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中图分类号:TU473.1文献标识码: A 文章编号:
一、引言
随着近些年来我国国民经济的发展,我国的交通事业得到了飞速的发展,桥梁作为交通事业的重要组成部分,不仅是一个重要的交通实体,也是国家综合国力和科学技术发展水平的重要体现,近些年来,我国的桥梁建设行业发展迅速,且桥梁建设的复杂度也越来越高,在桥梁的建设中,桩基的建设作为其基础,技术条件十分复杂,发展的空间也十分广阔,目前,桩基技术已经成为地基承建领域中的主要分支之一,经过多年的发展,桩基技术的承建工艺日新月异,一些新的设计理论和科技成果不断的出现,桩基技术得到了迅速的发展。桩基础的桩基础可以用于坚硬的基岩、卵砾石、砂、硬塑黏性土层之中,具有很高的群桩以及竖向单桩承载力,可以承受桥梁的全部竖向荷载,也可以保证桥梁的倾斜在正常范围内,此外,桥梁桩基础较大的侧向刚度可以有效的抵御由于地震等自然灾害引起的力矩荷载以及水平荷载,保证桥梁的稳定性。某桥梁工程,桥梁总长127m,桥面净宽10m,桥外侧设有0.5m的防撞护栏,桩基础的截面直径为1.4m,地基饱和抗压强度为7.0MPa,桩身嵌入泥质粉砂岩层的厚度为6.3m,桩基采用机械冲孔灌注桩,混凝土强度为C30,下面就根据该桥梁的情况探讨桥梁桩基础缺陷复合检测及其加固的方法。
二、桥梁桩基础工程质量的复合检测
(一)超声波投射检测法
超声波投射检测法就是在桥梁桩内部埋设纵向声测管道,并将超声脉冲发射以及接受探头放置在声测管之中,在声测管中灌注好足量的清水作为耦合剂,在检测时,仪器可以发出周期性的电脉冲,这种电脉冲可以穿透混凝土,并将探测结果转化为电信号,这样,就可以计算出超声脉冲穿过桩体的时间、脉冲的主频率、接受波的幅值以及频谱等数据;在计算出这些数据之后,数据处理系统就可以根据判别软件对各种计算出的参数进行综合的分析和判断,这样,就可以计算出混凝土内部缺陷的位置、大小和性质,并根据计算结果给出混凝土的总体强度以及总体均匀性的评价标准,通过该种方法对桥梁进行评价,发展0号桥台1号桩距离桩平面25.6到26.2米范围内存在接受信号波形异常的情况,证实桩基础存在质量缺陷,内部发生畸变,因此,就对该缺陷部位以及接近缺陷部位的位置进行取芯检验,根据取芯检验结果证实缺陷的具体部位和实际情况,划定缺陷部位,分析出缺陷的厚度,发生原因,根据实际情况进行后续的加固处理。
(二)桩身抽芯检测法
为了更好的评价桥梁桩基础的质量,就可以对其进行抽芯检查,抽芯检查法的主要工艺是钻探技术,即在桥梁的桩身上按照其长度方向钻取及桩岩土和混凝土的芯样,对所钻取得芯样进行观察和测试,从而得出桥梁基础的成桩质量,抽芯检测法作为一种可以对局部破损进行检测的方法,与其他的检测方法相比而言,具有直观、科学以及使用的特点,种种的实践表明,抽芯检测法不会受到其他客观条件的影响,特别适宜用于大直径桥梁桩基础缺陷的复合检测中,在本工程的检测中,取芯设备使用XY-1型取芯钻机,搭设钻机平台,在抽芯前期一切正常,钻到16.5米时出现钻进困难的现象,且伴随跳钻情况,继续钻进,出现酱黄色的返水,且桥梁桩周有水涌出,经过勘察得知,该种情况的出现是由于施工方法导致孔倾斜度超出规定范围所造成。
三、桥梁桩基础缺陷原因分析
