低应变反射波法在桥梁桩基检测中应用探析

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1、低应变反射波法在桥梁桩基检测中应用探析　　摘要：低应变反射波法具有检测快速、方便，测试资料分析简单、精确，费用低廉等优点被广泛应用。本文从低应变反射波法测桩的特点、基本原理出发，分析了检测中应注意的事项，并以实例加以说明，确保了低应变反射波法检测的准确性。关键词：低应变反射波法；桩基完整性；检测中图分类号：TU473.1文献标识码：A文章编号：1、低应变反射波法测桩的特点低应变反射波法是工程中检测桩基完整性最常用的方法之一，有其不可替代的优势，但也存在众多不足带来的误判、漏判等，给工程建设造成不利影响：(1)反射波法的优点仪器设备轻便，操作简单，成本低廉；检测

2、覆盖面大，可对桩基工程进行普查；可检测桩身完整性和桩身存在的缺陷及住置，估计桩身混凝土强度、核对桩长等。(2)反射波法的局限性①检测桩长的限制，对于软土地区的超长桩，长径比很大，桩身阻抗与持力层阻抗匹配好，常测不到桩底反射信号。②桩身截面阻抗渐变等时，容易造成误判。7③当桩身有两个以上缺陷时，较难判别。④在桩身阻变小的情况下，较难判断缺陷的性质。⑤嵌岩桩的桩底反射信号多变，容易造成误判。2、原理低应变反射波法是在时间域上研究分析桩的振动曲线，通常是通过对桩的瞬态激振后研究桩顶速度随时间的变化曲线，从而判断桩的质量。一般是根据反射波与入射波相位的关系，判别某一波

3、阻抗界面的性质，这是低应变反射波法判别桩底情况及桩身缺陷的理论依据。反射波法的检测原理是以一维弹性杆件的应力波理论为基础的。由一维波动理论可知，应力波从一种介质向另一种介质传播时，其波阻抗比N、反射系数F为：N＝（ρ1V1A1）/(ρ2V2A2)F=(1-N)/(1+N)式中：ρ—桩身材料（砼）密度（kN/m3）；Vc—桩中应力波传播速度（m/s）；7A—桩身的横截面积（m2）。由于应力波的反射是由材料的波阻抗比发生变化而引起的，故由上式可知，若桩身介质密度ρ或桩身横载面A发生变化时，则会使入射波产生反射。测试时，在桩顶锤激力的作用下，产生一弹性压缩波，此波以

4、波速Vc沿桩身向下传播，当遇到桩身截面变化或者桩身介质密度变化时，入射波将产生反射和透射，反射信号由安装在桩顶的检波器接收，通过桩基动测仪采集信号，再送到微机由多功能专用软件进行综合分析，根据处理后的时域波形图和频谱图，则可判断桩身是否有缺陷及缺陷的类型、位置和缺陷程度，由桩端反射波到达检波器的时间ΔT可算出桩身介质的波速。从低应变的检测实践表明，通常有两种情况波阻抗发生变化，一是桩端与持力层的界面，另一是桩身存在的缺陷。如缩颈、扩颈、离析、蜂窝、断桩等。桩身介质的波速Vc和桩身缺陷的深度Li，分别按下列公式计算：Vc=2×L/ΔT；Li＝0.5×Vcm×ΔT

5、i式中：L—桩长（m）；Vc—基桩桩身材料的波速（m/s）；Vcm—同一工地内桩身材料的平均波速（m/s）；ΔTi—桩身缺陷Li部位的反射波到达时间（s）。桩身完整性分析宜以时域曲线为主，辅以频域分析，并结合施工情况、岩土工程勘察资料和波型特征等因素进行综合分析确定，检测原理见图1。图1低应变反射波法检测原理图3、桩身混凝土强度判断应注意以下几个方面7在针对具体的测试信号进行分析时还要结合桩周土的情况及影响因素进行判断。嵌岩桩的时域曲线中桩底反射信号变化复杂，一般情况下，桩底反射信号与激励信号极性相反；但桩底混凝土与岩体阻抗相近，则桩底反射信号不明显，甚至没有

6、；如桩底有沉渣，则有明显的同相反射信号。因此，要对照受检桩的桩型、地层条件、成桩工艺、施工情况等进行综合分析，不宜单凭测试信号定论。4、在桥梁桩基检测中的应用（1）工程概况该新建桥梁基础采用钻孔灌注圆桩，测桩布置图见图2。基桩混凝土设计强度等级为C25，设计桩长18m，施工桩长16～18m，桩径1300mm。工程桩总数为14根，检测根数12。设计持力层为中等风化片麻岩。图2测桩平面布置示意图(3)检测方案每根桩在桩顶至少布置4个测点，根据相关检测规范布置测试点。(4)仪器设备检测所使用的仪器是专用桩基检测仪，使用的传感器是高灵敏度加速度传感器。用安装在桩顶的传

7、感器接收由力棒激振而在桩底及桩间反射的应力波信息，运用多通道数字滤波、指数放大、数字频谱分析等高新技术，可提高测试信噪比，保证测试结果的可靠性。(5)检测数据与处理结果表4桩身混凝土结构完整性检测结果表7图3典型低应变桩基完整性检测分析图(6)检测结论本次试验共检测12根工程桩，其中Ⅰ类桩9根，占所测桩数的75%；Ⅱ类桩3根，占所测桩数的25%。据可见桩底反射统计，实测波速平均值3539.1m/s、标准差81.0m/s、离散系数2.3%，其中最小波速3502m/s系5#-1号桩，最大波速3788m/s、系4#-1号桩。5、测试影响因素的探讨①锤激振源对基桩检测

8、信号的影响a.锤激能量。其大小取决于锤