探究桩基检测技术在公路施工中的应用

张智利

(山西路桥集团试验检测中心有限公司，山西 太原 030000)

0 前 言

公路桩基的稳定性与结构强度能够决定公路工程使用寿命的长短，为提升工程资源利用效率，推动相关检测技术发展，必须制定合理的检测计划与技术应用规划，把握检测技术的正确应用路径，设定较为准确的设备内部参数，进行系统性的结构质量检测，保证公路的安全性，发现并消除潜在的质量隐患。技术人员应当在实践中主动采用超声波透射法与低应变反射波法实施联合检测，提升检测精度，拓展检测范围，做到优势互补，可有效避免漏检、误检，提高桩基检测的精度与可靠度。

1 在公路工程中运用桩基检测技术的目的

1.1 保证施工安全

为降低公路工程的建造成本，提升建筑结构的强度与荷载能力，施工单位必须采取有效措施排除潜在的安全隐患，合理运用桩基检测技术对已建成的公路基础设施与道路进行检测，做好前期现场勘查与后期工程质量核验工作，消除施工中出现的偏差与工程计算误差，使用多种嵌入式或移动式检测设备对已完成修建的公路进行系统性检测，尽可能地延长交通设施的使用寿命，发现公路路面或地基中存在的裂缝与孔洞[1]。部分公路工程的建造地点较为偏远，地质环境恶劣，已建成的公路路面容易受到外部极端自然天气影响而发生形变或位移，公路路基必须承受巨大压力，为预防意外安全事故的结构性风险，必须做好配套的检测工作，及时发现潜在问题，采取措施强化路基的稳固性与路面的耐磨性，例如施工人员可使用超声波检测设备定位路基混凝土框架中的孔洞，并向其中灌注大量砂浆，填补路基中的裂缝。

1.2 降低工程建造成本，提升施工准确性

通过合理运用桩基检测技术，施工单位管理者可对公路工程的用工量、材料用量形成较为清晰的认识，根据检测活动搜集到的数据信息，分析施工队伍在不同阶段使用的工程建造工艺，了解公路的建造质量、桩基具体位置等信息，有计划地改进施工技术与建造工艺，提升相关领域的技术水平[2]。步入新时代以来，我国国民经济获得快速发展，全国公路里程不断增加，为推动我国交通建设事业的发展，带动远距离运输行业的兴起，必须做好公路工程建设工作，采取措施检测公路工程中桩基的承载能力与结构性能，如各类公路桥梁中常见的大直径、中直径桩，调节公路桩基的水平受荷情况，使用具有不同优势的检测方法，如声波透射法、动力测桩法等，选择较为适宜的检测方式与现场勘查措施，向监管部门或监理公司提交全面、准确的工程信息。

2 公路施工中桩基检测技术的应用要点

在现代公路工程中，桩基检测技术有着较高的应用价值，施工人员可合理运用检测设备，对公路工程中修建的各类基础设施如桥梁、路基、分水渠等进行全面检测，重点检测各个设施中的结构裂缝、内部框架承载力、外观缺陷、桥梁基础，发现可能存在的缺陷状态，对公路工程的整体结构进行系统性的扫描分析，了解不同的缺点与漏洞的成因，如雨水集聚导致路基表层受到侵蚀、地质运动导致路基不稳等，评估潜在的缺陷可能对公路工程正常运作造成的负面影响，制定较为完善的解决方案并加以处理，评估施工队伍是否按照公路工程建造规范进行施工，保障施工活动的实际质量达到行业平均水平，并根据施工方的要求制定检测方案，避免检测作业流于表面[3]。如今，在我国桩基检测过程中，依旧存在着许多需要解决的问题，如材料设备浪费现象严重、人员素质较低等，此类问题阻碍了现代公路建设事业的发展，施工方必须提升对桩基检测活动的重视程度，正确运用多种技术设备，保证公路的建造效率与质量。

