太原橋梁樁基水下檢測需要多少錢-橋墩水下樁基體檢怎么收費-橋樁水下結(jié)構(gòu)病害檢測費用多少
太原橋梁樁基水下檢測需要多少錢-橋墩水下樁基體檢怎么收費-橋樁水下結(jié)構(gòu)病害檢測費用多少
鐵路橋梁水下橋墩的使用條件和使用環(huán)境比水上結(jié)構(gòu)更為惡劣，極易造成損傷和發(fā)生病害，從而導(dǎo)致橋梁承載力和耐久性降低，嚴(yán)重時危及鐵路行車安全和運營壽命。部分鐵路橋梁水下橋墩因使用年限長、周邊環(huán)境變化大、人為采砂等原因，尤其是受暴雨、洪水、浮冰撞擊等影響，不同程度地存在著安全隱患。
1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
國外橋梁水下墩臺基礎(chǔ)的安全檢測與監(jiān)測有明顯的固定化、自動化趨勢，并且逐步建立了相應(yīng)的報警機制，橋梁運營單位能及時了解橋梁水下墩臺基礎(chǔ)的安全問題。
2水下墩臺基礎(chǔ)常見病害
鐵路橋梁水下墩臺基礎(chǔ)的病害主要是由設(shè)計、施工、管理維護、自然環(huán)境、人為因素等多方面原因造成的，其主要的常見病害有混凝土表觀病害、沖刷病害、變位病害和其他病害，水下橋墩病害如圖1所示。
2.1 表觀病害
鐵路橋梁水下橋墩絕大多數(shù)是鋼筋混凝土、混凝土和磚石砌筑而成，受上部結(jié)構(gòu)荷載或基礎(chǔ)缺陷的直接影響，易產(chǎn)生損壞。在船舶撞擊或漂浮物沖擊等突然外載作用下，水下橋墩會產(chǎn)生局部破損，造成材料剝落或者剝離，還易受干燥、潮濕、寒暑、凍結(jié)、冰融等氣候條件以及海水、工業(yè)腐蝕性水等的作用而產(chǎn)生病害。建筑材料隨使用時間的增長也會老化。常見的水下橋墩表觀病害有以下幾類:
1)表觀裂縫。造成裂縫的原因主要有材料、施工、環(huán)境、結(jié)構(gòu)與荷載等，混凝土裂縫根據(jù)縫寬和縫深可以分為龜裂或細微裂縫、表面或淺層裂縫、深層裂縫和貫穿性裂縫。工業(yè)腐蝕性水、感潮河段極易產(chǎn)生裂縫，此外施工不當(dāng)、運營維護不到位、基礎(chǔ)不均勻沉陷、溫差影響、局部應(yīng)力等原因都可造成表觀裂縫。
2)混凝土表面的蜂窩麻面、骨料外露和疏松脫殼。這些主要受水流沖蝕、磨損作用而形成，影響結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性。
3)混凝土表面的孔洞、銹蝕露筋。這類病害往往是由施工原因造成，受水流沖刷、水中酸根離子的侵蝕，鈣離子由內(nèi)向外擴散導(dǎo)致氫氧化鈣溶解，引起混凝土強度和密實度下降，影響結(jié)構(gòu)的承載能力和對鋼筋的保護作用。
4)混凝土破損、刮擦。這類病害是由多種原因引起的，例如機械、船舶、漂流物等的撞擊。
5)水生物侵襲。感潮河段混凝土表面滋生的海生物及內(nèi)陸河段滋生的微生物造成混凝土腐蝕。
2.2 基礎(chǔ)沖刷
基礎(chǔ)沖刷是水下橋墩的重要病害形式。橋墩及基礎(chǔ)影響原水流的方向，導(dǎo)致水流在基礎(chǔ)周圍迅速改變，帶走基礎(chǔ)下面及周圍的土，引起沖刷病害。沖刷會改變結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，對橋梁的使用安全有顯著影響。沖刷形態(tài)分為一般沖刷與局部沖刷2種。一般沖刷通常由河道輸沙不平衡或泥沙超限開挖所致，局部沖刷主要由建造水工結(jié)構(gòu)物所致。橋墩結(jié)構(gòu)屬于水工結(jié)構(gòu)物，其基礎(chǔ)沖刷屬于局部沖刷。
