吴凡 朱坤

摘 要：文章阐述了桥梁桩基常见病害，对桥梁桩基检测中无损检测技术进行分析，对既有桥梁桩基人工激震动测法进行研究，实现了对既有桥梁桩基的结构状况无损检测，以促进桥梁桩基检测技术的进一步发展。

关键词：桩基检测 无损检测 桩基病害

1.桥梁桩基常见病害

桩基目前广泛应用于桥梁建设中，是桥梁结构的主要承受构件，桥梁桩常见的形式主要有灌注桩、预制桩等。桩基施工工艺不科学，因勘察不精确等因素影响，会使建成的桥梁桩基存在各种缺陷隐患，随着时间的推移，桩基质量缺陷不断加大，会影响桥梁的工作安全。目前关于桥梁桩基常见缺陷有桩基桩径缩小、混凝土桩基沉渣离析等。

桥梁桩基桩径直接关系着桥梁竖向承载力，桥梁桩基缩小在工程领域中较为常见。其主要因处于不良地质条件，桥梁桩基周围土层遇水后吸纳管桩孔中突起，地质构造位含有承压水地层时，导致桩基混凝土砂浆不断流失。桩基施工中对桩基钢筋笼绑扎过于密集露出钢筋会造成桩径缩小。

混凝土桩基离析指桩基施工中因混凝土搅拌不均，在进行灌注混凝土桩时桩孔存有大量积水冲刷骨料，混凝土砂浆浮于骨料上导致混凝土桩基离析。桩基混凝土沉渣原因主要是在施工中钻孔灌注桩未对孔底进行有效的清孔，导致桩基强度减小，如桩基底部为中风化岩，检测会产生多次同向反射波，如为弱风化围岩，会产生较弱的同向反射波。

2.桥梁桩基检测中无损检测技术

常规的基桩检测内容主要集中在完整性与承载力检测两方面。直接法包括单桩竖向抗压静荷载实验等；半直接法包括高低应变法与声波投射法等。

基桩动测技术以应力波理论为基础发展，70年代初期的时候，荷兰研制基桩检测系统，由此开始了检测基桩动测技术在各个国家中的推广使用。我国的多家单位针对桩基类型深入研究了动测方法、设备仪器等方面的内容，由此促进了低应变动测技术的发展。该技术既方便又快捷，一直在桥梁基桩质量检测中有着广泛的应用。但受激发能量的制约，对长桩的桩底判别较困难，对桩身质量判别受干扰因素较多。但需注意的是，低应变法能否检测单桩承载力存在较大争论。

声波投射法检测在声学检测技术基础上发展，自60年代起，我国便在工程检测领域开始了应用声波检测技术，70年代开始应用于检测混凝土灌注桩的完整性。由于超大直径混凝土灌装得到了大量的使用，由此推动了声波投射法检测技术的发展。此方法优点是检测全面、结果准确可靠、检测不受桩长的限制，适合超大直径灌注桩的桩身完整性检测。检测范围可覆盖全桩长的各横截面，无需桩顶露出地面即可检测。

钻芯法适用于检测混凝土灌注桩的桩身材料强度，钻机应配备单动双管钻具，芯样取出后应由上而下放入芯样箱中。及时记录空号，记录芯样质量的初步描述，选取芯样进行抗压实验。钻芯法比较适用于大直径桩的检测，当遇到桩长较大的情况，此时要对钻芯孔垂直度进行控制，要是桩出现偏斜，那么钻芯孔机就会难于钻至桩底。检测速度慢。

3.基桩检测中常见的问题

每种检测方法基于其理论的原因有一定的适用范围，必要时应采用多种检测方法相互补充，提高检测结果的准确性，桥梁工程基桩检测应针对不同地质情况，保证基桩工程质量。对特长桩采用超声波投射法。

低应变检测适用范围有其局限性，定量分析不理想，有效检测长度受桩土刚比与应力波衰减制约，无法进行整桩完整性的判别。声波投射法可校核桩长，适合嵌岩桩与长桩的检测。钻芯法可检测桩身混凝土强度，对重要桥梁工程基桩必须抽取一定比例的基桩检测。

