探討低應變法在橋梁樁基檢測技術中的應用分析

范 波

安徽省地質實驗研究所（國土資源部合肥礦產資源監督檢測中心）

探討低應變法在橋梁樁基檢測技術中的應用分析

范 波

安徽省地質實驗研究所（國土資源部合肥礦產資源監督檢測中心）

橋梁施工的各類樁基中，以鉆孔灌注樁的使用最為廣泛。鉆孔灌注樁的施工屬于隱蔽工程，施工難度大、施工工序復雜、施工條件受到諸多因素限制，從而使鉆孔灌注樁不可避免的出現質量問題。因此對于橋梁樁基無損檢測具有重要意義。本文對低應變法在橋梁樁基檢測技術中的應用進行了分析。

橋梁樁基檢測；無損檢測技術；應用

前言

在橋梁的運行中，基樁是其整個結構中非常重要的組成部分，基樁的質量是否過關直接關系到整個橋梁的結構安全。目前，各工程單位即監理、設計、建設、施工等各方以及各有關部門對橋梁基樁的質量問題給與了高度的關注。而且質量檢測的主要指標便是樁身完整性檢測，目前主要采用低應變法來進行基樁樁身的完整性檢測。

1　橋梁樁基的概述及常見病害

1.1橋梁樁基的概述

橋梁樁基是連接橋梁與承臺的基礎，通過橋梁樁基可以將橋梁上部結構的荷載有效的傳遞到地下較為堅硬的土壤和巖層中。橋梁樁基承擔了較大的豎向荷載，同時也會承擔橋梁的水平荷載，可以對軟弱地基進行處理。橋梁樁基是對橋梁結構進行修改，以便對橋梁上部結構進行承載，橋梁樁基在橋梁工程中的應用非常廣泛，并且橋梁樁基的加固效果也非常好。

1.2橋梁樁基常見病害

由于地質條件和施工技術的關系導致橋梁樁基存在幾種常見缺陷，例如樁基樁徑出現縮小的現象，因為樁基安裝在含水較高的地層中，地質條件對樁基造成的危害比較大。樁基外部的混凝土層長期遇水會導致樁徑縮小，另外由于水流的長期沖刷造成樁基外徑的混凝土層不斷變薄，導致橋梁樁基出現樁徑縮小的現象。混凝土材質的樁基還會出現沉渣的問題，該問題主要是因為橋梁樁基在施工時，沒有對樁基孔底進行徹底的清理，導致樁基強度不足。樁基在長期使用過程中，會出現中風化巖的現象，出現樁基沉渣缺陷。混凝土樁基還會出現離析問題，這主要是因為混凝土樁基在施工過程中，混凝土的攪拌不均勻，所以混凝土之間的固結程度受到影響，混凝土材料中出現骨料懸浮的現象，導致混凝土樁基最終出現形變現象。

2　低應變檢測技術的原理

實際情況的鉆孔灌注樁，樁身長度往往比樁身直徑大許多倍，因此根據一維彈性波理論，可以將樁基視為一維彈性桿件，并且不考慮樁周圍土體對沿樁身傳播應力波的影響。當樁頂施加一瞬態錘擊振力，由于樁與周圍土之間的波阻抗差異懸殊，應力波大部分能量將在樁內傳播。而在傳播過程中遇到樁基截面發生變化，波將在阻抗變化的界面（如斷裂、裂縫、縮徑、擴徑、夾泥等）產生反射。在波的傳播過程中，有一部分過界面繼續沿著桿往下傳播（稱為透射波），而另一部分則從阻抗的界面上反射回來（稱為反射波）。樁身的缺陷、樁底均可以根據反射波的相位、振幅、頻率等特性，輔以地質資料、施工記錄以及實踐經驗，對其性質進行綜合判定。

