低應變反射波法的橋梁樁基檢測解析

黃天倫

摘 要：以低應變反射波檢測方法為研究背景，對該技術在橋梁樁基檢測中的要點進行分析。先是闡述了低應變反射波法的應用機理，而后依托某項目工程實例，對技術的應用過程解析。實踐可知，通過低應變反射波法的應用能夠對橋梁樁基礎的自生橋梁分析，可探測出樁基的病害問題。

關鍵詞：橋梁工程;樁基檢測;低應變;反射波法;應用分析

中圖分類號：U445.551 文獻標識碼：A

0 引言

橋梁工程項目的建設施工，投入資金量比較多，施工有著很高的難度，只要是發生事故就會造成巨大的傷害事故和經濟損失，給社會產生嚴重的影響。樁基是橋梁結構的主要組成部分，其承載著整個橋跨結構墩臺的載荷，所以該部分的質量會給橋梁的耐久性、安全性產生不利的影響。樁基屬于隱蔽的工程結構，要想做好該部分的質量控制，不僅需要在設計、施工中進行控制，還需要運用先進檢測技術，加強質量檢驗和管理。

1 反射波法的檢測原理與應用范圍

（1）原理。低應變反射波法主要是通過彈性固體內應力的方式在一維空間中的傳播作為基礎進行。如果樁體長度遠遠超過樁體的直徑，就會將樁體看作是一個彈性桿件。在樁身頂部受到豎向的激振力作用，樁介質的質點群就會發生位移而導致彈性波的存在。彈性波是通過特定的速度讓樁身內向下傳播。應力波的傳播環節，如果因為樁阻抗的變化界面影響，比如縮頸、混凝土離析、斷樁等，一部分應力波會經過反射而向上傳播，另一部分應力波則會形成透水而向下傳播到樁端的位置上，這就會在樁端出現了反射的情況。樁頂設置有加速度或者速度傳感器，其可以直接接收到信號。傳感器中所收集的各種信號經過樁基檢測儀放大處理，就能夠獲取加速度或者速度曲線形式。檢測人員通過曲線變化就能夠準確的判定出樁阻抗的位置，這就是具體的缺陷位置，進而可以判斷出樁體是否存在缺陷問題。

（2）適用范圍。從實際測量中分析，樁側阻力尤其是土阻力的存在，極大的影響應力波的傳播，具體是如下幾點：1）造成波的快速衰減;2）反射波幅值會發生很大的變化;3）形成相對較大的土阻力波。由于受到可測波的長度尺寸，其長度一般會處于5 m～50 m之間，通常樁基直徑在1.8 m的情況下是最好的。如果長度在50 m以上，也能夠獲取樁底反射信號，但是因為其承載性能要求較高，所以很多單樁單柱與低應變反射信號對于較遠位置上的缺陷敏感性較差，所以應用受到很大的限制，即使應用，效果也比較差。

2 工程簡介

某橋梁項目中，選取其中的11根有代表性的樁基進行檢測，了解各項數據信息，分析檢測技術應用效果，然后充分的了解該方式在樁基質量檢測中的實際使用情況。因為該橋梁工程的巖石風化嚴重，樁基周邊土質比較差，低應變反射波會因為周邊土體產生很大的影響。本次11根樁都設計為摩擦樁的形式，通過旋挖鉆機開始灌注施工，其樁長范圍16.00 m～40.00 m、樁徑處于1 200 mm～1 800 mm之間。

3 技術應用

（1）測試系統。該系統具體包含如下幾個部分：信號采集儀，該部分主要是使用的12位或16位A/D轉換器，該部分設備性能達到要求，不能有任何功能性缺陷或者問題。系統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境中信號的干擾和影響，尤其是50 Hz的影響，所以需要在現場需要使用直流電源，盡量不要應用交流電;傳感器裝置，最好是采用沖擊型或者內部安裝有放大裝置的速度計系統，因為其頻響范圍是很大的，一般會幾赫茲到幾千赫茲不等，如果選擇普通速度計與高阻尼傳感器，效果是很差的，所以盡量不要使用;力錘;打印機等等。