低应变检测时应针对不同桩型选择不同材质的锤击力棒，用带尼龙质锤击头力棒，提高锤击速度，激震方式是检测长桩较好的方式，同时，运用硬质材料激发的方式可以知道桩身浅部的缺陷程度。

嵌岩桩在桥梁基桩中广泛采用，一般嵌岩段较长，如采用低应变方法检测，应力波很快扩散，使有效检测范围减小，难以对整桩的成桩质量进行客观评价。

现场检测开始前，必须先做好准备工作，要求桩顶至设计标高，避免一些因素影响到采集有效有效信号，例如出露钢筋过长、桩头处理不到位等。需注意的是，应对激震点的测点进行打磨平整，保证声测管材质的刚度，安装时运用丝扣进行连接，保证连接质量，钢筋笼安装的过程中也要对声测管进行保护。

4.既有桥梁桩基人工激震动测法研究

4.1人工激震动测法概述

地震波结构传播中纵波波速大于横波，波形在桥梁桩基传播中随桥梁桩基局部材料参数变化，桩基缺陷尺寸大于波长在缺陷界面产生反射现象。波在桥梁桩基传播中随时间的推移减弱振幅，人工激震动测原理是通过激振器瞬时激震，应力波沿桩基缺陷传播产生反射，应变仪接受传回的反射波特征拾取，进行系统信息的过滤，分析地震波反射波的波形特点判断既有桥梁桩基质量。

将列阵式传感器布置在桥墩规定测点处，采集规定测点处传感器微震反射信号，利用激振震源与桩基结构状况反射信号存在对应关系。如图1所示为桩基检测示意图。

采用人工激震动检测既有桥梁时，若安装不合理会导致检测结果出现干扰波，要根据工程检测的实际情况确定传感器的布置。利用人工激震动进行检测，将桩基视为均质同向材料，假设其震动为弹性，应变及移动应服从胡克定律。如地震反射波在传播中遇到阻抗力不同的界面会发生变化。地震波在桩基传播由小截面桩基进入大截面，可判断桩基自身存有扩径缺陷。

4.2既有桥梁桩基人工激震动测法的实施

无损检测前应与建桥梁桩基检测相同，对整个桥梁桩基可能存在的缺陷进行大概估计。设计桩长及桩基混凝土的强度，然后进行检测。

利用人工激震动检测法进行检测，首先应选好传感器安装位置，通過将所出的信号经一定的处理实现无损检测。传感器的使用量对桩基检测精度影响很大，传感器是桩基人工激震动检测系统的重要组分，随着现代桥梁基础结构向大型化方向发展，为测试既有桩基结构自身动力性能，需要很大的激振器。利用传感器借助随机处理技术检测既有桥梁桩基很关键，通过环境测量桥梁桩基的动力响应，桥梁桩基自身不会产生危害。在自然环境下可通过数据分析判断桥梁桩基是否有损伤。

传感器的性能直接影响既有桥梁检测采集波形的质量，要根据现场具体情况选定传感器。传感器的频响曲线性应大于所测信号主体范围，小直径宜采用加速度传感器，桥墩传感器布置位置应合理，必要时可布置多余传感器。通常利用黄油对桥墩界面进行干燥无水处理，传感器要具有良好的幅频特性，避免使用普通速度计与高阻尼应变计。

激振器在既有桥梁桩基人工激震动测系统中提供震源，目前对既有桥梁桩基采用人工激震动测法技能型检测主要采用脉动法、突然施加荷载法、扫频法等。

5.结束语

综上所述，文章对桥梁桩基无损检测技术进行了研究，提出桥梁桩基人工激震动测法无损检测技术，实现既有桥梁桩基结构桩的无损检测。既有桥梁桩基检测三维感染因素较多，选择合理的激震位置对检测结果影响很大，实际工程中应充分利用纵横波的特点，减少干扰波对检测结果数据的影响。

参考文献：

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