根据检测,证实0号桥台1号桩基的缺陷位于桥梁的桩底部位,桩基由粘土、卵石以及砂土组成,厚度不均匀,有一定厚度的沉渣出现,取芯检测与超声波检测结论基本一致。根据分析,该桥梁桩基础质量缺陷产生的原因是由于钻孔泥浆的含砂量偏高、泥浆比重小、悬浮砖渣能力不足,清空不彻底,导致沉渣厚度出现超标的情况,此外,在钻孔清孔之后,由于以上因素的影响,就直接导致孔内发生孔壁坍塌以及砖渣沉淀的事故。
四、桥梁桩基础的加固方法
根据以上缺陷质量原因的分析,可以使用以下的方式对桥梁桩基础进行加固:
(一)洗孔处理
洗孔处理对对桥梁桩基础进行加固的基础方式,其具体的处理方法为:待钻孔抽芯完成之后,采用空压机、冲淋器、高压泥浆泵对钻孔进行交替洗孔,利用高压射流水以及高压气流将孔内的松散体冲刷干净,并将缺陷部位的砂土和细小的卵石淘空,交替进行,直到返水变清位置,用洗孔处理法对该桥梁工程进行处理,证实松散物被有效的清理,孔底已经基本干净。
(二)安装压浆管
待整个洗孔处理完成之后,安装压浆管,该桥梁工程使用的压浆管为2.54毫米的镀锌压浆管,孔口有2根管,其中一根管作为压浆管,另外一根管作为回浆管,为了填补缺陷部位的空洞,加强桩基础的强度,就在孔内填入一定的豆石骨料,待所有工序完成之后,将孔口的上部用细石砼将其封闭,待以上工序完成之后,方可进入下一步工序。
(三)二次洗孔处理
待以上步骤完成,压浆管的放置合格之后,需要等孔口上部的细石砼达到一定的强度,待其达到规定的强度之后,可以进行二次洗孔处理,二次洗孔处理需要使用高压泥浆泵在孔内注水,同时利用高压水流将远离孔口的粘土切割为悬浮状,再使用空压机、高压泥浆泵以及冲淋器进行交叉冲孔,将缺陷部位的松散物完全处理干净,直到出现返水变清位置,这就基本达到了清孔的目的。
(四)压降处理
待二次清孔完成之后,就可以进行后续的压浆处理,即使用高压泥浆泵,用循环注射的方式将浆液使用压力灌入的方式灌入孔内,在灌浆时使用间歇性灌浆和交替灌浆相结合的方式进行,为了使浆液可以充分的扩散,补强范围可以增强,在灌浆时需要使用最大的泵压进行灌浆,对该桥梁工程使用这种灌浆方式结果证明,水泥浆液通过充分的填充和扩散,已经在缺陷部位形成外壁,使桩身的完整程度得到有效的加强,实现加固目的。
五、结语
桥梁的安全性关乎重大,对于桥梁桩基础的复合检测方法使用超声波无损检测和钻芯检测结合的检测方式可以有效的检测出桩基础的缺陷位置、缺陷大小以及缺陷性质,待缺陷检测完成后,就可以根据缺陷的实际情况使用加固方式,在加固前要开展清孔工作,待返水干净后方可进入下一阶段的加固工作,加固方法以压降处理法为宜,在工作进行时,要坚持正确的操作方式,防止意外事故的出现,对于重点环节的处理一定要严格按照施工规范进行,保证桩基础的加固质量。
参考文献:
[论文摘要] 桥梁工程中桥梁桩基极为关键,桥梁桩基由于深埋在地表下,再加上多数施工区域地下水较高,因而桩基的质量一直都难控制,况且桩基质量将直接影响桥梁的整体质量。本文对桥梁桩基混凝土施工中应注意的技术问题,进行分析和总结,供项目施工时参考。
随着社会发展,市场经济不断深化,我国高速公路发展迅猛,桥梁和隧洞工程在高速路上广泛运用。桥梁工程中桥梁桩基极为关键,桥梁桩基由于深埋在地表下,再加上多数施工区域地下水较高,因而桩基的质量一直都难以控制,况且桩基质量将直接影响桥梁的整体质量。现就对桥梁工程桩基施工混凝土中的几个技术问题提出自己的见解:
1.桩基施工中护壁混凝土强度等级应与桩基混凝土的强度等级一样,且护壁应高出地面至少30厘米,另外应对护壁进行仔细检查有无漏水和渗水。