（2）測試過程。測試操作環節，信號獲取是關鍵，在該環節應該注意下述幾個問題：

1）測試點的選擇。測試點數量的確定要根據樁徑來確定，也要分析不同測試需求，如果樁體直徑超過120 cm，測試3～4點，在整個樁體的中心與四周進行均勻分布，并且要結合實際需要做好測試點的打磨處理，確保傳感器的安裝達到規定的效果。

2）錘擊點的選擇。通常將其設置在和傳感器距離20 cm～30 cm處。如果距離比較小，則在錘擊的過程中沖擊力給傳感器造成很大的影響;如果距離比較遠，就會存在橫波，出現波形振蕩的問題。錘擊點不需要打磨處理，如果經過打磨處理，應該在該位置上加裝橡膠墊，以避免出現波形振蕩的問題，否則將難以保證檢測的精度。

3）傳感器安裝。該設備的安裝根據確定的測點進行，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，夏季最好是應用橡皮泥，冬季則最好是應用黃油，可以提升粘貼的效果，要保證粘貼的材料盡量減小厚度，以防止出現測量信號失真。

（3）波形分析。波形材料進行分析之前，需要重點分析測量樁體位置的地質條件，分析持力層的狀態，了解樁基施工方法，確定樁頂是否存在護筒等情況，還要檢測確定護筒的深度尺寸，經過上述幾個方面的分析和研究之后，需要檢查樁底反射信號的情況，樁體梁體基層比較長的情況，因為很多情況下是嵌巖的地質條件，所以樁底部位的反射信號經過放大處理之后才能進行準確的判斷。

（4）檢測結果。從本次檢測數據分析可以發現，確定該次檢驗的1、2、3、4、6與11號為I類樁，5號為二類樁9和10號為三類樁，7號和8號為四類樁，下面進行幾個樁基信號數據的檢測分析，然后確定這些樁體結構的質量情況。1號樁基底部的反射信號是比較明顯的，發現在樁身的結構部位上可能存在有類似于縮頸的信號，混凝土的波速下降就可能是出現縮頸的問題。經過開挖之后檢測，發現該問題的出現是因為樁體長度超出標準而導致的。6號樁底并沒有發現存在明顯的反射信號，整個波速數據都是正常的。該樁的長度較長，且直徑比較大，低應變的方式無法準確的獲取樁底反射波，這時需要使用大重量尼龍錘來實施激振處理，然后就能夠掌握窄脈沖低頻信號可以消除這一問題的影響，因此，針對于樁體長度比較長的情況下，反射波在檢測中，有著一定的限制和影響。9號樁的檢測中，發現存在有比較微弱的反射信號，樁身的13.6 m、21.5 m的位置上有縮頸信號，其他的結構部位屬于正常的范圍。但是經過開挖之后確定，該信號的出現是這些位置有離析的問題而導致的。

10號樁底并沒有明顯的反射信號，混凝土波速正常，且樁身2.5 m的位置上檢測發現微弱的縮頸信號，但是經過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低于臨界參數值，而波長異常的22.5 m位置上存在有一定的夾泥問題。7號樁并沒有存在反射信號，而在17.5 m的位置上有縮頸信號，波速正常，而應用超聲波檢測發現在28.6 m位置上有夾泥的問題，所以需要聯合兩種方法才能確定樁基的缺陷問題。

4 結語

（1）低應變反射波法在進行樁體質量檢測中，會因為地質條件、樁徑等方面因素的影響導致檢測結果不準確，通常來說，長度控制在39.5 m以下。（2）低應變反射波法對于缺陷位置有著較高的敏感度，但是對于廣義的縮頸信號來說，并不能單獨判斷其缺陷位置和具體的問題，所以還需要應用樁速度時程曲線的綜合分析，以確定樁體質量。（3）為了提升檢測精度，可以將低應變波與超聲波透射法聯合使用，效果更好。

參考文獻：

[1]章松.低應變反射波法在樁基檢測中的應用[J].建筑工程技術與設計，2017，5（22）：108+100.

[2]藍云輝.建筑工程樁基檢測中低應變反射波法的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2015，5（27）：1798-1799.

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

[4]朱小娟.論基樁低應變法檢測技術的應用[J].建筑工程技術與設計，2014，2（28）：38.

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