何濤

摘? 要：文章從反射波法的原理出發(fā)，闡述了現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法和波形分析中應(yīng)注意的問(wèn)題，總結(jié)了反射波的適用條件和局限性，總結(jié)了工程應(yīng)用中的關(guān)鍵問(wèn)題，可為今后高波檢測(cè)提供參考。

關(guān)鍵詞：反射波法;公路橋梁;基樁檢測(cè)

中圖分類號(hào)：TU473.16 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）08-0177-02

Abstract： Based on the principle of reflected wave method， this paper expounds the problems that should be paid attention to in field detection method and waveform analysis， summarizes the applicable conditions and limitations of reflected wave， and summarizes the key problems in engineering application， which can provide a reference for high wave detection in the future.

Keywords： reflected wave method; highway bridge; foundation pile detection

引言

近年來(lái)綜合國(guó)力的提高，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)了公路網(wǎng)的建設(shè)，面對(duì)大規(guī)模建設(shè)，工程質(zhì)量尤為重要。橋梁工程是公路工程的重要子項(xiàng)目，樁基礎(chǔ)是橋梁的主要組成部分。它承受著巨大的橋墩荷載和未來(lái)的交通動(dòng)荷載。其施工質(zhì)量和承載力對(duì)道路交通運(yùn)行有重要影響。橋梁樁基的質(zhì)量檢測(cè)不僅關(guān)系到橋梁的運(yùn)行性能，而且關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。為了保證工程質(zhì)量，有必要對(duì)樁基進(jìn)行檢測(cè)，反射波法既方便、經(jīng)濟(jì)，又不破壞樁身結(jié)構(gòu)。

1 反射波法的基本原理

反射波法的工作原理是在公路橋梁樁身頂部垂直振動(dòng)，根據(jù)波動(dòng)理論為理論基礎(chǔ)，彈性波沿著樁身一直向下傳播，假設(shè)樁身是一個(gè)彈性直桿，樁身內(nèi)阻抗界面有著明顯差異。如斷樁、樁底泥沙、偏樁、嚴(yán)重離析等）或斷面變化（如縮徑等）。發(fā)生波反射，設(shè)備接收、放大、過(guò)濾和處理數(shù)據(jù)，以識(shí)別不同區(qū)域的樁反射信息。利用樁身傳播時(shí)的縱波速度、時(shí)程、樁長(zhǎng)和反射波的振幅和波形特征計(jì)算樁身的波速。根據(jù)反射波和視波速到達(dá)樁底的時(shí)間，可以檢測(cè)到樁的實(shí)際長(zhǎng)度，以確定樁身的完整性。

2 檢測(cè)方法

測(cè)量點(diǎn)有三種常見的布置方法：（1）墩（帽）頂激振及筒體槽形布置傳感器如圖1所示。（2）樁頂槽受斜激勵(lì)，樁身槽布置傳感器，如圖2所示。（3）樁頂激振及樁頂布置傳感器，見圖3。

3 反射波法樁身波形分析

（1）樁身完整，波形清晰，反射波形態(tài)規(guī)則，樁底反射波明顯[3]，樁身混凝土平均波速高，易于讀取反射波到達(dá)時(shí)間。對(duì)于摩擦樁，反射波以及入射波處于同一相位。對(duì)于嵌巖樁來(lái)說(shuō)，反射波以及入射波是相反的。

（2）泥漿、空洞、離析等不規(guī)則曲線，波速低，反射振幅和頻率減小，離析處反射信號(hào)與同一方向反射信號(hào)同向出現(xiàn);擴(kuò)（縮）徑樁曲線不規(guī)則，樁間有反射，將同時(shí)做第二個(gè)反省。一般可以看到樁底的反射波。當(dāng)直徑增大時(shí)，第一反射波與入射波同相，第二反射波與入射波同相。斷裂樁的曲線表明，由于樁底反射的振幅和頻率依次減小，通?？床坏綐兜椎姆瓷?。曲線樁底含沙反射波和入射波同相，振幅與含沙量呈正相關(guān)。

4 反射波法的局限性

反射法本身的局限性在許多情況下是影響結(jié)論準(zhǔn)確性的重要因素，在以下幾個(gè)方面存在著不可克服的障礙：

（1）只有通過(guò)測(cè)量廣義波阻抗的相對(duì)變化才能區(qū)分頸縮和頸縮的類型，并能計(jì)算出缺陷的位置，但無(wú)法確定缺陷的性質(zhì)和方向;缺陷程度的定量分析難以達(dá)到預(yù)期的效果。目前，定量分析還處于指導(dǎo)階段，只能定性地給出缺陷的程度。波速、源頻率與混凝土強(qiáng)度之間的關(guān)系不能準(zhǔn)確給出，也沒有理想的波速計(jì)算公式。然而，基于樁長(zhǎng)的波速計(jì)算中存在許多具體問(wèn)題，因此缺陷位置的判斷只能保證10%的誤差。