2.桩基混凝土配合比,应在施工前选择取料场对原材料进行检测合格后,分人工挖孔桩和钻孔桩进行配合比设计,一般情况下,钻孔桩水下混凝土的坍落度比人工挖孔桩混凝土坍落度要大,但无论何种混凝土都应满足施工工艺的具体要求,如混凝土坍落度、初凝时间、终凝时间等,其中最重要是混凝土粘聚性和保水性一定要好。
3.混凝土灌注前应仔细对孔底进行检查,检查孔底有无积水和沉渣。一般情况下,沉渣较容易清除,但由于地下水位比较高时,积水就难清尽,鉴于此一般有两种处理方法:一是地下水量较少时,可在第一盘混凝土灌注前使用海绵、毛毡等物品尽量将孔底积水吸干净,一旦吸干净就可以立即进行混凝土灌注;且第一盘混凝土的水泥用量应适大加大,灌注高度应严格进行控制,也利混凝土充分振捣;一是地下水量较大采用海绵、毛毡无法吸干净时,可以考虑按钻孔桩进行水下混凝土灌注。
4.钻孔桩水下混凝土灌注应仔细对每盘混凝土下料量和导管拔管高度进行严格的计算。否则极易出现导管拔出混凝土以造成断桩,另外,应将混凝土灌注超过桩顶设计标高至少0.8米,也保证将桩头凿出浮浆后桩顶的混凝土质量。
5.人工挖桩混凝土灌注首先应将孔积水,特别是串筒润湿而流下的积水吸干净,避免孔底混凝土由于积水而使混凝土局部水灰比增大而出现混凝土强度偏低,严重时会造成混凝土离析,另外灌注过程中,应严格控制混凝土振捣高度,保证混凝土振捣充分避免漏振和过振,最后随着桩基混凝土的不断上升,桩基表面由于混凝土振捣而产生的浮浆不断增加,这时应用捉桶将表面的浮浆捉出倒掉,特别是接近桩顶更是如此,也避免由于混凝土配合比失真而造成桩顶出现低强度区。
6.桩基混凝土灌注完成后,在混凝土终凝后应对桩基混凝土进行保养。
桥梁工程桩基混凝土灌注完保养至龄期后,应对桩基质量进行检测,目前我国对于交通工程中桥梁桩基的检测方法普遍采用的有两种,一是超声波透射法,二是低应变法。低应变法由于其检测结果精度低,目前主要用在小直径桩或短桩的检测。然而超声波透射法虽然检测成本高于低应变法,但其检测结果准确性较高,所以目前我国采用相当普遍。
若采用超声波透射法检测桩基质量,首先应进行声测管的预埋。超声波透射法检测桩基质量的工作机理一般情况下就是一个发射,一个接收,两个探头从桩底按一定规定的高度上利用发射探头所发射的超声波通过混凝土再到接收探头,其间根据某些声学参数如幅度、频率等的不同变化,从而反映出混凝土内部情况如孔洞、强度、离析等。而声测管就是探头运动的通道。声测管埋设时应按设计图要求绑缚于桩基的钢筋笼上,由于此工作方式,因此超声波透射法检测桩基质量不受桩长,桩径的影响,成为目前我国较受欢迎的桩基检测方法,而根据我个人工作经验见解,要进行好超声波透射法检测基质量工作,除了检测人员个人素质外,还有就是检测设备的优劣,更为重要的因素就是声测管的埋设是否满足规定技术要求反之将直接影响着桩基的检测结束,严重时将会造成检测人员误判。一般情况为避免发生上述情况,声测管的埋设应采用如下方式作业:
1.声测管一般应该采用钢管,而塑料PVC管虽然价格便宜,但由于施工中绑扎和水泥水化过程中发热等因素影响而容易变形,最终造成探头的上下运动无法进行检测,所以一般在工程中不采用塑料PVC管。
2.钢管声测管在进行联结时,一般采用螺丝口连接或焊接,焊接过程中应注意不要烧坏钢管,也免出现洞口导致混凝土浇筑时水泥浆体渗入而堵塞管道;螺丝口连接应在丝口处采用麻丝紧缠,目的以是为了防止水泥浆体渗入而堵塞管道。
3.采用超声波透射法检测桩基质量时,声测管埋设数量应按相关规范要求,现普遍采用埋设三根或四根,圆孔桩一般为三根,方孔桩一般为四根。
