低應(yīng)變反射波法的橋梁樁基檢測(cè)解析

黃天倫

摘 要：以低應(yīng)變反射波檢測(cè)方法為研究背景，對(duì)該技術(shù)在橋梁樁基檢測(cè)中的要點(diǎn)進(jìn)行分析。先是闡述了低應(yīng)變反射波法的應(yīng)用機(jī)理，而后依托某項(xiàng)目工程實(shí)例，對(duì)技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程解析。實(shí)踐可知，通過(guò)低應(yīng)變反射波法的應(yīng)用能夠?qū)蛄簶痘A(chǔ)的自生橋梁分析，可探測(cè)出樁基的病害問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：橋梁工程;樁基檢測(cè);低應(yīng)變;反射波法;應(yīng)用分析

中圖分類號(hào)：U445.551 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

橋梁工程項(xiàng)目的建設(shè)施工，投入資金量比較多，施工有著很高的難度，只要是發(fā)生事故就會(huì)造成巨大的傷害事故和經(jīng)濟(jì)損失，給社會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。樁基是橋梁結(jié)構(gòu)的主要組成部分，其承載著整個(gè)橋跨結(jié)構(gòu)墩臺(tái)的載荷，所以該部分的質(zhì)量會(huì)給橋梁的耐久性、安全性產(chǎn)生不利的影響。樁基屬于隱蔽的工程結(jié)構(gòu)，要想做好該部分的質(zhì)量控制，不僅需要在設(shè)計(jì)、施工中進(jìn)行控制，還需要運(yùn)用先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)，加強(qiáng)質(zhì)量檢驗(yàn)和管理。

1 反射波法的檢測(cè)原理與應(yīng)用范圍

（1）原理。低應(yīng)變反射波法主要是通過(guò)彈性固體內(nèi)應(yīng)力的方式在一維空間中的傳播作為基礎(chǔ)進(jìn)行。如果樁體長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)樁體的直徑，就會(huì)將樁體看作是一個(gè)彈性桿件。在樁身頂部受到豎向的激振力作用，樁介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)群就會(huì)發(fā)生位移而導(dǎo)致彈性波的存在。彈性波是通過(guò)特定的速度讓樁身內(nèi)向下傳播。應(yīng)力波的傳播環(huán)節(jié)，如果因?yàn)闃蹲杩沟淖兓缑嬗绊懀热缈s頸、混凝土離析、斷樁等，一部分應(yīng)力波會(huì)經(jīng)過(guò)反射而向上傳播，另一部分應(yīng)力波則會(huì)形成透水而向下傳播到樁端的位置上，這就會(huì)在樁端出現(xiàn)了反射的情況。樁頂設(shè)置有加速度或者速度傳感器，其可以直接接收到信號(hào)。傳感器中所收集的各種信號(hào)經(jīng)過(guò)樁基檢測(cè)儀放大處理，就能夠獲取加速度或者速度曲線形式。檢測(cè)人員通過(guò)曲線變化就能夠準(zhǔn)確的判定出樁阻抗的位置，這就是具體的缺陷位置，進(jìn)而可以判斷出樁體是否存在缺陷問(wèn)題。

（2）適用范圍。從實(shí)際測(cè)量中分析，樁側(cè)阻力尤其是土阻力的存在，極大的影響應(yīng)力波的傳播，具體是如下幾點(diǎn)：1）造成波的快速衰減;2）反射波幅值會(huì)發(fā)生很大的變化;3）形成相對(duì)較大的土阻力波。由于受到可測(cè)波的長(zhǎng)度尺寸，其長(zhǎng)度一般會(huì)處于5 m～50 m之間，通常樁基直徑在1.8 m的情況下是最好的。如果長(zhǎng)度在50 m以上，也能夠獲取樁底反射信號(hào)，但是因?yàn)槠涑休d性能要求較高，所以很多單樁單柱與低應(yīng)變反射信號(hào)對(duì)于較遠(yuǎn)位置上的缺陷敏感性較差，所以應(yīng)用受到很大的限制，即使應(yīng)用，效果也比較差。

