低应变反射波法在桥梁桩基检测中的应用研究

吴庭理

（广西众诚工程质量检测有限公司　545006）

低应变反射波法在桥梁桩基检测中的应用研究

吴庭理

（广西众诚工程质量检测有限公司545006）

桩基作为一种隐蔽工程，要对其质量进行管理控制，不仅仅要在设计施工中进行，同时还需要有科学先进的检测方法。本文将对低应变反射波法在桥梁桩基检测中的应用进行详细的研究。

低应变；反射波法；桥梁桩基；检测；应用研究

1　低应变桩基检测概述

一维波动理论是低应变反射波法的理论基础，根据桩周土对桩底的支持作用的作用力大小，再通过时域分析以及频域分析来对桩体的缺陷类型进行判断。一般情况下，反射波法主要按照缺陷反射波的相位，将桩身缺陷分成扩径类缺陷以及缩径类缺陷，但是通常不会对缺陷的具体名称或者是性质作判断。我们主要深入分析缺陷反射波的曲线特征，同时对各种可能造成缺陷的施工环节，地质，外力作用以及成桩后的养护环境进行详细的分析，就很有可能对具体的缺陷种类做出明确的判断，这样对缺陷的处理与验证都是有利的。

低应变反射波法检测的优点是操作简单，成本较为低廉，能够对桩基工程进行普查，核对桩长，检测桩身的完整性等。它的局限性是当桩身出现两个及其以上的缺陷时会比较难以判别，还会出现误判的情形；对检测的桩长也有限制，对于软土层的超长桩，长径比较大，持力层和桩身的阻抗层相匹配时经常会出现检测不到桩底反射信号的情况；嵌岩桩的桩底反射信号复杂多变，很容易造成误判；在桩身阻变小的情况下，缺陷的限制难以判断。

2　反射波检测的缺陷成因以及缺陷特征

在桩基中经常遇到的缺陷为：离析，缩径，蜂窝，扩径，断裂以及夹泥（层）等。现在对对各种缺陷产生的条件以及原因还有反射波的曲线特征分别展开详细的分析。

（1）离析类缺陷：造成离析类缺陷的主要原因为混凝土搅拌不均匀，同时运输的路径过于长，混凝土会受到水的冲泡等，使得粗骨料集中在一块，进而导致了桩身混凝土的离析。在离析类缺陷的下界面会产生相对来讲比较弱的反相反射波，而在其顶界面会产生同相的反射波，但是当其出现在深部的时候大多为单一衰减型正弦波，出现在浅部大多为合成波。

（2）缩径类缺陷：当桩孔穿过一遇到水变膨胀的土层时，桩孔周围的这些土层就会向桩孔中凸起，使得此处的桩径缩小。除此之外，当桩身穿过含有承压水的地层时，因为地下水的逐渐冲刷，致使混凝土的砂浆不断流失，进而产生了缩径。在缩径类缺陷的底界面产生的是相对而言较弱的反相反射波，而在顶界面上产生同相反射波，缩径的大小与振幅的大小直接相关。缩径类缺陷的和蜂窝类缺陷以及离析类缺陷的最根本区别就是激振波能够通过桩身的中间部位到达桩底再产生反射波回到桩顶，在桩身的平均纵波速度处于正常水平。

（3）蜂窝状缺陷：造成这种缺陷有2种原因：①井壁掉下的砂，泥以及残留在桩体中的浮浆和浮渣会造成蜂窝状缺陷；②就是因为配料不当。因为这些蜂窝状的小孔洞主要分散在胶结比较好的混凝土中，激振波的其中一部分成为反射波返回桩顶，另外一部分被散射。还有一部分则是直接透射或者绕射到达桩底，之后再反射回桩顶。因此，有振幅较小的同相缺陷反射波或者是振幅更加弱的同相或者是反相的桩底反射波。有蜂窝状缺陷的桩身平均纵波速度要比完整桩速度稍低。

（4）扩径类缺陷：在土层容易崩落的地方通常会出现扩径类缺陷，基桩复打时通常会在遇水膨胀以及松软的土层出出现扩径；扩径通常也会在岩石中爆破成孔中出现。扩径部分的底界面会出现相对较小的同相反射波，在其上界面也会产生反相反射波。

（5）断裂类缺陷：造成这类缺陷的原因有很多。主要有在灌桩的过程中由于较长时间的停工，使得继续施工时会形成浮浆将桩隔断开来；不合理的跳打致使邻桩遭到挤压而断裂或者是土层隆起将桩整个拔断；混凝土在浇灌时因为拔管太快很容易造成断桩；因为挖土机猛力拉断的外力作用而形成的断桩。当桩身断裂时，在裂口进行充气或者是充水，会使得反射系数变大，振幅变大，形成的反射波明显。如果断裂面较为平整，断裂面到桩顶的距离较近，甚至能够在检测曲线上出现三次及其以上的反射。

3　桩基检测应用实例

实例1：某桥梁工程采用钻孔灌注桩基础。其中一个桩长9.5m，桩径为1400mm，持力层是中风化的砂岩，设计栓的强度等级为C25。

此桩的低应变实测缺陷显示着在桩底出现了较为强烈的同相反射，因此有理由怀疑桩底的质量不高，为了进一步的验证又再次运用了钻芯法。钻芯的结果表明，此桩的底部和持力层的岩基接触良好，桩底沉渣的厚薄程度负荷标准规定。经过相关分析之后，认为桩底栓和岩基之间存在的一层很厚的泥皮引起了反射波系。这从另外一个方面说明了低应变反射波法在用来判断桩底接触情形时不容易把握，但是如果桩底桩底存在着较为明确的反向反射信号的话，就能够肯定桩底的接触良好。

4　结论

通过缺陷分析以及检测实例可以看出：

（1）低应变反射波法对桩基浅部的缺陷会比较敏感，但是受到地质条件非常大的影响，因此说低应变反射波法比较适合桩长小于50m或者是桩径小于110cm，地质条件较为简单的桩基完整性检测，当然也可以用于面积较大的桩基质量普查。

（2）利用低应变反射波法检测较为方便快捷，效率较高，能够实时的做出一个判断。同时能够检测桩身的完整性，也可以用来检查缩径、夹泥、扩径、断桩、离析、沉渣以及空洞。

（3）低应变反射波法会受到较多的干扰因素的影响，例如桩身截面突变，桩头的处理情况以及激振方式的选用等都会对判别的效果造成不同程度的的影响。

（4）在运用低应变反射波法进行检测时应该注意对于长径比很小，而直径比较大的桩，要着重关注其尺寸效应，不能够完全按照一维理论进行解释，可以适当采用增加检测点，和其他检测方法互相校验核对的方式来进行。

5　结语

低应变反射波法和其他的基桩检测方法进行比较其最大的优点就是简便，快速有效。在进行现场测试时，需要注意的是必须要采用硬度合适的激荡锤和加速度传感器，同时要设置科学合理的参数，以确保所采集信号的准确性。在对检测曲线进行判断时，需要综合考虑施工工艺，地质条件，桩侧土和桩尖土的力学指标，应力传播机理等各种因素分析判断，只有这样才能够比较准确的分析判断出桩身的质量。

[1]文海霞，郑国勇.低应变反射波法桩基检测的试验研究[J].路基工程，2009（02）.

[2]王辉鹏.反射波法在基桩完整性检测中的应用[J].工业建筑，2006（S1）.

U445.551

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1673-0038（2015）25-0304-02

2015-6-4