低应变反射波法的桥梁桩基检测解析

黄天伦

摘 要：以低应变反射波检测方法为研究背景，对该技术在桥梁桩基检测中的要点进行分析。先是阐述了低应变反射波法的应用机理，而后依托某项目工程实例，对技术的应用过程解析。实践可知，通过低应变反射波法的应用能够对桥梁桩基础的自生桥梁分析，可探测出桩基的病害问题。

关键词：桥梁工程;桩基检测;低应变;反射波法;应用分析

中图分类号：U445.551 文献标识码：A

0 引言

桥梁工程项目的建设施工，投入资金量比较多，施工有着很高的难度，只要是发生事故就会造成巨大的伤害事故和经济损失，给社会产生严重的影响。桩基是桥梁结构的主要组成部分，其承载着整个桥跨结构墩台的载荷，所以该部分的质量会给桥梁的耐久性、安全性产生不利的影响。桩基属于隐蔽的工程结构，要想做好该部分的质量控制，不仅需要在设计、施工中进行控制，还需要运用先进检测技术，加强质量检验和管理。

1 反射波法的检测原理与应用范围

（1）原理。低应变反射波法主要是通过弹性固体内应力的方式在一维空间中的传播作为基础进行。如果桩体长度远远超过桩体的直径，就会将桩体看作是一个弹性杆件。在桩身顶部受到竖向的激振力作用，桩介质的质点群就会发生位移而导致弹性波的存在。弹性波是通过特定的速度让桩身内向下传播。应力波的传播环节，如果因为桩阻抗的变化界面影响，比如缩颈、混凝土离析、断桩等，一部分应力波会经过反射而向上传播，另一部分应力波则会形成透水而向下传播到桩端的位置上，这就会在桩端出现了反射的情况。桩顶设置有加速度或者速度传感器，其可以直接接收到信号。传感器中所收集的各种信号经过桩基检测仪放大处理，就能够获取加速度或者速度曲线形式。检测人员通过曲线变化就能够准确的判定出桩阻抗的位置，这就是具体的缺陷位置，进而可以判断出桩体是否存在缺陷问题。

（2）适用范围。从实际测量中分析，桩侧阻力尤其是土阻力的存在，极大的影响应力波的传播，具体是如下几点：1）造成波的快速衰减;2）反射波幅值会发生很大的变化;3）形成相对较大的土阻力波。由于受到可测波的长度尺寸，其长度一般会处于5 m～50 m之间，通常桩基直径在1.8 m的情况下是最好的。如果长度在50 m以上，也能够获取桩底反射信号，但是因为其承载性能要求较高，所以很多单桩单柱与低应变反射信号对于较远位置上的缺陷敏感性较差，所以应用受到很大的限制，即使应用，效果也比较差。

2 工程简介

某桥梁项目中，选取其中的11根有代表性的桩基进行检测，了解各项数据信息，分析检测技术应用效果，然后充分的了解该方式在桩基质量检测中的实际使用情况。因为该桥梁工程的岩石风化严重，桩基周边土质比较差，低应变反射波会因为周边土体产生很大的影响。本次11根桩都设计为摩擦桩的形式，通过旋挖钻机开始灌注施工，其桩长范围16.00 m～40.00 m、桩径处于1 200 mm～1 800 mm之间。

3 技术应用

（1）测试系统。该系统具体包含如下几个部分：信号采集仪，该部分主要是使用的12位或16位A/D转换器，该部分设备性能达到要求，不能有任何功能性缺陷或者问题。系统采样频率需要大于截止频率的2.5倍，还要有效的消除外部环境中信号的干扰和影响，尤其是50 Hz的影响，所以需要在现场需要使用直流电源，尽量不要应用交流电;传感器装置，最好是采用冲击型或者内部安装有放大装置的速度计系统，因为其频响范围是很大的，一般会几赫兹到几千赫兹不等，如果选择普通速度计与高阻尼传感器，效果是很差的，所以尽量不要使用;力锤;打印机等等。

（2）测试过程。测试操作环节，信号获取是关键，在该环节应该注意下述几个问题：

1）测试点的选择。测试点数量的确定要根据桩径来确定，也要分析不同测试需求，如果桩体直径超过120 cm，测试3～4点，在整个桩体的中心与四周进行均匀分布，并且要结合实际需要做好测试点的打磨处理，确保传感器的安装达到规定的效果。

