低應(yīng)變反射波法在橋梁樁基檢測(cè)中的應(yīng)用研究

吳庭理

（廣西眾誠(chéng)工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司　545006）

低應(yīng)變反射波法在橋梁樁基檢測(cè)中的應(yīng)用研究

吳庭理

（廣西眾誠(chéng)工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司545006）

樁基作為一種隱蔽工程，要對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行管理控制，不僅僅要在設(shè)計(jì)施工中進(jìn)行，同時(shí)還需要有科學(xué)先進(jìn)的檢測(cè)方法。本文將對(duì)低應(yīng)變反射波法在橋梁樁基檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的研究。

低應(yīng)變；反射波法；橋梁樁基；檢測(cè)；應(yīng)用研究

1　低應(yīng)變樁基檢測(cè)概述

一維波動(dòng)理論是低應(yīng)變反射波法的理論基礎(chǔ)，根據(jù)樁周土對(duì)樁底的支持作用的作用力大小，再通過(guò)時(shí)域分析以及頻域分析來(lái)對(duì)樁體的缺陷類(lèi)型進(jìn)行判斷。一般情況下，反射波法主要按照缺陷反射波的相位，將樁身缺陷分成擴(kuò)徑類(lèi)缺陷以及縮徑類(lèi)缺陷，但是通常不會(huì)對(duì)缺陷的具體名稱(chēng)或者是性質(zhì)作判斷。我們主要深入分析缺陷反射波的曲線特征，同時(shí)對(duì)各種可能造成缺陷的施工環(huán)節(jié)，地質(zhì)，外力作用以及成樁后的養(yǎng)護(hù)環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)的分析，就很有可能對(duì)具體的缺陷種類(lèi)做出明確的判斷，這樣對(duì)缺陷的處理與驗(yàn)證都是有利的。

低應(yīng)變反射波法檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，成本較為低廉，能夠?qū)痘こ踢M(jìn)行普查，核對(duì)樁長(zhǎng)，檢測(cè)樁身的完整性等。它的局限性是當(dāng)樁身出現(xiàn)兩個(gè)及其以上的缺陷時(shí)會(huì)比較難以判別，還會(huì)出現(xiàn)誤判的情形；對(duì)檢測(cè)的樁長(zhǎng)也有限制，對(duì)于軟土層的超長(zhǎng)樁，長(zhǎng)徑比較大，持力層和樁身的阻抗層相匹配時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)不到樁底反射信號(hào)的情況；嵌巖樁的樁底反射信號(hào)復(fù)雜多變，很容易造成誤判；在樁身阻變小的情況下，缺陷的限制難以判斷。

2　反射波檢測(cè)的缺陷成因以及缺陷特征

在樁基中經(jīng)常遇到的缺陷為：離析，縮徑，蜂窩，擴(kuò)徑，斷裂以及夾泥（層）等。現(xiàn)在對(duì)對(duì)各種缺陷產(chǎn)生的條件以及原因還有反射波的曲線特征分別展開(kāi)詳細(xì)的分析。

（1）離析類(lèi)缺陷：造成離析類(lèi)缺陷的主要原因?yàn)榛炷翑嚢璨痪鶆颍瑫r(shí)運(yùn)輸?shù)穆窂竭^(guò)于長(zhǎng)，混凝土?xí)艿剿臎_泡等，使得粗骨料集中在一塊，進(jìn)而導(dǎo)致了樁身混凝土的離析。在離析類(lèi)缺陷的下界面會(huì)產(chǎn)生相對(duì)來(lái)講比較弱的反相反射波，而在其頂界面會(huì)產(chǎn)生同相的反射波，但是當(dāng)其出現(xiàn)在深部的時(shí)候大多為單一衰減型正弦波，出現(xiàn)在淺部大多為合成波。

（2）縮徑類(lèi)缺陷：當(dāng)樁孔穿過(guò)一遇到水變膨脹的土層時(shí)，樁孔周?chē)倪@些土層就會(huì)向樁孔中凸起，使得此處的樁徑縮小。除此之外，當(dāng)樁身穿過(guò)含有承壓水的地層時(shí)，因?yàn)榈叵滤闹饾u沖刷，致使混凝土的砂漿不斷流失，進(jìn)而產(chǎn)生了縮徑。在縮徑類(lèi)缺陷的底界面產(chǎn)生的是相對(duì)而言較弱的反相反射波，而在頂界面上產(chǎn)生同相反射波，縮徑的大小與振幅的大小直接相關(guān)。縮徑類(lèi)缺陷的和蜂窩類(lèi)缺陷以及離析類(lèi)缺陷的最根本區(qū)別就是激振波能夠通過(guò)樁身的中間部位到達(dá)樁底再產(chǎn)生反射波回到樁頂，在樁身的平均縱波速度處于正常水平。

（3）蜂窩狀缺陷：造成這種缺陷有2種原因：①井壁掉下的砂，泥以及殘留在樁體中的浮漿和浮渣會(huì)造成蜂窩狀缺陷；②就是因?yàn)榕淞喜划?dāng)。因?yàn)檫@些蜂窩狀的小孔洞主要分散在膠結(jié)比較好的混凝土中，激振波的其中一部分成為反射波返回樁頂，另外一部分被散射。還有一部分則是直接透射或者繞射到達(dá)樁底，之后再反射回樁頂。因此，有振幅較小的同相缺陷反射波或者是振幅更加弱的同相或者是反相的樁底反射波。有蜂窩狀缺陷的樁身平均縱波速度要比完整樁速度稍低。