2 工程簡(jiǎn)介

某橋梁項(xiàng)目中，選取其中的11根有代表性的樁基進(jìn)行檢測(cè)，了解各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，分析檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用效果，然后充分的了解該方式在樁基質(zhì)量檢測(cè)中的實(shí)際使用情況。因?yàn)樵摌蛄汗こ痰膸r石風(fēng)化嚴(yán)重，樁基周邊土質(zhì)比較差，低應(yīng)變反射波會(huì)因?yàn)橹苓呁馏w產(chǎn)生很大的影響。本次11根樁都設(shè)計(jì)為摩擦樁的形式，通過(guò)旋挖鉆機(jī)開(kāi)始灌注施工，其樁長(zhǎng)范圍16.00 m～40.00 m、樁徑處于1 200 mm～1 800 mm之間。

3 技術(shù)應(yīng)用

（1）測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)具體包含如下幾個(gè)部分：信號(hào)采集儀，該部分主要是使用的12位或16位A/D轉(zhuǎn)換器，該部分設(shè)備性能達(dá)到要求，不能有任何功能性缺陷或者問(wèn)題。系統(tǒng)采樣頻率需要大于截止頻率的2.5倍，還要有效的消除外部環(huán)境中信號(hào)的干擾和影響，尤其是50 Hz的影響，所以需要在現(xiàn)場(chǎng)需要使用直流電源，盡量不要應(yīng)用交流電;傳感器裝置，最好是采用沖擊型或者內(nèi)部安裝有放大裝置的速度計(jì)系統(tǒng)，因?yàn)槠漕l響范圍是很大的，一般會(huì)幾赫茲到幾千赫茲不等，如果選擇普通速度計(jì)與高阻尼傳感器，效果是很差的，所以盡量不要使用;力錘;打印機(jī)等等。

（2）測(cè)試過(guò)程。測(cè)試操作環(huán)節(jié)，信號(hào)獲取是關(guān)鍵，在該環(huán)節(jié)應(yīng)該注意下述幾個(gè)問(wèn)題：

1）測(cè)試點(diǎn)的選擇。測(cè)試點(diǎn)數(shù)量的確定要根據(jù)樁徑來(lái)確定，也要分析不同測(cè)試需求，如果樁體直徑超過(guò)120 cm，測(cè)試3～4點(diǎn)，在整個(gè)樁體的中心與四周進(jìn)行均勻分布，并且要結(jié)合實(shí)際需要做好測(cè)試點(diǎn)的打磨處理，確保傳感器的安裝達(dá)到規(guī)定的效果。

2）錘擊點(diǎn)的選擇。通常將其設(shè)置在和傳感器距離20 cm～30 cm處。如果距離比較小，則在錘擊的過(guò)程中沖擊力給傳感器造成很大的影響;如果距離比較遠(yuǎn)，就會(huì)存在橫波，出現(xiàn)波形振蕩的問(wèn)題。錘擊點(diǎn)不需要打磨處理，如果經(jīng)過(guò)打磨處理，應(yīng)該在該位置上加裝橡膠墊，以避免出現(xiàn)波形振蕩的問(wèn)題，否則將難以保證檢測(cè)的精度。

3）傳感器安裝。該設(shè)備的安裝根據(jù)確定的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行，要選擇合適的粘貼方式，通常是石蠟、黃油、橡皮泥等粘貼材料，夏季最好是應(yīng)用橡皮泥，冬季則最好是應(yīng)用黃油，可以提升粘貼的效果，要保證粘貼的材料盡量減小厚度，以防止出現(xiàn)測(cè)量信號(hào)失真。

（3）波形分析。波形材料進(jìn)行分析之前，需要重點(diǎn)分析測(cè)量樁體位置的地質(zhì)條件，分析持力層的狀態(tài)，了解樁基施工方法，確定樁頂是否存在護(hù)筒等情況，還要檢測(cè)確定護(hù)筒的深度尺寸，經(jīng)過(guò)上述幾個(gè)方面的分析和研究之后，需要檢查樁底反射信號(hào)的情況，樁體梁體基層比較長(zhǎng)的情況，因?yàn)楹芏嗲闆r下是嵌巖的地質(zhì)條件，所以樁底部位的反射信號(hào)經(jīng)過(guò)放大處理之后才能進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。