2）锤击点的选择。通常将其设置在和传感器距离20 cm～30 cm处。如果距离比较小，则在锤击的过程中冲击力给传感器造成很大的影响;如果距离比较远，就会存在横波，出现波形振荡的问题。锤击点不需要打磨处理，如果经过打磨处理，应该在该位置上加装橡胶垫，以避免出现波形振荡的问题，否则将难以保证检测的精度。

3）传感器安装。该设备的安装根据确定的测点进行，要选择合适的粘贴方式，通常是石蜡、黄油、橡皮泥等粘贴材料，夏季最好是应用橡皮泥，冬季则最好是应用黄油，可以提升粘贴的效果，要保证粘贴的材料尽量减小厚度，以防止出现测量信号失真。

（3）波形分析。波形材料进行分析之前，需要重点分析测量桩体位置的地质条件，分析持力层的状态，了解桩基施工方法，确定桩顶是否存在护筒等情况，还要检测确定护筒的深度尺寸，经过上述几个方面的分析和研究之后，需要检查桩底反射信号的情况，桩体梁体基层比较长的情况，因为很多情况下是嵌岩的地质条件，所以桩底部位的反射信号经过放大处理之后才能进行准确的判断。

（4）检测结果。从本次检测数据分析可以发现，确定该次检验的1、2、3、4、6与11号为I类桩，5号为二类桩9和10号为三类桩，7号和8号为四类桩，下面进行几个桩基信号数据的检测分析，然后确定这些桩体结构的质量情况。1号桩基底部的反射信号是比较明显的，发现在桩身的结构部位上可能存在有类似于缩颈的信号，混凝土的波速下降就可能是出现缩颈的问题。经过开挖之后检测，发现该问题的出现是因为桩体长度超出标准而导致的。6号桩底并没有发现存在明显的反射信号，整个波速数据都是正常的。该桩的长度较长，且直径比较大，低应变的方式无法准确的获取桩底反射波，这时需要使用大重量尼龙锤来实施激振处理，然后就能够掌握窄脉冲低频信号可以消除这一问题的影响，因此，针对于桩体长度比较长的情况下，反射波在检测中，有着一定的限制和影响。9号桩的检测中，发现存在有比较微弱的反射信号，桩身的13.6 m、21.5 m的位置上有缩颈信号，其他的结构部位属于正常的范围。但是经过开挖之后确定，该信号的出现是这些位置有离析的问题而导致的。

10号桩底并没有明显的反射信号，混凝土波速正常，且桩身2.5 m的位置上检测发现微弱的缩颈信号，但是经过使用超声波透射的方式检查在1.5 m的位置上声波与波幅都会低于临界参数值，而波长异常的22.5 m位置上存在有一定的夹泥问题。7号桩并没有存在反射信号，而在17.5 m的位置上有缩颈信号，波速正常，而应用超声波检测发现在28.6 m位置上有夹泥的问题，所以需要联合两种方法才能确定桩基的缺陷问题。

4 结语

（1）低应变反射波法在进行桩体质量检测中，会因为地质条件、桩径等方面因素的影响导致检测结果不准确，通常来说，长度控制在39.5 m以下。（2）低应变反射波法对于缺陷位置有着较高的敏感度，但是对于广义的缩颈信号来说，并不能单独判断其缺陷位置和具体的问题，所以还需要应用桩速度时程曲线的综合分析，以确定桩体质量。（3）为了提升检测精度，可以将低应变波与超声波透射法联合使用，效果更好。

参考文献：

[1]章松.低应变反射波法在桩基检测中的应用[J].建筑工程技术与设计，2017，5（22）：108+100.

[2]蓝云辉.建筑工程桩基检测中低应变反射波法的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2015，5（27）：1798-1799.

[3]胡靖.低应变反射波法在某桩基工程检测中的应用[J].四川建材，2015，41（02）：116-117.

[4]朱小娟.论基桩低应变法检测技术的应用[J].建筑工程技术与设计，2014，2（28）：38.

[5]游海南.桩基检測中低应变反射波法的实践应用[J].江西建材，2014，34（08）：97+99.