桥梁水下桩基检测方法探析

【摘要】桩基工程除因受岩土工程条件、基础与结构设计、桩土体系相互作用、施工以及专业技术水平和经验等关联因素的影响而具有复杂性外，桩的施工还具有高度的隐蔽性，发现质量问题难，事故处理更难。本文具体分析了桥梁水下桩基检测方法。

    【关键词】桥梁水下桩基检测方法

    Abstract: Pile foundation works in addition due to the conditions of geotechnical engineering, foundation and structural design of pile-soil interaction, construction and professional and technical level and experience associated factors and the complexity, the piles of construction also has a high degree of hiddenfound quality problems is difficult, more difficult to deal with the accident. In this paper a detailed analysis of the bridge underwater pile testing methods.

    Keywords: bridges, underwater pile, detection method.

    中图分类号：K928.78文献标识码：A 文章编号：

    桥梁工程是公路工程中重要的工程项目，而桩基又是桥梁的主要部分，它承受着由桥跨结构传给墩台的巨大荷载。其质量的好坏，直接影响桥梁使用的长久性和安全性。但是桩基工程除因受岩土工程条件、基础与结构设计、桩土体系相互作用、施工以及专业技术水平和经验等关联因素的影响而具有复杂性外，桩的施工还具有高度的隐蔽性，发现质量问题难，事故处理更难。因此，桩基检测工作是整个桩基工程中不可缺少的环节，只有提高桩基检测工作的质量和检测评定结果的可靠性，才能真正地确保桩基工程的质量与安全。

    一、桩基检测方法的分类

    1、低应变动力检测法

    低应变动力检测法主要包括水电效应法、反射波法和机械阻抗法等等， 是指在桩顶面实施低能量的瞬态或稳态激振，使桩在弹性范围内做弹性振动， 并由此产生应力波的纵向传播，同时利用波动和振动理论对桩身的完整性做出评价的一种检测方法，其中以反射波法原理简单、检测效率高、设备简单、成本低进而在桩基检测过程中被大量使用。

    低应变法， 它属于快速普查桩的施工质量的一种半直接法，主要适用于检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置等。资料完善时，可以估算出桩长、区分缺陷类型和估测混凝土强度级别等。由于低应变动力试桩操作方法简单，与其它测试方法相比，具有检测速度快、费用低和检测覆盖面广等特点，已成为桩身施工质量检测中应用最为普及的方法。

    低应变法的理论基础是一维线弹性杆件模型，因此受检桩的长细比、瞬态激励脉冲有效高频分量的波长与桩的横向尺寸之比均宜大于5，设计桩身截面宜基本规则。另外，一维理论要求应力波在桩身中传播时平截面假设成立，所以，对薄壁钢管桩和类似于H 型钢桩的异型桩，低应变法不适用。且由于受桩型(如截面多变)、地质条件、激振方式、桩的尺寸效应、桩身材料阻尼等因素的影响，桩过长(或长径比较大)或桩身截面阻抗多变或变幅较大引起的应力波多次反射，往往测不到桩底反射或正确判断桩底反射位置，从而无法评价整根桩的完整性。另外，检测结果分析判定的准确性与操作人员的技术水平和实践经验有很大关系。

    2、声波透射法

    声波检测一般是以人为的激励方式向介质(被测对象)发射声波，在一定距离上接收经介质物理特性调制的声波(反射波、透射波或散射波)， 通过观测和分析声波在介质中传播时声学参数和波形的变化，对被测对象的宏观缺陷、几何特征、组织结构、力学性质进行推断和表征。

    具体原理是通过在桩身预埋声测管(钢管或塑料管)，将声波发射、接受换能器分别放入2 根管中，其中管内注满清水为耦合剂，换能器进行声波发射和接受，使声波在混凝土中传播，通过对声波传播主频、时间、声速和波幅等物理量测试与分析，对桩身完整性作出评价的一种检测方法。

    声波透射法以其鲜明的技术特点，即以透射声波为测试和研究对象的，分析、判别其缺陷的位置和范围，进而评定桩基混凝土的质量情况，成为目前混凝土灌注桩(尤其是大直径灌注桩)完整性检测的重要手段之一。

    声波透射法的优点在于测试精度高，不受场地，缺陷的判断上全面，检测范围无盲点，缺点在于需要预埋声测管，检测成本相对较高，对桩身直径也有一定的要求。

    3、钻孔取芯法

    该方法主要是采用钻孔机对桩基进行抽芯取样，根据取出芯样，检测桩基桩长，桩身砼密实度及强度，骨料粒径，级配情况、桩身完整性、桩底沉渣厚度及持力层的力学性质、砼与桩端持力层岩土体的接触关系，对该桩质量等级做出评价。