3 现代交通建设中桩基检测技术的基本类型

3.1 超声波检测技术

技术人员可选择使用见效快、检测周期短的超声波设备对公路工程进行检测，评估基础设施的建造质量与内部结构稳定性，在桩基的混凝土表层安装多个嵌入式的声管，在向桩基内部发射超声波后，启动回音采集设备，利用回声定位原理，计算声波在混凝土或其他类型建材中传播时声学参数的变化规律，如频率衰减速度、幅度波动等，做好桩基检测工作，评估桩基周边环境。这一检测技术的层次较高，能够在短时间内完成针对多个桩基的检测，同时对施工技术人员的工作能力、技术操作水平提出了较高要求，检测设备的采购流程、安装方式、使用方法较为复杂，个别技术人员无法完全掌握。随着社会经济的进步与技术水平的不断提升，超声波检测设备开始在公路建造工程中获得普遍应用，技术人员可将此类设备用于路桥质量检测，发现桩基中潜在的孔洞与裂缝，并基于声学领域的最新研究，调整声波解析标准，基于从桩基中反射回收音设备的声波频率构建数字化的建筑模型，为超声波检测提供技术支持。

通过合理运用超声波检测技术设备，技术人员可获得最新的公路工程信息数据，并根据检测要求调整回声的标准偏差预设值，基于声波的振幅与变形幅度，评估桩基内部的框架是否发生变形或位移，技术人员必须主动总结工作经验，把握日常检测工作中反射声波的峰值持续时间，基于峰值大小的变化，判断桩基是否存在漏洞与缺陷。必须做好应力波分析工作，记录相关数据。技术人员应当把握超声波脉冲检测技术的基本原理，即超声波脉冲在桩基中的传播会受到建筑材料结构密度的影响，其传播速度会发生变化，通常情况下，当桩基材料的质量较为稳定，测试距离固定时，超声波的传播速度能够与桩基密实程度成正比。如果桩基内部有隐藏的缝隙或无内容物的孔洞，检测设备所发出的超声波会在经过此类缝隙、孔洞时，绕开没有实质材料的缺陷，然后被反射回接收设备中，这一过程会导致回声脉冲传播的路径显著增加，传播范围扩大，超声波在桩基建筑材料中所用的传播时间会相应地变长。

3.2 静载荷试验法

为提升公路工程质量检测的准确性，消除潜在安全隐患，施工单位必须选择运用高层次的检测方法，即静载荷测试法，在公路桩基附近用液压设备安装工程桩，并使用多种牵引设备强化工程桩的载荷，使用精密测量仪器估算某一类型混凝土部件的沉降率与所处位置。技术人员可灵活调整横向力与轴向力的大小，并将检测设备放入工程桩的顶部或尾部，对桩体所受的摩擦力、反作用力进行精确测量，把握锚桩的具体位置与受力程度，检测平台反应装置是否能够相应检测设备所发出的信号，检测相应的反作用力指数，一般而言没有内部损伤、质量较高的桩基的反作用力值应当保持在20以内。技术人员可选择在桩基周边打下4～6根锚杆，并根据实际需求调整锚杆的载荷，根据公路工程的实际情况，针对不同长度、直径、物理性能的桩基采取适宜的检测方法，从而获得准确的检测结果。这一常用检测方法的优点在于检测精度较高，误差率较低，可将其控制在4%以内，是最为可靠的检测手段之一。步入新时代以来，静荷载试验的技术水平不断提升，技术人员可在锚杆顶部安装多个检测器与探测设备，组织开展具备较高严密性的载荷试验，提升检测结果的精确性与可靠性。

3.3 钻孔法

为做好工程质量检测工作，准确把握公路施工质量与桩基的稳定性，技术人员可选择使用钻孔法取出桩基中的部分建筑材料，将其送往实验室进行检测，进而发掘其中包含的各类信息，把握桩基的强度、具体位置、结构稳定性、材料硬度等基本条件，使之成为施工单位可用的重要参考数据，施工单位管理者可基于此类数据重新设计公路施工计划。这一检测方法的应用范围较广、技术水平较低、没有技术门槛，可被用于全部公路工程之中，然而缺点在于仅能反映一部分桩基的实际情况，测量范围较小，无法反映整体情况，此类方法一旦使用不当，会破坏桩基的基本结构，导致内部建筑材料受潮或产生裂缝。