4.声测管绑缚于桩基钢筋笼上时,首先安装第一根时应平行于桩孔轴心线;其次是声测管之间应尽量平行,然后绑缚于桩基钢筋笼上且不允许有松动现象;第三是对于端承桩而言,由于桩底情况是我们需要重点观察的地方,因而几根声测管尾都应一直放到桩底且应处于同一水平面上;第四,声测管在埋设时应尽量等距离分布;第五,在桩顶处声测应高出桩顶混凝土面30~50cm为宜。
关键词:无损检测;桥梁;桩基
中图分类号:U41文献标识码: A
引言
我国的公路桥梁检测技术在经济发展的带动下快速的发展,传统的检测方法已经不能对公路桥梁的情况作出准确的检测和判断,无损检测技术正是在这样的背景下发展起来的。计算机技术的进步改变了传统检测的公路桥梁检测的现状,使得公路桥梁的检测更精准安全,实现了检测技术由有损检测到无损检测的转变,为公路起来建设的发展创造了有利的条件,所以检测时要加强运用。
一、无损检测技术简介
无损检测技术就是指在对结构与主体不产生影响的前提下,通过某种物理方法对指标进行确定,从而判断结构是否发生性能改变,能够达到使用要求。无损检测技术基本与最前沿的科学技术相关,借助科技的发展,实现了在现实工程领域的应用。道桥工程中的无损检测技术主要是为了在不影响正常运营使用的前提下完成对质量的检测,应用了机械力学、材料力学与物理学等技术,同时是对电子技术与计算机技术的结合。
二、桥梁桩基的无损检测技术
(一)声波无损检测
声波无损检测主要是利用在混凝土结构声学检测技术的基础上发展而来的,其主要检测桩基的完整性。其主要对在撞击中传播的应力波进行分析,如果应力波的波形、波速、波峰值保持不变,如果应力波在桩基中均匀传播,则表明桩基的完整性比较好。如果应力波的波形、波速、波峰值发生变化,则表明沿桩基在长度方向上存在缺陷。同时,在桩基存在缺陷部位应力波将发生突变,从而使得应力波发生透射波、反射波或者散射波等现象。由于,无损检测对桩基不产生破坏,所以特别适用于桥梁工程的桩基完整性的检测工程中。
(二)高应变检测
这种检测手法应用的时间已经相当长,它主要是对桩的竖向抗压承载能力与设计要求是否相符进行判定。使用这种方法对桩身的预制桩接头以及水平整合型的具体缝隙等各种缺陷进行判定时,能查明其是否能够对竖向抗压的具体承载能力产生影响,并在此基础上对缺陷的程度进行合理判定。这种方法已经普遍应用于一些地区。就目前情况来看,国内外运用的高应变法的测试与结果分析的主要基础还是一维杆拨动的相关理论,没有将桩和土之间互相作用的相关机理考虑在内,因此,在对承载力进行测试时,运用这种方法有一定程度的局限性。
(三)低应变法
这种方法主要是对桩身的完整性进行检测。很多缺陷或者是质量事故都在流水处或者是底层的变化处发生,底层的变化会导致反射波的产生从而影响波形,所以要对地质资料进行查看,了解施工的具体记录,从而确定缺陷的具置。定量分析软件能帮助我们判定基桩缺陷的具体程度,虽然这一软件有一定的不足之处,但是它对应力波在桩身进行传播的具体过程进行了分析,只要保证桩周选择合理的土参数,就能起到一定的效果。在运用低应变法进行检测时,不断缺陷属于什么样的类型,其共同的表现就是桩的阻抗减小,不能区分缺陷性质。
1.低应变动测法的适用范围介绍
公路桥梁工程桩基低应变动测法的适用范围对测量影响是十分巨大的,其中公路桥梁工程桩基测土阻力是主要因素,测土阻力包括两个部分:动土阻力和静土阻力,后者是主要影响因素,其特点可以概括如下:(1)消减反射波峰值;(2)加快应变力衰减;(3)动土阻力波的产生限制了可测桩基的长度。