（4）檢測(cè)結(jié)果。從本次檢測(cè)數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)，確定該次檢驗(yàn)的1、2、3、4、6與11號(hào)為I類樁，5號(hào)為二類樁9和10號(hào)為三類樁，7號(hào)和8號(hào)為四類樁，下面進(jìn)行幾個(gè)樁基信號(hào)數(shù)據(jù)的檢測(cè)分析，然后確定這些樁體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量情況。1號(hào)樁基底部的反射信號(hào)是比較明顯的，發(fā)現(xiàn)在樁身的結(jié)構(gòu)部位上可能存在有類似于縮頸的信號(hào)，混凝土的波速下降就可能是出現(xiàn)縮頸的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)開(kāi)挖之后檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)該問(wèn)題的出現(xiàn)是因?yàn)闃扼w長(zhǎng)度超出標(biāo)準(zhǔn)而導(dǎo)致的。6號(hào)樁底并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)存在明顯的反射信號(hào)，整個(gè)波速數(shù)據(jù)都是正常的。該樁的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，且直徑比較大，低應(yīng)變的方式無(wú)法準(zhǔn)確的獲取樁底反射波，這時(shí)需要使用大重量尼龍錘來(lái)實(shí)施激振處理，然后就能夠掌握窄脈沖低頻信號(hào)可以消除這一問(wèn)題的影響，因此，針對(duì)于樁體長(zhǎng)度比較長(zhǎng)的情況下，反射波在檢測(cè)中，有著一定的限制和影響。9號(hào)樁的檢測(cè)中，發(fā)現(xiàn)存在有比較微弱的反射信號(hào)，樁身的13.6 m、21.5 m的位置上有縮頸信號(hào)，其他的結(jié)構(gòu)部位屬于正常的范圍。但是經(jīng)過(guò)開(kāi)挖之后確定，該信號(hào)的出現(xiàn)是這些位置有離析的問(wèn)題而導(dǎo)致的。

10號(hào)樁底并沒(méi)有明顯的反射信號(hào)，混凝土波速正常，且樁身2.5 m的位置上檢測(cè)發(fā)現(xiàn)微弱的縮頸信號(hào)，但是經(jīng)過(guò)使用超聲波透射的方式檢查在1.5 m的位置上聲波與波幅都會(huì)低于臨界參數(shù)值，而波長(zhǎng)異常的22.5 m位置上存在有一定的夾泥問(wèn)題。7號(hào)樁并沒(méi)有存在反射信號(hào)，而在17.5 m的位置上有縮頸信號(hào)，波速正常，而應(yīng)用超聲波檢測(cè)發(fā)現(xiàn)在28.6 m位置上有夾泥的問(wèn)題，所以需要聯(lián)合兩種方法才能確定樁基的缺陷問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）低應(yīng)變反射波法在進(jìn)行樁體質(zhì)量檢測(cè)中，會(huì)因?yàn)榈刭|(zhì)條件、樁徑等方面因素的影響導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確，通常來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)度控制在39.5 m以下。（2）低應(yīng)變反射波法對(duì)于缺陷位置有著較高的敏感度，但是對(duì)于廣義的縮頸信號(hào)來(lái)說(shuō)，并不能單獨(dú)判斷其缺陷位置和具體的問(wèn)題，所以還需要應(yīng)用樁速度時(shí)程曲線的綜合分析，以確定樁體質(zhì)量。（3）為了提升檢測(cè)精度，可以將低應(yīng)變波與超聲波透射法聯(lián)合使用，效果更好。

參考文獻(xiàn)：

[1]章松.低應(yīng)變反射波法在樁基檢測(cè)中的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2017，5（22）：108+100.

[2]藍(lán)云輝.建筑工程樁基檢測(cè)中低應(yīng)變反射波法的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015，5（27）：1798-1799.

[3]胡靖.低應(yīng)變反射波法在某樁基工程檢測(cè)中的應(yīng)用[J].四川建材，2015，41（02）：116-117.

[4]朱小娟.論基樁低應(yīng)變法檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2014，2（28）：38.

[5]游海南.樁基檢測(cè)中低應(yīng)變反射波法的實(shí)踐應(yīng)用[J].江西建材，2014，34（08）：97+99.