谷 牧，熊昌盛，董承全

(中國鐵道科學研究院 鐵道建筑研究所，北京 100081)

橋梁基樁把上部結構荷載傳遞到較深或較好的土層，在整個結構受力中起到重要的作用，作為一項隱蔽工程，橋梁基樁的質量受施工技術、施工工藝、施工管理水平和人員素質等諸多因素的影響，可能存在多種質量問題。目前在工程實踐中，對橋梁基樁主要進行完整性質量檢測。

橋梁基樁完整性質量檢測一般采用三種方法:超聲波透射法、低應變反射波法和鉆芯法。在實際檢測中，一種檢測方法一般無法得到準確的結論，而幾種檢測方法在可靠性和經(jīng)濟性方面存在不同程度的局限性，多種方法配合時又具有一定的靈活性，根據(jù)實際情況同時選用兩種或以上的方法進行檢測，使各種方法能夠相互補充驗證，以提高檢測結果的可靠性［1］。本文將通過對三種方法在工程應用中的實際經(jīng)驗，采用一種或幾種檢測方法配合，達到相應的檢測目的。

1 基樁檢測方法簡介

1.1 低應變反射波法

低應變反射波法是根據(jù)波在一維桿件中的傳播原理，通過在樁頂激發(fā)一彈性脈沖波，該波沿樁身向下傳播，當遇到樁身阻抗發(fā)生變化時，產(chǎn)生一反射波，由安裝在樁頂?shù)膫鞲衅鹘邮?，根?jù)該反射波的傳播速度、波形特征，分析樁身完整性。低應變反射波法的應用受基樁的長細比、瞬態(tài)激勵脈沖有效高頻分量的波長與樁的橫向尺寸之比等因素的限制。由于受樁型、地質條件、激振方式、樁的尺寸效應、樁身材料阻尼等因素的影響，樁過長(或長徑比較大)、樁周地質復雜、樁身截面阻抗多變或變幅較大引起的應力波多次反射，往往測不到樁底反射或正確判斷樁底反射位置，從而無法評價整根樁的完整性。另外，檢測結果分析判定的準確性與操作人員的技術水平和實踐經(jīng)驗有很大關系。

1.2 超聲波透射法

超聲波透射法是利用超聲波發(fā)射換能器在混凝土介質中激發(fā)一定頻率的彈性波，該彈性波在介質中傳播時，遇到混凝土介質缺陷會產(chǎn)生反射、透射、繞射，并由接收換能器接收波形，對波的到時、波幅、頻率及波形特征進行分析，就能判斷混凝土介質及樁身的完整性以及缺陷的性質、位置、范圍及缺陷程度。

1.3 鉆芯法

鉆芯法是一種局部破損檢測方法。通過在樁頂沿樁身向下鉆取混凝土芯樣，觀察記錄芯樣特征、位置，可確定樁長、缺陷性質、缺陷程度，通過芯樣試壓，可判定混凝土強度，還可以檢測樁底沉渣厚度、混凝土與持力層的接觸情況。

1.4 三種基樁檢測方法比較

三種檢測方法比較見表1。

2 檢測方法的工程應用

在鐵路新建線路橋梁基樁的完整性質量檢測中，樁長＜40 m，且樁徑 ＜1.5 m的基樁采用低應變反射波法，否則需要根據(jù)樁徑大小，預埋2～4根聲測管［2］，采用超聲波透射法檢測，而鉆芯法一般作為以上兩種方法的補充和驗證。在進行的實際檢測工作中，發(fā)現(xiàn)聲波透射法的檢測結果一般比較可靠，采用鉆芯取樣驗證基本都能得到一致的結果，低應變反射波法對中淺部缺陷往往能反映出來，缺陷的程度和準確位置則無法很好確定，尤其是對樁頂和樁底混凝土缺陷，低應變反射波法往往無法準確判定。下面選取了一些工程檢測中有代表性的部分實例，進行兩種或三種檢測方法綜合應用與比較。

表1 三種檢測方法比較

1)樁身存在一處缺陷，三種檢測方法綜合應用。某新建鐵路特大橋87號承臺，設計樁數(shù)16根，樁長64 m，樁徑1.5 m，混凝土強度等級 C40。樁周地質從上至下為:黏土、粉土、粉質黏土。87-11號樁預埋3根聲測管，檢測時發(fā)現(xiàn)有1根聲測管在樁頂部位堵塞，對未堵塞聲測管對應的混凝土剖面采用聲波透射法檢測，發(fā)現(xiàn)檢測波形的聲學參數(shù)在24.25～25.75 m段明顯異常，檢測波形見圖1;由于堵管，其他兩個剖面無法實施聲波透射法檢測，為了對整樁完整性質量進行分析，采用低應變反射波法補充檢測，檢測波速設定為4 200 m/s，發(fā)現(xiàn)在23 m位置有明顯缺陷反射，檢測波形見圖2(a)。為了進一步驗證樁缺陷程度，隨后在堵塞聲測管邊距樁中心25 cm處鉆芯取樣，鉆取深度為28 m，最終在24.3～25.8 m段只能提取少許破碎芯樣，見圖2(b)。綜合三種檢測方法，最終判定本樁為Ⅳ類樁。在鉆取芯樣中取出最長的一根，采用低應變反射波法測定混凝土波速為4 364 m/s，重新定位缺陷位置為24 m，與聲波透射法檢測結果一致，見圖3。另外，為了得到缺陷部位完整的聲測資料，把鉆孔作為3號孔和另外兩根未堵聲測管進行聲波透射法檢測，從而得到三個剖面完整的資料。

