探讨低应变法在桥梁桩基检测技术中的应用分析

2016-03-16范波

环球市场 2016年10期

关键词：基桩变法桥梁工程

范波

安徽省地质实验研究所（国土资源部合肥矿产资源监督检测中心）

探讨低应变法在桥梁桩基检测技术中的应用分析

范波

安徽省地质实验研究所（国土资源部合肥矿产资源监督检测中心）

桥梁施工的各类桩基中，以钻孔灌注桩的使用最为广泛。钻孔灌注桩的施工属于隐蔽工程，施工难度大、施工工序复杂、施工条件受到诸多因素限制，从而使钻孔灌注桩不可避免的出现质量问题。因此对于桥梁桩基无损检测具有重要意义。本文对低应变法在桥梁桩基检测技术中的应用进行了分析。

桥梁桩基检测；无损检测技术；应用

前言

在桥梁的运行中，基桩是其整个结构中非常重要的组成部分，基桩的质量是否过关直接关系到整个桥梁的结构安全。目前，各工程单位即监理、设计、建设、施工等各方以及各有关部门对桥梁基桩的质量问题给与了高度的关注。而且质量检测的主要指标便是桩身完整性检测，目前主要采用低应变法来进行基桩桩身的完整性检测。

1　桥梁桩基的概述及常见病害

1.1桥梁桩基的概述

桥梁桩基是连接桥梁与承台的基础，通过桥梁桩基可以将桥梁上部结构的荷载有效的传递到地下较为坚硬的土壤和岩层中。桥梁桩基承担了较大的竖向荷载，同时也会承担桥梁的水平荷载，可以对软弱地基进行处理。桥梁桩基是对桥梁结构进行修改，以便对桥梁上部结构进行承载，桥梁桩基在桥梁工程中的应用非常广泛，并且桥梁桩基的加固效果也非常好。

1.2桥梁桩基常见病害

由于地质条件和施工技术的关系导致桥梁桩基存在几种常见缺陷，例如桩基桩径出现缩小的现象，因为桩基安装在含水较高的地层中，地质条件对桩基造成的危害比较大。桩基外部的混凝土层长期遇水会导致桩径缩小，另外由于水流的长期冲刷造成桩基外径的混凝土层不断变薄，导致桥梁桩基出现桩径缩小的现象。混凝土材质的桩基还会出现沉渣的问题，该问题主要是因为桥梁桩基在施工时，没有对桩基孔底进行彻底的清理，导致桩基强度不足。桩基在长期使用过程中，会出现中风化岩的现象，出现桩基沉渣缺陷。混凝土桩基还会出现离析问题，这主要是因为混凝土桩基在施工过程中，混凝土的搅拌不均匀，所以混凝土之间的固结程度受到影响，混凝土材料中出现骨料悬浮的现象，导致混凝土桩基最终出现形变现象。

2　低应变检测技术的原理

实际情况的钻孔灌注桩，桩身长度往往比桩身直径大许多倍，因此根据一维弹性波理论，可以将桩基视为一维弹性杆件，并且不考虑桩周围土体对沿桩身传播应力波的影响。当桩顶施加一瞬态锤击振力，由于桩与周围土之间的波阻抗差异悬殊，应力波大部分能量将在桩内传播。而在传播过程中遇到桩基截面发生变化，波将在阻抗变化的界面（如断裂、裂缝、缩径、扩径、夹泥等）产生反射。在波的传播过程中，有一部分过界面继续沿着杆往下传播（称为透射波），而另一部分则从阻抗的界面上反射回来（称为反射波）。桩身的缺陷、桩底均可以根据反射波的相位、振幅、频率等特性，辅以地质资料、施工记录以及实践经验，对其性质进行综合判定。

3　低应变法在桩基检测工作中应用

低应变反射波法（低应变法）的检测基础是一维波动方程理论。这种检测方法将受检桩身假设成为“一位弹性杆件”，在进行检测过程中先用锤子在桩顶进行锤击，进而激发桩顶周围的质点发生振动，这些振动会从桩顶向下传播，形成应力波。当应力波传播到缺陷界面处和桩基的底部时，应力波会发生透射和反射，这些发射波会成为新的振源引起周围质点发生振动。有一部分反射波会经过桩身传播到达桩顶，此时这部分反射波就会被桩顶的传感器接收，形成相应的反射波形。我们可以根据反射波到达桩顶的时间以及波形的具体情况推断出桩基的长度和桩基缺陷的深度，同时还可以根据反射波形的相位和幅度判断缺陷的种类。虽然低应变法的原理很简单，但是在实际的检测过程中需要应用到物理学、数学、信号学以及计算机学等多种学科知识，同时也需要由测量系统、激振系统以及数据分析系统这三个子系统组成的桩基检测仪对信号进行采集和分析。

3.1数据的收集和整理

在桥梁桩基检测过程中，传感器是桥梁桩基检测的关键设备。因此，检测人员必须选择高质量的传感器，只有保证传感器的质量，才能保证检测数据的准确性。传感器必须和桩基的光面紧密衔接，不能存在缝隙，检测人员为了保证传感器和桩基的紧密性会在传感器底部涂抹黄油。检测人员在检测完成以后需要建立数据档案，并定期更新数据档案，才能保证检测数据和实际检测结果相符。

3.2数据的处理

虽然低应变检测技术已经广泛应用于桥梁工程检测中，但是低应变检测技术在应用过程中还存在一定的缺陷，会对桥梁工程的施工质量和施工安全有很大影响。桥梁工程的桩基需要具备以下因素：一是波速，二是桩基反射信号，三是曲线信号。但是，桩基底部土质的沉淀情况会对桩基检测产生一定的影响，检测人员必须充分考虑到外部因素对检测曲线的影响。如今，传统的检测数据处理技术已经无法满足检测数据处理需求，施工企业必须引进先进的检测技术，合理的处理检测数据。桩基检测是桥梁工程施工中必不可少的环节，而且需要贯穿桥梁施工全程，更好的保证桥梁工程的施工质量和施工进度，避免安全事故的发生。地基是桥梁工程施工的关键环节，也是低应变检测技术应用的关键环节。检测人员需要加强地基检测管理，保证桥梁工程地基的稳定性。

4　低应变法检测注意事项

在检测测量传感器装设与激振需注意以下事项：传感器装设应该和基桩的顶部面相垂直；通过藕合剂进行粘连时，要具备充分的粘连强度；激振点要选取实体基桩的中心部位，装设测量传感器部位应选择在距基桩中心的2/3 半径位置；空心桩激振点和测量传感器装设部位应放到相同水平面，同时和桩体中心的连线应最好呈90°角，测量传感器装设部位和激振点应在桩壁厚1/2 位置；进行瞬态激振可利用敲击测验，应选用适宜重量的锤垫与激振力锤，适宜采用宽脉冲得到桩体下端或桩底缺陷的反射信号，应采取窄脉冲得到桩体上端缺陷的反射信号；稳态激振要在每个设定的频率之下进行稳态响应信号的收取，并依据基桩长度、径长和桩周土的约束状况对激振力实施调控。