2.3 結(jié)構(gòu)變形
混凝土結(jié)構(gòu)變形包括長期變形和短期變形2 種。長期變形是由外部條件緩慢變化和收縮、徐變等混凝土固有性質(zhì)所致。外部條件緩慢變化包含地基下沉、地基變形引起的性殘余變形等情況。而短期變形是外力作用下產(chǎn)生的塑性變形，如結(jié)構(gòu)在交通荷載、地震荷載、船撞等外力作用下發(fā)生的塑性變形。結(jié)構(gòu)下沉、傾斜等變形影響構(gòu)件的受力狀態(tài)，當(dāng)變形過大時，直接影響橋梁的使用安全。
2.4 其他病害
設(shè)計時橋位選址、橋墩結(jié)構(gòu)形式、尺寸選擇不合理，以及結(jié)構(gòu)調(diào)治物、防洪設(shè)施等未按要求設(shè)計或設(shè)計不合理，對橋墩結(jié)構(gòu)的安全性會產(chǎn)生不利影響。施工原材料選擇不當(dāng)、質(zhì)量不可靠等原因會造成橋墩的耐久性降低。施工時水下質(zhì)量難以控制，造成質(zhì)量缺陷又不易被發(fā)現(xiàn)，從而對橋墩的使用造成影響。
3水下墩臺基礎(chǔ)檢測內(nèi)容和方法
在大量檢測實踐的基礎(chǔ)上，研究確定了水下橋墩檢測的6項主要內(nèi)容:外觀檢查、結(jié)構(gòu)測量、地形地貌、水文檢測、無損檢測和振動測試。
3.1 外觀檢查
1)表觀狀態(tài)，包括外觀輪廓、平整度、表面附著物、淤積物。主要方法為潛水員水下摸探、目視檢查、水下照相、水下錄像等。通過潛水員的目視檢查結(jié)合水下錄像，能夠及時反饋水下結(jié)構(gòu)的使用情況。
2)裂縫，主要檢測裂縫部位、數(shù)量、走向、長度、寬度、裂縫開裂部位鋼筋銹蝕及析出物，并了解裂縫的變化情況，一般采用目視檢查配合水下錄像。裂縫長度可用鋼尺檢測，寬度用塞尺、測縫計、讀數(shù)放大鏡等工具進行檢測，裂縫深度可采用鉆孔取芯法。
3)混凝土損傷，主要檢查剝蝕、沖蝕、疏松以及表面磨蝕、空蝕情況的面積和深度等。混凝土損傷宜采用專用工具測量，水下檢測常用的設(shè)備儀器及工具包括水下攝像系統(tǒng)、鋼尺和卷尺。
4)鋼筋銹蝕，主要檢查外露鋼筋的外露部位、鋼筋分布、外露數(shù)量、銹蝕面積、銹蝕程度。鋼筋銹蝕宜采用專用工具測量，水下檢測常用的設(shè)備儀器及工具包括水下攝像系統(tǒng)、鋼尺、卷尺和游標(biāo)卡尺。
5)孔洞/蜂窩麻面，主要檢查混凝土孔洞/蜂窩麻面所在的部位、面積、深度等。宜采用專用工具測量，水下檢測常用的設(shè)備儀器及工具包括水下攝像系統(tǒng)、鋼尺和卷尺。
3.2 結(jié)構(gòu)測量
水中結(jié)構(gòu)在施工時一般條件較困難，施工精度也不易控制，施工完成后的結(jié)構(gòu)物可能與原設(shè)計有一定的誤差。通過對結(jié)構(gòu)的外形輪廓尺寸進行測量并與原設(shè)計對比，掌握結(jié)構(gòu)實際的結(jié)構(gòu)尺寸和使用狀態(tài)。
1)墩臺、基礎(chǔ)外輪廓尺寸
主要測量結(jié)構(gòu)的長度、寬度和高度，圓形或圓端形橋墩測量其周長或直徑，繪制得到結(jié)構(gòu)的三維尺寸。宜采用專用工具測量，水下測量常用的設(shè)備儀器及工具包括水下攝像系統(tǒng)、鋼尺和卷尺。
2)橋墩垂直(傾斜)度
