本文在研究中以水利工程中桩基检测技术为核心,分析水利工程常见的桩基检测技术,列举工程案例,优化桩基检测技术,强化施工过程的技术工艺,发挥出检测技术的作用,及时发现存在安全隐患的部位,便于后期的维护和管理,提高水利工程的综合质量水平,并为相关研究人员提供一定的借鉴和帮助。
桩基工程是水利工程施工和运营中的关键部位,也是施工要点之一,水利工程长时间时候用,受到各种干扰因素的影响,会形成安全隐患,需要定期维护和排查,而有效的桩基检测技术尤为重要,在不破坏桩基使用性能的前提下,对桩基进行无损检测,了解和掌握桩基承载力和结构强度,为桩基的维修和管理工作提供参考依据,保证桩基结构的稳定性。对此,在水利工程中,无论是建设阶段还是在后期运营阶段,都要加强对桩基的检测施工,优化检测技术,提高检测结果的准确性,进而保证水利工程的综合质量。在这样的环境背景下,探究水利工程中桩基检测技术具有非常重要的现实意义。
1水利工程中常见的桩基检测技术
1.1高应变法
该检测方法是桩基检测工作中常见的方法之一,可以测量出桩基激发的阻力数据,即为速度波或是应力波,以精确数据为基础,计算桩基的承载力。在实际应用中,通过波形拟合法和CASE法实现桩基检测,其中CZSE法则是通过构建一维波动方程,计算桩基围岩土形成的支撑阻力,得出该支撑阻力的具体值。假设桩身截面不变,观察应力波传播中的能量损耗情况和信号畸变程度,不考虑桩基周围土体阻力,桩基底部阻土体阻力和桩端运动速度保持一致,呈正比例关系。基于假设条件,根据行波方程和波动方程,推导出极限承载力计算公式,这种检测方法仅限于预制桩检测和预应力管桩检测。波形拟合法大多应用在单桩承载力测试中,通过现场检测出速度波和力波大小,并传输到管理端中迭代计算,假设各个单元基桩信息,基于力波与速度波,对实测波形和计算波形进行拟合处理,直到二者参数吻合,进而得到桩基的实际承载力参数。
1.2低应变法
在实际应用中,通过低能量瞬态、稳态等激振方式,基于弹性限度,迫使桩身形成低幅度振动,通过波力原理、振动理论进行基桩稳定性和承载力的判断,检测桩身完整性。当前,结合我国的技术特征,主要选择应力波反射法进行桩身检测,分析应力波反射特征,以此反映出桩身完整程度,并联合反射波辐射、频率、地层信息和施工记录等信息,精准明确桩身使用情况。在实际应用中,要注意两点:①波形曲线会由于桩周土地的影响而发生变化,这是因为桩周土地的力学性能干扰,造成应力波的过渡损耗;②无法判断桩身浅层问题,定量分析不足。
1.3声波透射法
声波透射法是由混凝土结构声学检测技术优化形成,主要检测桩基完整性,通过撞击的方式分析应力波传播路径,若波形、波速、波峰值恒定,应力波可以保持匀速传播,可以表明桩基完好无损,完整性良好;若波形、波速、波峰值变动较为明显,则说明桩基结构中存在缺陷,这是因为应力波传播中,桩基缺陷部位的应力波会出现变化幅度不等的情况,使得应力波形成透射波,这种方式属于无损检测,不会对桩基性能产生任何影响,适应范围较广。
2水利工程中桩基检测技术的应用途径
某水利工程用于抗洪减灾途径,由于运行时间过长,可能会出现安全隐患,需要对该水利工程进行安全隐患的检测,结合工程情况和检测条件,本工程选择低应变反射波法进行实际检测。在桩基检测中,选择人工挖孔灌注桩,其中孔径为120cm,桩端多以中风化岩层为主,通过低压变反射波法进行桩基缺陷处的探测,为后期的修复和管理提供可靠依据。
2.1完整性检验
根据《水利水电工程桩基动测技术规程》中的要求,结合桩身完整性分为以下类型:①Ⅰ类桩,指桩身完整且正常使用;②Ⅱ类桩,指桩身基本完整,但存在轻微缺陷,可以正常使用;③Ⅲ类桩,指桩身有明显缺陷,结构承载力下降;④Ⅳ类桩,指桩身有重度缺陷,无法正常使用。针对高度小于2m的桩基,选择声波透射法,在混凝土灌注之前,检测人员要埋设声测管,单根桩基必须埋设四根内径为5.1cm的声测管,对称分布,保证桩基内侧布设均匀。针对检测出Ⅲ类桩和Ⅳ类桩,采用钻芯法进行二次检验,确定具有质量疑问和比较关键的桩基,设置抽样检测率是5%。针对高度大于2m的桩基,在实际检测中,选择低应变法,主要检测81根桩基,针对检测出Ⅲ类桩和Ⅳ类桩,采用钻芯法进行二次检验,确定具有质量疑问和比较关键的桩基,设置抽样检测率是5%。
2.2承载力检测
在桩基承载力检测中,选择桩基自平衡法,检测系统由环形荷载箱、高压油管、百分表、位移杆以及电动油泵等构成,检测人员要通过地面组合油泵和高压油管进行环形荷载箱加压处理,基于压力剧增的条件下,启动荷载箱,把该作用力传输至桩身,形成向上或是向下位移,形成桩基侧面阻力与端部阻力,上下桩身就会形成摩擦力和端阻力,构成平衡力,这就是桩基的自平衡。利用荷载箱得到荷载曲线,平衡力会转化为荷载,通过位移杆和百分表,测得桩身承载力,并得到桩基沉降量、弹性压缩系数,完成检测任务。
3Ⅲ类桩、Ⅳ类桩施工处理技术
对已经检测出的Ⅲ类桩和Ⅳ类桩进行施工处理,具体为以下施工方式:
3.1扩大承台法
在长时间的使用中,桩基由于各种因素已经发生位移,原有的承台断面宽度无法达到实际要求,需要施工中进行承台扩大。基于桩基共同作用原理,若单桩承载力下降,可以通过扩大承台的方式,考虑桩与天然地基共同分组上部结构荷载的方法,在扩大承台断面宽度时,大承台配筋也要随之增加。
3.2原位复桩
在实际施工中,若检测出断桩的情况,施工人员要彻底清理桩基,在原有位置进行桩基重新浇筑,根本上解决桩基缺陷问题,尽管处理效果最佳,但存在费用高且难度大的问题。
3.3接桩
通过桩基检测,明确混凝土缺陷部位,设计接桩方案,根据设计要求标注井点,通过“降水-开挖-素混凝土护壁”的施工流程,在桩基内部用钢筋箍圈加固,挖到合格为止,通过人工凿毛,利用按挖孔法进行混凝土施工,最后混凝土浇注。