低应变反射波法在桥梁桩基检测中的实例分析

低应变反射波法在桥梁桩基检测中的实例分析

郎杰坤

中铁五局四公司广东韶关512000

摘要：低应变反射波法是一种应用十分广泛的桩基检测方法，具有快速、高效、准确等优点。本文从低应变反射波法的基本原理出发，分析了检测中应注意的事项，结合工程实例，对低应变反射波法在桥梁桩基检测中的应用进行探讨，以供参考。

关键词：低应变发射法；检测；注意事项；分析

引言

随着城市化进程的加快，建筑事业得到了快速发展，桩基作为重要的基础形式，得到了广泛应用。由于桩基属地下隐蔽工程，为保证桩基安全可靠，进行桩基检测是十分有必要的。桩基检测技术目前主要有低应变法反射波法、高应变反射波法、声波透射法等。其中低应变反射波法检测速度快、工艺简单，可实现无破损检测且成本划算，综合性能较好，在现代桥梁桩基检测中有着广泛应用。本文主要对低应变反射波法在桥梁的桩基检测中的应用进行了探讨分析。

1反射波法的检测原理

低应变反射波法是将弹性固体内应力在一维空间的传播作为理论基础。当桩的长度远远超过桩的直径时，可以将桩看作一个一维弹性杆件。

当在桩身顶部施加竖向激振力时，桩介质的质点群会产生位移而形成弹性波。弹性波将以一定的速度在桩身内向下传播。应力波在传播过程中，如果遇到桩阻抗发生变化的界面时，比如说缩颈、混凝土离析、断桩等部分，一部分应力波将会发生反射从而向上进行传播，另一部分应力波则会产生透水而向下进行传播直至达到桩端，同时在桩端位置产生反射现象。在桩顶安装有加速度或者速度传感器，通过传感器可以接受反射波的信号。传感器内所收集到的信号经过桩基检测仪放大等方面的处理之后，即可得到加速度或者速度时程曲线。检测人员通过时程曲线的变化形态即可判断出桩阻抗变化的位置，该位置即为桩身缺陷所在的位置，从而对桩身的完整性进行定性检验。通过平均波速大小还可以大致估算混凝土的强度等级，通过平均波速和桩低反射波可以对桩的实际长度进行判断。

2检测过程中的注意事项

2.1测试时间的选择

对于混凝土灌注桩而言，桩身混凝土的强度与混凝土的龄期存在着正比例关系。只有桩身混凝土的强度和弹性模量均达到一定程度之后，通过锤击作用方可在桩头混凝土中产生应力波，从而在桩身中进行传播。如果桩身混凝土的弹性模量无法满足要求，即使增加锤击的力度也无法在桩身中产生反射信号。因此，采用低应变反射法对混凝土灌注桩进行检测，一般需要在桩身混凝土强度达到一定程度之后方可进行。在实际的检测过程中，一般情况下桩身混凝土的养护龄期需要达到7d以上方可进行低应变反射波法的检测，此时混凝土的强度往往会达到设计强度的80%以上。

2.2对桩头的要求

桩头的施工质量是确保检测成功的基础。首先应先对桩头进行清理，将其上的浮浆和松散部分等全部清除干净，确保桩头满足平整、洁净等方面的要求。在检测作业之前，一般应先采用空压机将桩头上的浮土全部吹掉。在实际的检测作业过程中，经常会遇到桩头不平整的问题，比如说中心部分突出或者下凹，或者桩头处出现泥芯。一般情况下针对泥芯问题，施工单位往往会将其掏净，这样会在桩头处形成一个孔洞。这些不良桩均会对实测波形造成影响。

2.3正确安装传感器

低应变反射法是以一维应力波为理论基础的，同时在其中做出了平截面假定。但是实际检测与理论假设还是存在一定的差异。当对桩顶进行锤击时，不仅会产生下行波，同时还会产生沿着桩顶面传播的波，其中会在桩顶面形成高频干扰波，这种波是两种高频波的耦合。高频干扰波会对缺陷反射波和桩低反射波产生较大的掩盖作用，从而对桩身完整性的检测结果造成影响。沿着桩身，高频干扰波的影响程度往往不同，一般情况下，在距离桩芯2/3半径处高频干扰波的影响最小，因此可以将传感器安装在这个位置。敲击位置则应选在桩中心处。如果传感器的安装位置与锤击点较为接近时，则不仅会受到高频干扰波的影响，同时检测得到的速度曲线也会出现较大的负向反冲，这会对桩身缺陷的检测结果造成影响。所以在检测过程中，如果传感器的安装位置不理想而引起波形不理想时，则应对安装位置进行适当的调整。

2.4选择适当的激振力

当采用低应变反射法进行检测时，一般需要一个适当的瞬时激振振源。通常情况下，比较常用的激振工具包括力锤和力棒两种。当对桥梁混凝土灌注桩进行检测时，一般采用力棒比较适合。这是因为力棒敲击时所产生的能量更为集中，容易获得较好的信号。在激振工具确定之后，需要对激振点进行选择。一般而言，对于小直径桩，应将激振点设置在桩顶的中心位置，对于大直径桩，则应在桩顶的不同位置进行多点锤击试验，直至获得较好的信号为止。当采用力锤进行激振时，作用力的方向需要与桩顶保持垂直。在使用力棒进行检测时，需要确保满足下落高度的要求。在现场进行检测时，为了确保获得较为纯真的信号，还应避免出现噪音振动和强电的干扰。

3工程实例分析

根据波形特征的不同，并结合桩身混凝土的设计强度等级，可以将桥梁桩基的桩身质量等级划分成四类，分别为Ⅰ类桩、Ⅱ类桩、Ⅲ类桩、Ⅳ类桩。

3.1Ⅰ类桩

表1所示为某工程一根Ⅰ类桩的基本参数。图1所示为ZE-7-1桩的波形图。从图中可以看出桩间曲线平直，桩低反射清晰可见，波速正常。

3.2Ⅱ类桩

表2所示为某工程一根Ⅱ类桩的基本参数。图2所示为2-Z1桩的波形图。从图中可以看出在2.8m的位置处出现较小的桩间反射，桩低反射清晰可见。

3.3Ⅲ类桩

表3所示为某工程一根Ⅲ类桩的基本参数。图3所示为X-1-2桩的波形图。从图中可以看出在距离桩顶3.4m的位置处反射信号较强，因此可以判定在该位置处出现了混凝土离析问题。

3.4Ⅳ类桩

表4所示为某工程一根Ⅳ类桩的基本参数。如图4所示为26-4-2桩的波形图。从图中可以看出在距离桩顶4.5m处反射信号非常强度，同时柱底无反射，因此可以认定在该处出现了严重的缺陷问题。

4结语

综上所述，低应变反射波法具有检测速度快、检测精度高、检测结果直观等优点，可以较准确的检测桩是否发生缩颈、扩颈、断桩、离析等缺陷，还可进一步确定缺陷的程度及位置范围，在实际工程应用中，能够满足桥梁桩基检测工程的工期紧、检测速度快以及精度要高的需要，因此，该方法在桥梁桩基检测中得到了广泛的应用。

参考文献

[1]何东晓,钟明香.浅析低应变反射波法在桩基检测中的应用[J].地球.2015(7)

[2]吴庭理.低应变反射波法在桥梁桩基检测中的应用研究[J].建材与装饰.2015(25)

[3]周佳林.低应变反射波法在桩基检测中的应用[J].工程技术:全文版.2016(5):00241-00241