（4）擴(kuò)徑類(lèi)缺陷：在土層容易崩落的地方通常會(huì)出現(xiàn)擴(kuò)徑類(lèi)缺陷，基樁復(fù)打時(shí)通常會(huì)在遇水膨脹以及松軟的土層出出現(xiàn)擴(kuò)徑；擴(kuò)徑通常也會(huì)在巖石中爆破成孔中出現(xiàn)。擴(kuò)徑部分的底界面會(huì)出現(xiàn)相對(duì)較小的同相反射波，在其上界面也會(huì)產(chǎn)生反相反射波。

（5）斷裂類(lèi)缺陷：造成這類(lèi)缺陷的原因有很多。主要有在灌樁的過(guò)程中由于較長(zhǎng)時(shí)間的停工，使得繼續(xù)施工時(shí)會(huì)形成浮漿將樁隔斷開(kāi)來(lái)；不合理的跳打致使鄰樁遭到擠壓而斷裂或者是土層隆起將樁整個(gè)拔斷；混凝土在澆灌時(shí)因?yàn)榘喂芴旌苋菀自斐蓴鄻叮灰驗(yàn)橥谕翙C(jī)猛力拉斷的外力作用而形成的斷樁。當(dāng)樁身斷裂時(shí)，在裂口進(jìn)行充氣或者是充水，會(huì)使得反射系數(shù)變大，振幅變大，形成的反射波明顯。如果斷裂面較為平整，斷裂面到樁頂?shù)木嚯x較近，甚至能夠在檢測(cè)曲線上出現(xiàn)三次及其以上的反射。

3　樁基檢測(cè)應(yīng)用實(shí)例

實(shí)例1：某橋梁工程采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。其中一個(gè)樁長(zhǎng)9.5m，樁徑為1400mm，持力層是中風(fēng)化的砂巖，設(shè)計(jì)栓的強(qiáng)度等級(jí)為C25。

此樁的低應(yīng)變實(shí)測(cè)缺陷顯示著在樁底出現(xiàn)了較為強(qiáng)烈的同相反射，因此有理由懷疑樁底的質(zhì)量不高，為了進(jìn)一步的驗(yàn)證又再次運(yùn)用了鉆芯法。鉆芯的結(jié)果表明，此樁的底部和持力層的巖基接觸良好，樁底沉渣的厚薄程度負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。經(jīng)過(guò)相關(guān)分析之后，認(rèn)為樁底栓和巖基之間存在的一層很厚的泥皮引起了反射波系。這從另外一個(gè)方面說(shuō)明了低應(yīng)變反射波法在用來(lái)判斷樁底接觸情形時(shí)不容易把握，但是如果樁底樁底存在著較為明確的反向反射信號(hào)的話，就能夠肯定樁底的接觸良好。

4　結(jié)論

通過(guò)缺陷分析以及檢測(cè)實(shí)例可以看出：

（1）低應(yīng)變反射波法對(duì)樁基淺部的缺陷會(huì)比較敏感，但是受到地質(zhì)條件非常大的影響，因此說(shuō)低應(yīng)變反射波法比較適合樁長(zhǎng)小于50m或者是樁徑小于110cm，地質(zhì)條件較為簡(jiǎn)單的樁基完整性檢測(cè)，當(dāng)然也可以用于面積較大的樁基質(zhì)量普查。

（2）利用低應(yīng)變反射波法檢測(cè)較為方便快捷，效率較高，能夠?qū)崟r(shí)的做出一個(gè)判斷。同時(shí)能夠檢測(cè)樁身的完整性，也可以用來(lái)檢查縮徑、夾泥、擴(kuò)徑、斷樁、離析、沉渣以及空洞。

（3）低應(yīng)變反射波法會(huì)受到較多的干擾因素的影響，例如樁身截面突變，樁頭的處理情況以及激振方式的選用等都會(huì)對(duì)判別的效果造成不同程度的的影響。

（4）在運(yùn)用低應(yīng)變反射波法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)應(yīng)該注意對(duì)于長(zhǎng)徑比很小，而直徑比較大的樁，要著重關(guān)注其尺寸效應(yīng)，不能夠完全按照一維理論進(jìn)行解釋?zhuān)梢赃m當(dāng)采用增加檢測(cè)點(diǎn)，和其他檢測(cè)方法互相校驗(yàn)核對(duì)的方式來(lái)進(jìn)行。

5　結(jié)語(yǔ)

低應(yīng)變反射波法和其他的基樁檢測(cè)方法進(jìn)行比較其最大的優(yōu)點(diǎn)就是簡(jiǎn)便，快速有效。在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，需要注意的是必須要采用硬度合適的激蕩錘和加速度傳感器，同時(shí)要設(shè)置科學(xué)合理的參數(shù)，以確保所采集信號(hào)的準(zhǔn)確性。在對(duì)檢測(cè)曲線進(jìn)行判斷時(shí)，需要綜合考慮施工工藝，地質(zhì)條件，樁側(cè)土和樁尖土的力學(xué)指標(biāo)，應(yīng)力傳播機(jī)理等各種因素分析判斷，只有這樣才能夠比較準(zhǔn)確的分析判斷出樁身的質(zhì)量。

[1]文海霞，鄭國(guó)勇.低應(yīng)變反射波法樁基檢測(cè)的試驗(yàn)研究[J].路基工程，2009（02）.

[2]王輝鵬.反射波法在基樁完整性檢測(cè)中的應(yīng)用[J].工業(yè)建筑，2006（S1）.

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