圖1 87-11#樁聲測波形

圖2 87-11#補充檢測

圖3 87-11#樁鉆取芯樣測定波速

2)樁身存在多處缺陷時，超聲波透射法可以發(fā)現(xiàn)所有缺陷，而用低應變反射波法檢測可能發(fā)現(xiàn)不了下部缺陷。

①某鐵路特大橋，346-3#樁設計樁長44 m，樁徑1.25 m，C40混凝土。樁周地層為粉砂、粉質黏土、粉砂、細砂、粉質黏土和細砂。用聲波透射法檢測發(fā)現(xiàn)2.5～4.5 m，12～13 m，17.5～18.5 m 三處存在明顯缺陷(見圖4)，判定為Ⅳ類樁。采用低應變反射波法測試，激發(fā)波形如圖5，淺部出現(xiàn)雙峰，隨后是大的低頻段，下部缺陷無法判定。

②某特大橋下行線36-2#樁設計樁長42 m，樁徑1.0 m，C30混凝土。聲波透射法檢測7 m、10 m兩處嚴重缺陷(見圖6)，判定為Ⅳ類樁;低應變反射波法檢測波形如圖7，只是在7 m處有清晰的缺陷反射，后面無法看到其他缺陷，從缺陷同向反射程度來看，可以判定為II類樁。因此，如果此樁僅采用低應變法檢測分析，可能會造成誤判，從而漏判不合格樁。

3)存在樁頂或樁底混凝土質量缺陷時，低應變反射波法檢測可能會漏過缺陷。

①某特大橋329-12#樁，設計樁長54 m，C40混凝土，樁徑1.5 m，聲測法檢測發(fā)現(xiàn)樁頂2 m范圍內混凝土質量存在缺陷(見圖8)。通過調查發(fā)現(xiàn)是由于混凝土灌注時超灌不夠，造成夾雜浮渣的差混凝土留在樁頂，這種現(xiàn)象在實際施工中并不少見。而分析低應變反射波法檢測波形則看不出存在缺陷的跡象(見圖9)，表現(xiàn)出來的是差混凝土和好混凝土之間阻抗變化造成的反向反射波，很容易判斷成擴徑樁。

②某特大橋348-2#樁，設計樁長 47 m，樁徑 1.0 m，C40混凝土。樁周地層為粉質黏土、粉砂、細砂。一根聲測管在樁頂處堵管，聲測法發(fā)現(xiàn)樁底7 m存在明顯缺陷(見圖10)，采用鉆芯法驗證，樁底芯樣破碎，無法取出。低應變反射波法檢測波形無有效樁底反射(見圖11)，未能有效判斷樁底缺陷。

圖4 346-3#樁聲測波形圖

圖5 346-3#樁低應變法測試波形圖

圖6 36-2#樁聲測波形圖

圖7 36-2#樁低應變法測試波形圖

圖8 329-12#樁聲測波形圖

圖9 329-12#樁低應變法測試波形圖

圖10 348-2#樁聲測波形圖

圖11 348-2#樁低應變法測試波形圖

3 結論及建議

超聲波透射法能夠很好地發(fā)現(xiàn)基樁樁身范圍內各個部位的缺陷，并且能夠和鉆芯法檢測結果很好地對應起來，一般不會誤判、漏判重大缺陷;對于樁身中淺部缺陷，低應變反射波法、超聲波透射法和鉆芯法，一般能夠很好地對應起來，但是低應變法對缺陷程度的判定具有不確定性，存在誤判風險。對于樁頂和樁底部位缺陷，由于尺寸效應和應力波彌散等因素的存在，低應變反射波法有時不容易發(fā)現(xiàn)此類缺陷，存在漏判風險。采用低應變反射波法檢測經(jīng)濟、快捷，但是由于方法局限性，具有一定的誤判、漏判風險。懷疑基樁有缺陷存在時，結合鉆芯法進行補充檢測、驗證是必要的;如果有兩個或以上鉆孔，可以采用超聲波透射法補充檢測。在條件允許的情況下，應盡量采用超聲波透射法檢測，這樣可以最大程度地避免潛在的質量風險。

［1］陳凡，徐天平，陳久照，等.建筑基樁檢測技術［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2002.

［2］中華人民共和國鐵道部.TB20118—2008 鐵路工程基樁質量檢測技術規(guī)程［S］.北京:中國鐵道出版社，2008.

［3］馬建忠，洪巖，溫和春.海外工程樁基施工質量控制實踐［J］.鐵道建筑，2010(11):93-97.

［4］董承全，李晉平，熊昌盛，等.聲波透射法樁身完整性檢測分類標準定量化初探［J］.鐵道建筑，2010(4):66-68.