3.4 应变动力检测技术

在现代公路施工活动中，施工单位可选择使用高层次的专业检测技术，如应变动力检测技术，此类技术对检测器材与检测环境有着较高要求。在应用应变动力检测技术检测桩基的过程中，技术人员可提前清理施工现场，使用液压机或工程泵等设备对作为测试目标的桩基进行撞击，并在桩基附近安装多个应力检测设备，使之全面检测钢筋混凝土材料的受力情况，评估桩基内部框架的稳定性与结构强度。技术人员可基于标准化的公式计算出公路桩基的具体位置、受力情况。然而这一检测技术的应用范围较小，无法准确检测现代公路工程中过多的桩基。为控制检测活动对桩基稳定性的影响，提升检测效率与速度，技术人员可选择在公路施工中使用低应变动力检测技术，在公路工程施工现场安装小型检测设备，此类设备包含小型撞锤，可连续敲击作为测试对象的桩基，控制撞击的力度与速度，并结合最新的遥感设备评估桩基的实际受力方式。技术人员应当详细检查公路桥梁桩身的长度、体积、重量，发现桩基中存在的各类缺陷，如内部孔洞、表层混凝土脱落、结构强度以下降等，准确评估不同框架内混凝土的强度等级，帮助施工人员确定实际的缺陷程度，在后续施工活动中制定合理、有效的维护计划，解决客观存在的缺陷。

低应变动力检测技术经常被用于检测公路桩基是否存在不稳固、位置偏移等问题，通过合理运用这一先进的检测技术，技术人员可明确判断出桩身的完整性、稳固性。施工单位管理者应当为技术人员配发专业性的检测仪器，此类仪器必须内置动态分析系统，通过撞击桩基顶部，产生振动，弹性波会传播到桩基周边的建筑材料中，向不同方向延伸，如果桩基内部与周边各处材料的密度有差异，其对弹性波的阻抗能力会有所不同，技术人员安装在附近的大型检测设备会接收到来自不同地点的反射波，通过定位反射波的发射端点与影响范围，可准确把握反射波的波速，逐步排查出桩基中的故障与缺陷[4]。技术人员可将设备接收到的信号以电子信息形式输入电脑中，并将其转化为声波图或数字化模型，通过搜集来自不同领域的锤击信号，可进行误差校正，找出公路工程中桩基的缺陷及其具体位置。

4 桩基检测技术在未来的发展趋势与应用路径

为了控制桩基检测活动所消耗的经济成本，避免检测活动影响公路的正常使用，技术人员必须选择在桩基底部安装动态声波检测器与回声定位设备，有效控制检测活动的成本，测量出桩基本身具备的结构强度与荷载能力，弥补传统检测方法的缺陷。随着现代化工程技术的发展与普及，技术人员开始在检测活动中使用高技术含量的精密检测仪器，相关检测指标逐步走向成熟，桩基检测技术获得发展，例如较为先进的声波CT检测设备已逐步在国内公路建设工程中获得应用，超声波投射检测技术的应用价值有所提升，新型超声波检测仪器可实时反映并记录超声波在混凝土介质传播时频率与振动幅度的变化，并基于现有的数据计算出超声波的衰减速度[5]。探地雷达检测是一种无损检测技术，利用该方面对公路路基进行检测，不仅可以取得不错的检测效果，而且不会对路基造成破坏。将探地雷达检测技术应用到路基检测中，将探测深度设置在3～5 m，调整雷达的波长与反射频率，合理优化雷达探测技术的应用方式，准确测量桩基的密实度与稳固性。公路施工中对桩基质量的检测应根据具体施工需要来进行选取，必要时可以同时选用两种或以上的方式对公路桩基进行检测，以强化桩基施工质量。

5 结束语

公路工程中的桩基分布于不同地点，直径较大，隐蔽性较强，为做好检测工作，必须设计好检测计划，使用超声波检测设备与打孔设备进行检测，分析拾音设备所搜集到的反射波信号，并基于反射波的波形特征分析桩基的内部结构与稳定性，把握桩基的具体位置，发现桩基的缺陷，如用料不足、形变、渗漏等，在采集反射信号时，为进一步提升检测精度，必须提高时间分辨率与采样频率，在桩基施工完成后，应该采取切实有效的方法，对其质量进行检测，保障工程项目的质量安全。

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