通过总结实际公路桥梁工程桩基施工过程中的经验教训,在公路桥梁工程桩基中采用低应变动测法对公公路桥梁工程桩基进行检测时,公路桥梁工程桩基的长度通常在5~50m的范围之间,公路桥梁工程桩基的半径一般需小于0.9m,尽管一些长度大于50m的公路桥梁工程桩基仍能够获得桩底的应力波信号,然而因公路桥梁工程桩基的承载力较大,公路桥梁工程桩基的一些局部缺陷、深度缺陷的反映不够准确,同时也会受到公路桥梁工程当地地质条件的影响。
2.低应变动测试过程分析
低应变动测试过程中,测量人员为了提高公路桥梁工程桩基测量结果的精确性和准确性,要特别注意以下几点:选取测量点和锤击点、安装传感器等。
(1)选取测试点。测试点的选取应该以公路桥梁工程桩基直径为选取依据,选取原则要保证公路桥梁工程桩基测试点满足实际测量的需求,通常情况下,公路桥梁工程桩基直径不小于0.15m,基桩测量点的选取应该大于5个,而且要保证和钢筋笼的间距在15cm以上,选取的方式要保证公路桥梁工程桩基测量点均匀,打磨处理应该仔细认真,保证后续公路桥梁工程桩基施工正常进行。
(2)选取锤击点。公路桥梁工程桩基检测过程中的锤击点适宜点为相距传感器20~30cm的位置,如果锤击点与传感器间距离太近,锤击的冲击力可能对传感器造成干扰,而若锤击点与传感器间距离太远,就可能有横波的影响产生波形震动现象,这将无法准确反映公路桥梁工程桩基的状况。所以锤击点和传感器位置选取的好坏直接决定着公路桥梁工程桩基检测效果,可以聘请公路桥梁工程桩基检测专业技术人才进行测量检测,保证公路桥梁工程桩基检测结果满足设计要求。
(3)传感器的安置。按照公路桥梁工程桩基测试点的选取情况来确定传感器的安装,粘贴方式是最为常用的安装公路桥梁工程桩基检测传感器的方法,因此这就要求在公路桥梁工程桩基的顶部干燥的时候,比较常用的粘贴剂包括:橡皮泥、黄油、石蜡、等,粘贴层的厚度应该适中,避免过厚造成公路桥梁工程桩基检测传感器应力波接收不准确的情况。
三、加强无损检测技术在桥梁中应用的措施
(一)加强无损检测技术的创新
技术创新是将无损检测技术充分运用到公路桥梁检测中的首要前提。因为公路桥梁建设技术的发展会带动公路桥梁结构、用材等的变化,使得检测的难度加大,现有的检测方法不一定都能完成相应的检测工作,所以需要新的测量方法才能有效的完成,所以将加强技术的创新尤为重要。例如引进国外先进的检测技术、建立实验室进行相关研究、对现有检测技术进行改进、结合公路桥梁检测的实际进行相关研究等都是加强技术创新的有效方式。
(二)提高相关检测人员的素质
在公路桥梁的检测中,经常要用到各种仪器设备和各种检测技术,而且使用这些仪器设备和技术的要求很高,因此需要相关工作人员具备较高的专业素质,才能顺利的完成检测的任务。提高相关工作人员的素质可以进行岗前培训、定期组织员工学习无损检测技术的各种知识、开展无损检测技术知识的讲座、录用专业的高水平的相关人才等。只有这样才能为公路桥梁检测的顺利进行提供更多的人员基础,最终取良好的测量效果。
结束语
随着我国交通业的不断发展,已建成的道路桥梁的检测成为维修、维护的重要依据,通过正确有效的检测技术应用,管理者能够更加明确地了解道路与桥梁目前的运营状况,从而形成科学决策,另外检测技术还对道路与桥梁的设计产生正反馈的影响,不断提高。无损检测技术是对道路桥梁进行无损伤性的检测,能够保证交通正常进行,经济活动不受干扰。我国目前要不断加强无损检测技术的研发与人员培养,不断进行技术推广试验,提高适用性,通过技术与管理双重作用,实现道路与桥梁的质量保证。
参考文献:
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