（2）應(yīng)力波反射法在加速度計(jì)長(zhǎng)徑比超過(guò)一定限值

時(shí)，不能準(zhǔn)確測(cè)量樁身缺陷、極淺部位或過(guò)小部位?，F(xiàn)有的測(cè)試?yán)碚摵图夹g(shù)很難解決這些問(wèn)題。測(cè)試范圍有限，高頻信號(hào)不能傳輸，低頻信號(hào)分辨率不夠，泄漏等缺陷，容易形成衍射。當(dāng)樁身缺陷較多時(shí)，非常容易誤判樁身的深層缺陷。

5 低應(yīng)變反射波法測(cè)量中的幾個(gè)問(wèn)題

（1）根據(jù)反射波法的特點(diǎn)，是檢測(cè)樁身工藝質(zhì)量的有效方法。這為樁基礎(chǔ)質(zhì)量檢測(cè)的分類和評(píng)價(jià)提供了依據(jù)，但也存在一定的局限性。例如，當(dāng)樁身混凝土較軟時(shí)，應(yīng)力波不會(huì)從樁底傳到樁身。無(wú)法獲取樁底反射信號(hào)，否則很容易造成誤判，很難觀察到背光反射信號(hào)。

（2）反射波法測(cè)得的樁頭波形曲線不僅反映了樁側(cè)阻力的變化，這不僅為樁的質(zhì)量分析和判斷提供了依據(jù)，也為樁的承載力提供了參考信息，而且反映了樁周土質(zhì)的變化。因此，在評(píng)價(jià)樁基質(zhì)量時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)波形曲線判斷樁基結(jié)構(gòu)的完整性，通過(guò)實(shí)測(cè)波形曲線進(jìn)行分析。并結(jié)合地質(zhì)條件和施工記錄，分析了缺陷對(duì)承載力的影響。當(dāng)實(shí)測(cè)波形曲線復(fù)雜時(shí)，可采取進(jìn)一步巖心取樣、開挖檢測(cè)、靜載試驗(yàn)、超聲波檢測(cè)等措施，檢查樁的承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求。

如圖4曲線，引起土壤質(zhì)量突變。

樁土系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。特別是各種動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的精度不高，試驗(yàn)理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)水平不一。不僅要掌握現(xiàn)場(chǎng)工作，還要掌握曲線的采集，這些曲線符合良好的時(shí)域波形數(shù)據(jù)處理程序的相關(guān)規(guī)范，并對(duì)具有豐富工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員進(jìn)行綜合分析。

（1）為準(zhǔn)確分析和評(píng)價(jià)樁身質(zhì)量，經(jīng)檢測(cè)和處理后，需要做以下工作：結(jié)合地質(zhì)資料和施工記錄進(jìn)行分析。施工技術(shù)和外部控制對(duì)基樁的完整性和缺陷類型有很大影響。例如，預(yù)制樁和人工挖孔樁不能縮頸。許多質(zhì)量事故發(fā)生時(shí)，水流和地層發(fā)生變化，地層本身的快速變化會(huì)產(chǎn)生回聲等。檢查地質(zhì)資料，確定缺陷位置，消除地層影響。

（2）定量分析有助于確定許多缺陷的程度。雖然定量分析中存在許多缺陷，但對(duì)應(yīng)力波在樁中傳播的具體過(guò)程進(jìn)行了分析和確定。只要合理選擇樁土參數(shù)，對(duì)樁的質(zhì)量分析和確定具有重要意義。為了對(duì)同一工程中的所有試樁進(jìn)行綜合分析，只有一個(gè)單樁分析不能對(duì)整體情況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，有時(shí)是非常危險(xiǎn)的。同一施工場(chǎng)地的地質(zhì)條件和建筑條件基本相同，查明了測(cè)得的邊樁之間的共性。對(duì)每根樁進(jìn)行分析是一種有效的方法。有資質(zhì)的單位可以嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)督各工程的施工，核對(duì)不同的分析數(shù)據(jù)，提高分析的準(zhǔn)確性。

6 結(jié)論

理論和工程實(shí)踐證明，低應(yīng)變反射波法是檢測(cè)工程樁基礎(chǔ)完整性的有效方法。然而，這種方法仍然存在一些問(wèn)題。例如，樁基缺陷的確定很大程度上受地質(zhì)條件的影響，樁周土阻抗的變化給試驗(yàn)評(píng)估帶來(lái)困難。因此，為了更準(zhǔn)確地確定試驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)前應(yīng)詳細(xì)檢查工程地質(zhì)、施工記錄等基礎(chǔ)資料。正是由于這一問(wèn)題的存在，本文建議采用低應(yīng)變法進(jìn)行普查，應(yīng)采用高應(yīng)變或靜荷載來(lái)測(cè)試樁的承載力，從而更準(zhǔn)確地測(cè)試工程樁基礎(chǔ)，保證國(guó)家工程質(zhì)量建設(shè)。

反射波法在樁基質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展階段還處于起步階段，在使用范圍和影響因素等方面仍存在一些問(wèn)題有待進(jìn)一步研究。只有通過(guò)廣大科技人員的不斷努力，通過(guò)理論與實(shí)踐的更多結(jié)合，檢測(cè)技術(shù)才能達(dá)到新的水平。

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