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【铭创 · 干货分享】声波透射法与低应变反射法检测基桩完

作者:铭创科技
摘要

利用声波透射法和低应变反射法对北方某省的一条高速公路桥梁400余根摩擦桩进行了对比检测,对判定类别不一致的疑问桩基,采用钻孔取芯结合钻孔电视的方法进行最终判别。统计了声波透射法和低应变反射法的误判情况,按缺陷位置和缺陷种类进行了分类统计,分析了误判原因,利用所得结果对声波透射法和低应变反射法的综合应用提出了建议,可供广大试验检测人员参考。

 

概述

 

声波透射法和低应变反射法是目前公路桥梁桩身完整性检测领域最常用的两种无损检测方法。低应变反射法声受地质条件限制较多,是一种定性方法,要求检测人员具备丰富的工程经验,逐渐受到桥梁工程检测人员的冷落;声波透射法结果直观,但实际检测过程中受声测管及桩基自身影响较大,规范判定准则以定性为主,虽逐渐为工程界广泛采用,但使用过程中受到较多质疑,取芯验证较多,对工程进度和成本控制产生了一定的影响。

近年来,部分学者注意到了声波透射法和低应变反射法的不足,尝试结合两者的优点进行综合检测。韩伟华基于 7 根代表性基桩检测实例,通过对比分析后认为超声波透射法比低应变反射波法检测效果要好,两种方法各有优缺点且有一定的一致性,提出桩基检测中最好遵照以超声波透射法为主、以低应变反射波法为辅的原则,进行联合检测桩基,可以确保检测结果的可靠度。吴刚通过对比低应变法和声波透射法的检测原理和工程实际检测结果,得出在实际的检测过程中,当某一种检测方法无法对桩的完整性做出判断时,应该采用其他的检测方法来加以验证,尽量避免误判,同时又能对工程的质量做好严格的控制的结论。由于以往的研究往往针对某个工程的个别桩基,样本规模小,缺乏大规模的检测方法的对比性检测研究,因而对两种方法的优、缺点都是定性的泛泛而谈,缺少定量的统计分析。

我国北方某省的一条高速公路桥梁基桩的长度多在18m~36m 之间,且地质条件相对单一,以粉砂土层为主,适宜低应变反射法进行检测。笔者对该项目的400余根基桩分别采用低应变反射波法和声波透射法进行了对比检测,对两者判断不一致的桩基采用取芯结合高清钻孔摄像技术进行了验证,其统计分析结果为桩基无损检测方法的选择和综合应用提供了基础数据,并建议了进一步研究的方向。

 

对比检测方案

 

由于现行规范中未定义桩身完整性等级与桩身缺陷(类别和程度)的对应关系,而低应变法、声波透射法和钻孔取芯法这3种检测方法的检测数据对不同桩身缺陷的反应程度也不同,即使是同一种缺陷,也可能得出不同的结论。上述三种方法中,钻孔取芯法最为直观,在实际工程应用中也常作为仲裁方法使用,本文也采用钻孔取芯法的评定结果作为最终结果,而对桩基的实际缺陷和其承载能力与耐久性不做探讨,一切以检测规程和规范为准。需要说明的是,由于《公路工程基桩动测技术规程》(JTG/TF81-01-2004) 中无取芯法操作规程,本文结合《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2014)中的相关内容,制定对比检测方案。

(1)利用声波透射法和低应变法分别检测同1根桩,当两者判定结果一致时,认可该结果为最终结果;当两者判定结果不一致时,采用取芯法和高清数字钻孔摄像技术进行最终判定。由于高清数字钻孔摄像技术判别桩基类别尚无相关规范,本研究在判别时将其作为钻孔取芯法的补充,在芯样质量受到干扰不宜判别的情况下,借助高清数字钻孔摄像技术识别出芯样的缺陷范围和缺陷类别,特别是对桩身裂缝等细微缺陷均可清晰成像,避免钻孔芯样的误判、漏判。

(2)为消除声波透射法检测时声测管缺陷的影响,当声波透射法检测发现缺陷时,对声测管利用清水冲洗后重新检测,并以复检结果作为最终判断结果。

(3)取芯孔的布置:钻孔取芯位置的选择兼顾规范规定和声波透射法反映的缺陷位置,当声波透射法反映某个剖面具有缺陷或缺陷较其他剖面较为严重时,在该剖面位置处取芯,其余取芯孔按照《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2014规定位置布设。取芯孔

具体位置布设参见图1。

(4)数据采集后,分别向两个经验丰富的检测工程师提供基础地质资料,2人分别根据低应变检测法数据和声波透射法数据独立判断。

(5)检测完成后,按Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类以下桩,分别统计2种方法的误判情况。