    二、桥梁水下桩基检测方法

    1、检测内容

    （1）一般性外观检查（Ⅰ类目视检查）

    由检查人员通过目视和水下摄像机， 对水中结构进行外观检查， 目的是了解构件的损伤、损坏情况，如结构的变形、裂缝、机械损伤等。在检查过程中，潜水员要随时报告检查路线、方位及检查的结果，电话员要记录好潜水员报告的一切内容， 潜水员出水后要立即同电话员核对并及时纠正错误的记录。

    （2）详细的外观检查（Ⅱ类目视检查）

    详细的外观检查是由持无损检测证书的潜水员对结构进行详细的检查， 一般是对检查方案规定的测点、业主要求和出现病害的部位进行检查。在检查前需要对检查对象进行相应的清理， 针对结构损伤面积、位置等进行测量， 检查结果以定量的数据或图片进行描述。

    2、检测方法

    检查时，首先进行Ⅰ类目视检查，然后对发现异常情况的部位进行详细的Ⅱ类目视检查，并进行水中录像。

    （1）机械性损伤、裂缝、变形检查

    首先对潮差段、桩、桩与承台连接处进行Ⅰ类目视检查，对发现问题处或指定重点检查处进行Ⅱ类目视检查，并对Ⅱ类检查中发现的机械性损伤、裂缝、变形部位进行测量记录。检查中如发现局部的损伤、变形、裂缝等要详细地描述清楚，必要时作相应的清理，对于损伤部位除测量损伤的形状外，还要附加构件的直线性测量，测量结果附图说明，测量完成之后要进行水中录像。测量方法如下： 根据目视检查结果，对损伤严重的部位，使用钢板尺及卡尺进行测量，对于承受高压力以及容易损坏的位置要特别认真地检查。

    （2）海生物检查

    要确定海生物属硬质还是软质，以及其最大厚度、压缩厚度及覆盖率，就需要对取样测量的区域进行摄影及录像。常采用的方法是： 使用0.1m×0.1m的正方形框架附在水生物的表面，然后用画针画出界线，采用铲刀将海生物全部铲入袋中。该袋用铁丝撑口，通过磁铁块将袋口吸挂在结构物被清理表面的下方，这样就可将全部铲下的水生物装入袋内。

    （3）冲刷检查

    一般采用尺杆辅助目视检查。检查桩身周围2m～5m范围内的河床情况， 分别量测桩身上下游、顺桥向河床的坡度和局部高差， 以及桩身在承台底至河床面之间的自由长度， 并指明是软底还是硬底。

    （4）河床断面情况检查

    由于竣工资料中对河床等的描述不甚准确，部分桥梁的竣工资料中没有提供桥梁竣工时的河床断面情况，检查过程中，可以根据各桥梁的实际情况，以桥梁的盖梁、系梁或承台的某一面、桩顶与立柱交界面处等为基准，量测得河床面与参考基准点之间的相对高程情况，作为今后桥梁检查时的河床冲刷情况的对比资料。

    3、工程实例

    广西钦州至防城港高速公路西江大桥2#墩3#立柱剥落露筋，该桥梁建成运营至今达15年之久。为了查明该桥桥墩桩基础病害情况， 根据现场条件决定采用人工潜水检测桩基础。典型探测图像如图1所示。

    图1西江大桥2-3立柱剥落露筋

    检测结果表明， 被检测桥墩基础无倾斜、沉降， 局部有钢筋外露锈蚀现象。

    4、检测方法的优缺点

    水下探摸和水下摄像检测作业方法的优点在于在检测区域内不留死角，且在检测的同时，可以对一些缺陷进行及时修补，在水质比较清的环境下，检测的效果会比较好。其缺点是对检测的环境要求比较高，水质浑浊时只能依靠潜水员探摸进行检测，检测速度慢，检测费用高， 潜水员人身安全威胁较大，特别是在深水、湍急河流以及桥下有沉船等情况下，潜水员容易出现安全事故。

    因此，从理论上讲，只要潜水深度在生命安全范围内（一般不超过60m），潜水检测基础均能实施。除了坐落于大江大河上的桥梁以及跨海大桥（一般水深均较深）外，对于一般的大桥、特大桥基础，均能采用潜水检测完成检测任务。

参考文献：

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    注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。