佛山市顺德区建设工程质量安全监督检测中心 广东 佛山528300
摘要：低应变反射波法技术在公路桥梁基桩检测过程中的有效运用，能结合公路桥梁基桩施工特点、地质条件和一些外在影响因素对公路桥梁基桩存在的质量问题作出合理的判断，对如何做好公路桥梁基桩施工过程中的质量控制、如何做好公路桥梁基桩施工质量问题的整改有着指导性的意义。本文针对反射波法在公路桥梁基桩检测中的应用开展探讨
关键词：公路桥梁基桩工程；质量检测；低应变反射波法
中图分类号：U443 文献标识码：A
引言
反射波法在公路桥梁基桩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。
1、公路桥梁基桩常见病害
公路桥梁基桩目前广泛应用于桥梁建设中，是桥梁结构的主要承受构件，桥梁桩常见的形式主要有灌注桩、预制桩等。公路桥梁基桩施工工艺不科学，因勘察不精确等因素影响，会使建成的桥梁公路桥梁基桩存在各种缺陷隐患，随着时间的推移，公路桥梁基桩质量缺陷不断加大，会影响桥梁的工作安全。目前关于桥梁公路桥梁基桩常见缺陷有公路桥梁基桩桩径缩小、混凝土公路桥梁基桩沉渣离析等。桥梁公路桥梁基桩桩径直接关系着桥梁竖向承载力，桥梁公路桥梁基桩缩小在工程领域中较为常见。其主要因处于不良地质条件，桥梁公路桥梁基桩周围土层遇水后吸纳管桩孔中突起，地质构造位含有承压水地层时，导致公路桥梁基桩混凝土砂浆不断流失。公路桥梁基桩施工中对公路桥梁基桩钢筋笼绑扎过于密集露出钢筋会造成桩径缩小。混凝土公路桥梁基桩离析指公路桥梁基桩施工中因混凝土搅拌不均，在进行灌注混凝土桩时桩孔存有大量积水冲刷骨料，混凝土砂浆浮于骨料上导致混凝土公路桥梁基桩离析。公路桥梁基桩混凝土沉渣原因主要是在施工中钻孔灌注桩未对孔底进行有效的清孔，导致公路桥梁基桩强度减小，如公路桥梁基桩底部为中风化岩，检测会产生多次同向反射波，如为弱风化围岩，会产生较弱的同向反射波。
2、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。
3、反射波法的局限性
（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。（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。
4、低应变反射波法在公路桥梁基桩质量检测要点
（1）传感器安装和激振操作要点。安装传感器部位的混凝土应密实、平整；传感器安装时保持与桩顶面垂直；采用有足够粘结强度的耦合剂；激振方向沿桩轴线方向，激振点与传感器安装点避开钢筋笼主筋位置；激振时应选择合适重量的力锤和软硬合适的锤垫。（2）信号采集和筛选要点。桩心对称布置2～4个安装传感器的检测点，空心桩检测点宜为桩壁厚的1/2处，实心桩检测点宜在距桩中心2/3半径处，激振点和检测点与桩中心连线的夹角宜为90°。除应按上款在规定的激振点和检测点位置采集信号外，当桩径较大或桩上部横截面尺寸不规则时，尚应根据实测信号特征，不断调整激振点和检测点的位置直至采集到可用信号；不同检测点或多次实测信号不一致时，应增加检测点数量，分析原因。
5、检测的数据分析案例
（1）完整桩。工程案例：某桥梁，钻孔灌注桩，2-16#桩，Φ800mm，L=30m，C30，桩端持力层为全风化花岗岩。通过低应变反射波法进行公路桥梁基桩的桩身完整性检测，可见该桩速度波形图特征表现为平整、光滑，桩底同向反射明显。通过分析，该桩桩身完整，为I类桩，波速为3700m/s，见图1。
图1完整桩速度波形图
（2）钢护筒引起的桩身缩径。在公路桥梁基桩实际施工过程中，对钻孔灌注桩的桩顶浇筑混凝土时，施工人员采用钢护筒对其桩顶进行混凝土浇筑，虽然可以在一定程度上确保公路桥梁基桩不遭受迫害，但是极易导致公路桥梁基桩的直径增大，所以检测人员在实际检测过程中会检测出桩径缩径的现象，见图2。该桩的桩长为23m，其桩径为1.5m，持力层为全风化花岗岩，C30,通过低应变反射波法检测，发现该桩在2.3m左右的位置出现缩径的现象。通过查验公路桥梁基桩工程施工记录，发现产生缩径的主要原因就是在桩顶以下2.3m左右位置进行施工时，采用钢护筒，随着时间的推移，钢护筒与桩融合成整体，使得公路桥梁基桩的直径增加到1.7m，因此低应变反射波法检测中，会检测到缩径的现象。当然，还有一种情况下会使用钢护筒，就是在人力挖孔桩过程中，若遇到流塑状淤泥层时，通常会采用钢护筒对公路桥梁基桩进行保护。
图2钢护筒桩速度波形图
（3）轻微缺陷桩。工程案例：漳州市某厂房，沉管灌注桩，Φ400mm，L=18m，C20，该桩钢筋笼长6m。通过低应变反射波法进行公路桥梁基桩的桩身完整性检测，发现该桩6.5m处附近出现轻微缺陷反射波，有桩底反射。经过分析是因为成桩时拔管太快，在钢筋底部存在缺陷，但桩底反射波可见，属II类桩，见图3。
图3轻微缺陷桩桩速度波形图
（4）断桩。工程案例：某工程，静压式预制管桩，桩长为47m（13+13+13+8），Φ500，C80，持力层为全风化花岗岩。通过低应变反射波法进行公路桥梁基桩的桩身完整性检测，发现该桩13.0m处附近出现严重缺陷反射波，并出现缺陷的二次反射，且没有桩底反射，属IV类桩。在公路桥梁基桩施工过程中，受到某些因素的影响，时有出现断桩的现象，结合施工记录及施工过程的了解，该桩第一节脱焊断开为断桩，见图4。
图4断桩速度波形图
结束语
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，公路桥梁基桩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。桥梁公路桥梁基桩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，有必要对公路桥梁基桩进行检测，反射波法既方便、经济，又不破坏桩身结构。
参考文献
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[3]杨力,朱帅润.低应变反射波法与声波透射法在桩基检测中的联合运用[J].科技创新与应用,2017(36):115-116.
论文作者:周建成
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第04期
论文发表时间:2019/6/11
标签：桥梁论文; 公路论文; 反射论文; 缺陷论文; 混凝土论文; 波速论文; 应变论文; 《城镇建设》2019年第04期论文;