中建八局第二建设有限公司山东济南250000
摘要：近年来综合国力的提高,经济的发展带动了公路网的建设,面对大规模建设,工程质量尤为重要。桥梁工程是公路工程的重要子项目,桩基础是桥梁的主要组成部分。它承受着巨大的桥墩荷载和未来的交通动荷载。其施工质量和承载力对道路交通运行有重要影响。桥梁桩基的质量检测不仅关系到桥梁的运行性能,而且关系到结构的安全性和耐久性。为了保证工程质量,有必要对桩基进行检测,反射波法既方便、经济,又不破坏桩身结构。文章从反射波法的原理出发,阐述了现场检测方法和波形分析中应注意的问题,总结了反射波的适用条件和局限性,总结了工程应用中的关键问题,可为今后高波检测提供参考。
关键词：反射波法；公路桥梁；基桩检测
1反射波法的基本原理
反射波法的工作原理是在公路桥梁桩身顶部垂直振动,根据波动理论为理论基础,弹性波沿着桩身一直向下传播,假设桩身是一个弹性直杆,桩身内阻抗界面有着明显差异。如断桩、桩底泥沙、偏桩、严重离析等)或断面变化(如缩径等)。发生波反射,设备接收、放大、过滤和处理数据,以识别不同区域的桩反射信息。利用桩身传播时的纵波速度、时程、桩长和反射波的振幅和波形特征计算桩身的波速。根据反射波和视波速到达桩底的时间,可以检测到桩的实际长度,以确定桩身的完整性。
2检测方法
测量点有三种常见的布置方法:(1)墩(帽)顶激振及筒体槽形布置传感器如图1所示。(2)桩顶槽受斜激励,桩身槽布置传感器,如图2所示。(3)桩顶激振及桩顶布置传感器,见图3。
图1桩身完整性检测测点布置
图2桩身完整性检测测点布置
3反射波法桩身波形分析
(1)桩身完整,波形清晰,反射波形态规则,桩底反射波明显[3],桩身混凝土平均波速高,易于读取反射波到达时间。对于摩擦桩,反射波以及入射波处于同一相位。对于嵌岩桩来说,反射波以及入射波是相反的。
(2)泥浆、空洞、离析等不规则曲线,波速低,反射振幅和频率减小,离析处反射信号与同一方向反射信号同向出现;扩(缩)径桩曲线不规则,桩间有反射,将同时做第二个反省。一般可以看到桩底的反射波。当直径增大时,第一反射波与入射波同相,第二反射波与入射波同相。断裂桩的曲线表明,由于桩底反射的振幅和频率依次减小,通常看不到桩底的反射。曲线桩底含沙反射波和入射波同相,振幅与含沙量呈正相关。
4反射波法的局限性
反射法本身的局限性在许多情况下是影响结论准确性的重要因素,在以下几个方面存在着不可克服的障碍:
(1)只有通过测量广义波阻抗的相对变化才能区分颈缩和颈缩的类型,并能计算出缺陷的位置,但无法确定缺陷的性质和方向;缺陷程度的定量分析难以达到预期的效果。目前,定量分析还处于指导阶段,只能定性地给出缺陷的程度。波速、源频率与混凝土强度之间的关系不能准确给出,也没有理想的波速计算公式。然而,基于桩长的波速计算中存在许多具体问题,因此缺陷位置的判断只能保证10%的误差。
图3桩身完整性检测测点布置
(2)应力波反射法在加速度计长径比超过一定限值时,不能准确测量桩身缺陷、极浅部位或过小部位。现有的测试理论和技术很难解决这些问题。测试范围有限,高频信号不能传输,低频信号分辨率不够,泄漏等缺陷,容易形成衍射。当桩身缺陷较多时,非常容易误判桩身的深层缺陷。
5低应变反射波法测量中的几个问题
(1)根据反射波法的特点,是检测桩身工艺质量的有效方法。这为桩基础质量检测的分类和评价提供了依据,但也存在一定的局限性。例如,当桩身混凝土较软时,应力波不会从桩底传到桩身。无法获取桩底反射信号,否则很容易造成误判,很难观察到背光反射信号。
(2)反射波法测得的桩头波形曲线不仅反映了桩侧阻力的变化,这不仅为桩的质量分析和判断提供了依据,也为桩的承载力提供了参考信息,而且反映了桩周土质的变化。因此,在评价桩基质量时,应根据实测波形曲线判断桩基结构的完整性,通过实测波形曲线进行分析。并结合地质条件和施工记录,分析了缺陷对承载力的影响。当实测波形曲线复杂时,可采取进一步岩心取样、开挖检测、静载试验、超声波检测等措施,检查桩的承载力是否满足设计要求。
如图4曲线,引起土壤质量突变。
图4省道跨线桥0-5#桩反射波法检测的曲线
桩土系统是一个复杂的系统。特别是各种动态试验的精度不高,试验理论和实践经验水平不一。不仅要掌握现场工作,还要掌握曲线的采集,这些曲线符合良好的时域波形数据处理程序的相关规范,并对具有丰富工程实践经验的技术人员进行综合分析。
(1)为准确分析和评价桩身质量,经检测和处理后,需要做以下工作:结合地质资料和施工记录进行分析。施工技术和外部控制对基桩的完整性和缺陷类型有很大影响。例如,预制桩和人工挖孔桩不能缩颈。许多质量事故发生时,水流和地层发生变化,地层本身的快速变化会产生回声等。检查地质资料,确定缺陷位置,消除地层影响。
(2)定量分析有助于确定许多缺陷的程度。虽然定量分析中存在许多缺陷,但对应力波在桩中传播的具体过程进行了分析和确定。只要合理选择桩土参数,对桩的质量分析和确定具有重要意义。为了对同一工程中的所有试桩进行综合分析,只有一个单桩分析不能对整体情况进行综合评价,有时是非常危险的。同一施工场地的地质条件和建筑条件基本相同,查明了测得的边桩之间的共性。对每根桩进行分析是一种有效的方法。有资质的单位可以严格按照标准监督各工程的施工,核对不同的分析数据,提高分析的准确性。
6结论
理论和工程实践证明,低应变反射波法是检测工程桩基础完整性的有效方法。然而,这种方法仍然存在一些问题。例如,桩基缺陷的确定很大程度上受地质条件的影响,桩周土阻抗的变化给试验评估带来困难。因此,为了更准确地确定试验结果,试验前应详细检查工程地质、施工记录等基础资料。正是由于这一问题的存在,本文建议采用低应变法进行普查,应采用高应变或静荷载来测试桩的承载力,从而更准确地测试工程桩基础,保证国家工程质量建设。
反射波法在桩基质量检测技术的发展阶段还处于起步阶段,在使用范围和影响因素等方面仍存在一些问题有待进一步研究。只有通过广大科技人员的不断努力,通过理论与实践的更多结合,检测技术才能达到新的水平。
参考文献
[1]李宁,贺丽丽.浅谈桥梁桩基施工质量控制的要点[J].科技传播,2010(12).
[2]冯翠梅.浅析低应变反射波法在桩基检测中的应用[J].建筑知识,2011(08).
[3]朱理生.反射波法的局限性分析及其对策[J].交通科技与经济,2004(2).