3　低應變法在樁基檢測工作中應用

低應變反射波法（ 低應變法） 的檢測基礎是一維波動方程理論。這種檢測方法將受檢樁身假設成為“一位彈性桿件”，在進行檢測過程中先用錘子在樁頂進行錘擊，進而激發樁頂周圍的質點發生振動，這些振動會從樁頂向下傳播，形成應力波。當應力波傳播到缺陷界面處和樁基的底部時，應力波會發生透射和反射，這些發射波會成為新的振源引起周圍質點發生振動。有一部分反射波會經過樁身傳播到達樁頂，此時這部分反射波就會被樁頂的傳感器接收，形成相應的反射波形。我們可以根據反射波到達樁頂的時間以及波形的具體情況推斷出樁基的長度和樁基缺陷的深度，同時還可以根據反射波形的相位和幅度判斷缺陷的種類。雖然低應變法的原理很簡單，但是在實際的檢測過程中需要應用到物理學、數學、信號學以及計算機學等多種學科知識，同時也需要由測量系統、激振系統以及數據分析系統這三個子系統組成的樁基檢測儀對信號進行采集和分析。

3.1數據的收集和整理

在橋梁樁基檢測過程中，傳感器是橋梁樁基檢測的關鍵設備。因此，檢測人員必須選擇高質量的傳感器，只有保證傳感器的質量，才能保證檢測數據的準確性。傳感器必須和樁基的光面緊密銜接，不能存在縫隙，檢測人員為了保證傳感器和樁基的緊密性會在傳感器底部涂抹黃油。檢測人員在檢測完成以后需要建立數據檔案，并定期更新數據檔案，才能保證檢測數據和實際檢測結果相符。

3.2數據的處理

雖然低應變檢測技術已經廣泛應用于橋梁工程檢測中，但是低應變檢測技術在應用過程中還存在一定的缺陷，會對橋梁工程的施工質量和施工安全有很大影響。橋梁工程的樁基需要具備以下因素：一是波速，二是樁基反射信號，三是曲線信號。但是，樁基底部土質的沉淀情況會對樁基檢測產生一定的影響，檢測人員必須充分考慮到外部因素對檢測曲線的影響。如今，傳統的檢測數據處理技術已經無法滿足檢測數據處理需求，施工企業必須引進先進的檢測技術，合理的處理檢測數據。樁基檢測是橋梁工程施工中必不可少的環節，而且需要貫穿橋梁施工全程，更好的保證橋梁工程的施工質量和施工進度，避免安全事故的發生。地基是橋梁工程施工的關鍵環節，也是低應變檢測技術應用的關鍵環節。檢測人員需要加強地基檢測管理，保證橋梁工程地基的穩定性。

4　低應變法檢測注意事項

在檢測測量傳感器裝設與激振需注意以下事項： 傳感器裝設應該和基樁的頂部面相垂直； 通過藕合劑進行粘連時，要具備充分的粘連強度； 激振點要選取實體基樁的中心部位，裝設測量傳感器部位應選擇在距基樁中心的2/3 半徑位置； 空心樁激振點和測量傳感器裝設部位應放到相同水平面，同時和樁體中心的連線應最好呈90°角，測量傳感器裝設部位和激振點應在樁壁厚1/2 位置； 進行瞬態激振可利用敲擊測驗，應選用適宜重量的錘墊與激振力錘，適宜采用寬脈沖得到樁體下端或樁底缺陷的反射信號，應采取窄脈沖得到樁體上端缺陷的反射信號；穩態激振要在每個設定的頻率之下進行穩態響應信號的收取，并依據基樁長度、徑長和樁周土的約束狀況對激振力實施調控。

5　結束語

總而言之，橋梁樁基的施工環境復雜，各工序也有其高度的隱蔽性，因此在施工過程極易出現影響基樁質量的缺陷，而無損檢測技術因為其無損的優點被廣泛的應用到橋梁工程的檢測中，其中在橋梁樁基檢測中應用的最為廣泛。

［1］劉占文.超聲波法和低應變法在橋梁基樁檢測中的應用［J］.山西建筑，2012（29）： 219-220.