一般橋墩為軸向受壓或偏心受壓結(jié)構(gòu)，在豎向保持豎直(特殊設(shè)計的結(jié)構(gòu)除外)，測量橋墩墩頂橫橋向中心、縱橋向中心與水面位置對應(yīng)處的坐標(biāo)，用于判斷其豎向是否傾斜。橋墩垂直(傾斜)度宜采用幾何測量法、垂線測量法、光學(xué)測距等間接測量方法，或通過測量水中墩臺及橋跨結(jié)構(gòu)形態(tài)參數(shù)的變化推定其變位的方法，常用的設(shè)備儀器及工具包括全站儀、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、傾斜儀等精密儀器。
3.3 地形地貌
1)河床斷面測量(水深測量)
河床斷面測量是河道地形測量的主要內(nèi)容，包括縱斷面測量和橫斷面測量。河道橫斷面測量的主要任務(wù)是測量出河道斷面線上的各個地形點的高低起伏情況，并繪出河道橫斷面圖，以掌握鐵路橋梁橋墩基礎(chǔ)沖刷情況和橋址處河道變遷及河床沖刷、淤積情況，對孔徑渡洪能力作出評估，同時為水文檢算提供依據(jù)。通常鐵路橋梁河床斷面測量任務(wù)是分別對橋址處和橋軸線上下游各25 m 處橫斷面進行測量，并繪制河床斷面圖。岸上河床斷面測量相對簡單，可以用智能定位儀直接測取測點的三維坐標(biāo)。水中河床斷面測量均需要采用沖鋒舟等水上交通設(shè)備，通常采用雙頻測深儀和智能定位儀聯(lián)測、便攜式測深儀和智能定位儀聯(lián)測、便攜式測深儀和全站儀聯(lián)測、智能定位儀直接測量等測量方式。
2)地形地貌測量
對橋位處及上下游一定范圍內(nèi)河床地形地貌進行掃測，并生成河床的地形、地貌三維圖像。其目的是:①全面掌握橋位范圍內(nèi)河床的地形地貌，有無沖刷、淤積，河床的變化情況和河床覆蓋層的土質(zhì)特征;②查找橋基有無局部沖刷、淘空病害、周邊有無堆積物、拋填物等;③取得詳細的河床標(biāo)高，為潛水輔助裝備的安裝提供可靠依據(jù)。地形地貌測量宜采用多波束測量法，常用儀器設(shè)備及工具包括檢測船、多波束測深系統(tǒng)、小型發(fā)電機、卷尺等。有特定要求時，可選用三維成像系統(tǒng)檢測。
3.4 水文檢測
1)水流速度檢測。測量橋位處的水流速度，為判定橋墩處的沖刷狀態(tài)提供依據(jù)，同時也作為潛水員下水探摸時機的依據(jù)。水流速度檢測宜采用浮標(biāo)法和流速儀測量法，常用儀器設(shè)備及工具包括檢測船、浮標(biāo)、旋槳式流速儀、聲學(xué)多普勒流速剖面儀。
2)渾濁度檢測。測量橋位處水的渾濁度，為判定橋墩處的沖刷狀態(tài)提供依據(jù)，同時也作為潛水員下水探摸時機的依據(jù)。渾濁度檢測宜采用濁度儀。
3)腐蝕性物質(zhì)含量檢測。提取橋位處的水樣，化驗水中的腐蝕性物質(zhì)。腐蝕性物質(zhì)含量檢測宜采用氯度分析法和鹽度計法，常用儀器設(shè)備及工具包括氯化物測定儀、鹽度測試儀。
4)水流流向觀測。根據(jù)河面上的浮標(biāo)或漂浮物的流向來判斷水位流向。
3.5 無損檢測
無損檢測是判斷結(jié)構(gòu)使用狀態(tài)的輔助手段，對于長期位于水位以下的結(jié)構(gòu)目前較難直接進行無損檢測，如混凝土強度、碳化深度、鋼筋分布、鋼筋銹蝕檢測等。但對于水面以上、水位變動區(qū)域在條件允許條件下可以進行無損檢測。
1)混凝土強度?？刹捎没貜梼x測量結(jié)構(gòu)表面的回彈強度，必要時可鉆取混凝土芯樣制成標(biāo)準(zhǔn)試件測得混凝土抗壓強度。
2)碳化深度。采用酒精溶液測量混凝土結(jié)構(gòu)的碳化深度。水下混凝土不受碳化作用。
3)鋼筋分布及保護層厚度。采用鋼筋探測儀探測墩臺、基礎(chǔ)的鋼筋布置情況及保護層厚度，常用儀器為鋼筋保護層厚度測定儀。
