)程中形成的縮擴(kuò)徑、離析、夾泥、夾砂等缺陷,極大的影響了橋梁下部結(jié)構(gòu)的承載力。
橋梁的基礎(chǔ)檢測(cè)技術(shù)包括基樁成孔檢測(cè),它可獲得孔徑、孔底沉渣、傾斜、深度等參數(shù);樁身質(zhì)量采取超聲波、反射波、單樁靜載、鉆孔取芯等檢測(cè)方法檢測(cè);立柱、墩身承臺(tái)則采用回彈法、超聲回彈法及取芯法。諸多檢測(cè)方法中除鉆孔取芯法外,已有先進(jìn)的儀器和科學(xué)的理論來(lái)保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)有效,在此重點(diǎn)來(lái)探討鉆孔取芯檢測(cè)技術(shù)。
鉆芯檢測(cè)其核心技術(shù)是芯樣的鉆取,取得的芯樣質(zhì)量好壞直接關(guān)系到對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。例如影響樁身完整性及質(zhì)量的缺陷有:斷樁、夾泥樁、縮徑、樁底沉渣太厚、混凝土離析、膠結(jié)差、強(qiáng)度不足等。取芯過(guò)程中,如遇到鉆進(jìn)速度突然加快,則可能鉆遇斷層、夾層、混凝土嚴(yán)重離析層、縮徑層、灌注時(shí)坍落進(jìn)入樁身的砂土等,遇此情況應(yīng)立即停鉆,測(cè)量孔深位置,記錄異常情況后,才可繼續(xù)鉆進(jìn)穿過(guò)病害層并取出相應(yīng)層位的芯樣。對(duì)存在局部缺陷的樁,如夾泥、縮徑等,因缺陷范圍只占部分樁截面,則取芯孔可能未穿過(guò)該缺陷部分,導(dǎo)致不能發(fā)現(xiàn)缺陷,從而留下事故隱患。鉆孔位置布置時(shí)可將孔位偏向外側(cè),并按等距離布置三個(gè)鉆孔取芯點(diǎn),這樣才能比較準(zhǔn)確反映此類樁的缺陷情況。鉆孔布置一般不宜在樁截面中心也不能太靠近邊緣,且鉆孔要始終保持垂直鉆進(jìn),以此來(lái)避免碰上鋼筋籠后無(wú)法鉆進(jìn)或鉆眼斜出樁體外而取不到芯樣的情況發(fā)生。
2.2 靜載檢測(cè)技術(shù)
靜載試驗(yàn)檢測(cè)橋梁的項(xiàng)目通常包括撓度、沉降、拉壓程度、裂縫等各項(xiàng)指標(biāo)。進(jìn)行靜載試驗(yàn)時(shí),最重要的是試驗(yàn)點(diǎn)的選取。凡是所選取的試驗(yàn)點(diǎn),必須是能滿足試驗(yàn)?zāi)康牡狞c(diǎn),同時(shí)也是具備代表性能的點(diǎn),試驗(yàn)點(diǎn)的數(shù)量也必須滿足靜載試驗(yàn)的全部要求。靜載試驗(yàn)時(shí),一般檢測(cè)位移、應(yīng)變和裂縫檢測(cè)三大類。位移測(cè)量可用機(jī)械儀器測(cè)量或電測(cè)法進(jìn)行檢測(cè)。應(yīng)變測(cè)量通常采用應(yīng)變片、電阻應(yīng)變儀、振弦式應(yīng)變計(jì)、鋼筋應(yīng)力計(jì)等進(jìn)行檢測(cè)。裂縫測(cè)量通常依靠目測(cè)輔以刻度放大鏡,對(duì)于較大裂縫在要求不高的情況下也可用塞尺測(cè)量。在靜載作用下,橋梁會(huì)產(chǎn)生或大或小的變形。通常橋梁的變形分為整體變形和局部變形。整體變形,指的是橋梁整體工況的形變;局部變形,即梁的結(jié)構(gòu)荷載處發(fā)生的形變。按照靜載檢測(cè)規(guī)范,必須按照先整體后局部的方式,即優(yōu)先考慮橋梁的整體變形。在靜載試驗(yàn)檢測(cè)時(shí),主體檢測(cè)的是橋梁上面結(jié)構(gòu)的承載能力,在一定面積作用下測(cè)量其截面應(yīng)力以及變形情況。當(dāng)在檢測(cè)常年使用的老式橋梁時(shí),靜載試驗(yàn)主要檢測(cè)的指標(biāo)是裂縫、彎度、應(yīng)變程度以及抗壓拉程度。
2.3 動(dòng)載檢測(cè)技術(shù)
橋梁動(dòng)載檢測(cè)技術(shù)是為了滿足橋梁工程使用性能的需要,應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬探析和實(shí)際檢測(cè)相互融合的科學(xué)方法,也是橋梁檢測(cè)技術(shù)水準(zhǔn)的具體體現(xiàn)之一,它為橋梁今后運(yùn)行性能和動(dòng)力承載能力提供實(shí)質(zhì)上的依據(jù)。橋梁工程動(dòng)載檢測(cè)的內(nèi)容包括橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)載性能以及結(jié)構(gòu)動(dòng)載響應(yīng)兩個(gè)方面,其檢測(cè)的對(duì)象表征的是結(jié)構(gòu)動(dòng)載效果最優(yōu)構(gòu)建應(yīng)力和變形的控制面。測(cè)試傳感器、信號(hào)放大器、光線示波器、磁帶記錄儀和數(shù)字信號(hào)處理機(jī)是動(dòng)載試驗(yàn)的測(cè)試的常見儀器。根據(jù)儀器的性能和使用傳感器的特性,可以選配不同的測(cè)試系統(tǒng)。具體而言,動(dòng)載檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)流程基本為:橋梁固有頻率、振型、阻尼比的測(cè)試——橋梁動(dòng)撓度、動(dòng)應(yīng)力、加速度、沖擊系數(shù)的測(cè)試。前者為動(dòng)力特性參數(shù),后者為動(dòng)力響應(yīng)測(cè)試。
實(shí)踐證明,對(duì)橋梁進(jìn)行動(dòng)載檢測(cè),是基于橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性來(lái)研究的。橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性是結(jié)構(gòu)的固有性質(zhì),它不隨荷載的強(qiáng)度以及其它壓力的大小改變而改變。動(dòng)載檢測(cè)取得的是橋梁的模態(tài)參數(shù),而作為橋梁的基本理論參數(shù),反映的不僅是整個(gè)橋梁的可承受能力,更反映了橋梁承載狀況優(yōu)良與否。
3 結(jié) 語(yǔ)
在前期施工的過(guò)程中專業(yè)檢測(cè)技術(shù)人員要盡早發(fā)現(xiàn)病害和問(wèn)題,提前治理,甚至將病害扼殺在襁褓中,這樣才能減少隱患,保證橋梁工程施工質(zhì)量。使用時(shí)間的增加會(huì)使橋梁產(chǎn)生更多病害,橋梁檢測(cè)工作技術(shù)復(fù)雜、橋型多、操作難度大,檢測(cè)技術(shù)人員責(zé)任重大,所以要加強(qiáng)檢測(cè)隊(duì)伍專業(yè)化的建設(shè),提高檢測(cè)技術(shù)和提升檢測(cè)設(shè)備,同時(shí)加大橋梁工程檢測(cè)技術(shù)的研發(fā),才能使橋梁建設(shè)工作更上一層樓,為整個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供更加良好的硬件環(huán)境。
參考文獻(xiàn)
[1] 公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)(JTGF80-2004).人民交通出版社,2004.
級(jí)別:北大期刊
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