 

对比检测结果

 

在项目中对比检测桩基数量为428根,两种检测方法判别一致的为394根,占92.1%;其中,Ⅰ类桩356根,占所检桩基数量的83.2%;Ⅱ类桩36根,占所检桩基数量的8. 4%;Ⅲ类或者Ⅲ类以下桩基2根,占所检桩基数量的0.5%;两种检测方法判别不一致的桩基34根,占所检桩基数量的7.9%。具体情况如下表1所示。从中可以看出,低应变反射法和声波透射法在桩身完整性判别方面具有较好的一致性,特别是对桩身完整性完好的桩基,两种方法同时做出错误判断的可能性极低。

为进一步厘清检测方法的误判情况,并分析误判原因,对两种检测方法判别结果不一致的 34 根基桩,采用钻孔取芯和高清数字钻孔摄像技术予以最终判定;同时,对低应变反射法和声波透射法判定桩身完整性等级均为Ⅲ类及Ⅲ类以下的基桩,也采用钻孔取芯方法进行了验证,并以钻孔取芯方法评定桩身完整性等级作为最终检测结果。结果显示:声波透射法误判 25 根,低应变反射法误判 10 根;而两种检测方法均出现误判 1 根。具体情况如下表 2 和表 3 所示。

进一步分析上述图表,可以看出:(1)虽然声波透射法和低应变反射法在桩身完整性判别中保持了较好的一致性,但这是建立在桩身完整性完好的基础上的;当桩身完整性有缺陷时,2者的判别差异较大:桩身有缺陷的基桩72根,两种方法判断桩身完整性等级不一致的达36 根,占比50%。进一步分析,有以下特点:(1)声波透射法误判的案例中,有8% 是将Ⅰ类桩判断为Ⅱ类桩,8%是将Ⅰ类桩判断为Ⅲ类桩,80%是将Ⅱ类基桩判断为Ⅲ类及Ⅲ类以下,即合计有96%是将桩身完整性等级判定为较差的类别。另有4%的桩基是将Ⅱ类桩判定为Ⅰ类桩,造成这种现象的原因是声测管的埋设明显偏位,桩身截面超过 50%的面积在声测管检测范围以外。

(2)低应变反射法误判的案例中,有11%是将Ⅰ类桩判断为Ⅱ类桩; 11%是将Ⅱ类桩判断为Ⅲ类桩,即合计有22%将桩身完整性等级判定为较差的类别;另有56%是将Ⅲ类桩判断为Ⅰ类桩,22%将Ⅲ类以下桩基判断为Ⅱ类桩,即合计有78%将桩身完整性等级判定为较好的类别。

(3)总体来说,声波透射法倾向于将桩身完整性类别判断为较差的类别;而低应变反射法倾向于将桩身完整性类别判断为较好的类别。

(4)另外,统计数据没有体现的一个现象是:对声波透射法声波曲线所反映的真实的基桩缺陷,在低应变反射曲线中均有所体现,两者结论不一致的主要原因是评判准则的差别。

(5)声波透射法的判断是否正确与基桩缺陷位置没有关系,而低应变反射法的误判与缺陷位置关系较大,从统计数据看,位于基桩下部的缺陷(特别是桩基底部的缺陷)采用低应变反射法出现漏判或者轻判的机率较大,而位于基桩上部的缺陷出现误判的机率较小。

 

结论

 

通过对依托工程400余根基桩采用低应变反射波法和声波透射法对比检测,可以初步得出以下结论:对完整性完好的基桩,采用各种方法出现误判的概率均较低;桩身有缺陷的基桩,各种检测方法虽能有效反映出缺陷位置,但采用单一方法检测出现误判的概率较高,具体来说:且声波透射法倾向于重判,低应变反射法更容易出现轻判或漏判,误判和漏判的概率与缺陷位置有关。

基于上述统计分析,对综合采用低应变反射法和声波透射法检测基桩完整性,初步提出以下建议:

(1)对桩身完整性完好的基桩,采用声波透射法和低应变法产生误判的可能性较小,鉴于声波透射法更为直观,除声测管布设严重偏位的情况外,优先采用声波透射法的检测结果。

(2)桩身有缺陷的桩基,若缺陷位于桩底或桩基下部,原则上以声波透射法的检测结果为准,必要时,应进一步进行取芯验证;若缺陷位于中、上部,原则上主要参考低应变反射法的评定结果。

总体来说,由于不同检测方法可检出的缺陷范围范不尽相同,而不同完整性类别的基桩可接受的缺陷尚无明确的标准,利用无损方法进行基桩完整性类别的检测,还有很多的工作要做。

 

 

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