4)鋼筋銹蝕。采用半電池電位法測試結(jié)構(gòu)內(nèi)鋼筋的銹蝕情況，常用儀器為鋼筋銹蝕儀。
3.7 檢測項目劃分
按照檢測項目可分為一般檢測項目和專項檢測項目2種。
一般檢測包括表觀狀態(tài)、裂縫狀態(tài)、混凝土損傷、鋼筋外露銹蝕、混凝土蜂窩麻面等。此外，還包括結(jié)構(gòu)的外輪廓尺寸、河床斷面及地形地貌，橋位處水的流速及渾濁度。必要時，應(yīng)調(diào)查缺陷發(fā)展變化過程、基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)的變形情況。
專項檢測包括橋墩垂直度測量、水中腐蝕性物質(zhì)含量檢測、無損檢測及振動性能測試等。
4檢測案例
2016年以來，陸續(xù)開展了26座鐵路橋梁水下橋墩的檢測，發(fā)現(xiàn)了破損、裂縫、孔洞、鋼筋外露、鋼筋銹蝕、沖刷、掏空等多種病害。
4.1 外觀病害
水下橋墩外觀檢測時，潛水員攜帶水下攝像系統(tǒng)的攝像頭和照明設(shè)備，對水下橋墩外觀質(zhì)量進行初步檢查、摸探和攝像。然后組織潛水員和專業(yè)技術(shù)人員對病害和關(guān)鍵部位進行詳細檢測，利用鋼尺等小型工具對病害尺寸進行測量，詳細記錄病害的位置、形狀、數(shù)量等，水下攝像系統(tǒng)見圖2。
4.2 橋墩沖刷
使用船載多波速測深系統(tǒng)對橋墩周圍河床進行掃測，發(fā)現(xiàn)有沖刷、淤積等情況時，再由潛水員水下采用碼桿尺等輔助工具進行目視、探摸和水下攝像檢測，通過2 種檢測方法測量數(shù)據(jù)比對確定沖刷的面積和深度。檢測儀器設(shè)備和檢測出的沖刷病害見圖3。
圖3 沖刷檢測儀器布設(shè)及橋墩沖刷病害
多波束測深系統(tǒng)掃測成果圖中，不同的水深用不同的顏色顯示，從圖上可以直觀地對河床沖刷、淤積情況進行初步判斷，同時可以通過抽取任一特定斷面的水深數(shù)據(jù)繪制成河床斷面圖，通過河床斷面圖對比分析，得到精確的沖刷、淤積深度。
1.1 反自然枯洪規(guī)律 三峽工程建成后，冬季蓄水發(fā)電，夏季泄水防洪，庫區(qū)水岸由原來的冬陸夏水變?yōu)槎年?，建庫前后庫區(qū)的生態(tài)環(huán)境發(fā)生極大的變化。
4.3 水下地形測量
4.4 水文檢測
1)流速測量
水流速度采用轉(zhuǎn)子式流速儀測量，水流速度測量的目的主要是積累潛水員下水進行檢測作業(yè)時的水流速度數(shù)據(jù)，判斷檢測區(qū)域水流是否適合潛水員作業(yè)。經(jīng)過近3 年的水流速度檢測數(shù)據(jù)積累發(fā)現(xiàn)，水流速度小于0.75 m/s時，潛水員可以正常下水作業(yè);水流速度大于等于0.75 m/s且小于1.5 m/s時，潛水員不宜下水作業(yè)，在配備其他輔助潛水設(shè)施確保安全的前提下潛水員可以下水作業(yè);水流速度大于1.5 m/s 時，潛水員無法下水作業(yè)。
2)濁度測量
渾濁度采用濁度儀測量。濁度測量的目的主要是測量記錄潛水員下水作業(yè)時的水下能見度情況，為判斷檢測區(qū)域水下渾濁度是否滿足潛水員水下目視和攝像檢測要求提供數(shù)據(jù)參考。
在檢測實踐的基礎(chǔ)上，通過試驗得出，在照明充足的情況下，適合潛水員水下目視作業(yè)的最大濁度為80 NTU。當(dāng)濁度大于80 NTU 時，潛水員目視檢測能見度會受到很大限制，工作效率也會極大降低。當(dāng)水下能見度低不易直接采用水下攝像檢測時，可采用清水箱(圖5)輔助攝像的方法得到清晰的水下照片。
