反射波法在公路桥梁基桩检测中的应用探讨

何涛

摘  要：文章从反射波法的原理出发，阐述了现场检测方法和波形分析中应注意的问题，总结了反射波的适用条件和局限性，总结了工程应用中的关键问题，可为今后高波检测提供参考。

关键词：反射波法;公路桥梁;基桩检测

中图分类号：TU473.16 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）08-0177-02

Abstract： Based on the principle of reflected wave method， this paper expounds the problems that should be paid attention to in field detection method and waveform analysis， summarizes the applicable conditions and limitations of reflected wave， and summarizes the key problems in engineering application， which can provide a reference for high wave detection in the future.

Keywords： reflected wave method; highway bridge; foundation pile detection

引言

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，桩基础是橋梁的主要组成部分。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。桥梁桩基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，有必要对桩基进行检测，反射波法既方便、经济，又不破坏桩身结构。

1 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。

2 检测方法

测量点有三种常见的布置方法：（1）墩（帽）顶激振及筒体槽形布置传感器如图1所示。（2）桩顶槽受斜激励，桩身槽布置传感器，如图2所示。（3）桩顶激振及桩顶布置传感器，见图3。

3 反射波法桩身波形分析

（1）桩身完整，波形清晰，反射波形态规则，桩底反射波明显[3]，桩身混凝土平均波速高，易于读取反射波到达时间。对于摩擦桩，反射波以及入射波处于同一相位。对于嵌岩桩来说，反射波以及入射波是相反的。

（2）泥浆、空洞、离析等不规则曲线，波速低，反射振幅和频率减小，离析处反射信号与同一方向反射信号同向出现;扩（缩）径桩曲线不规则，桩间有反射，将同时做第二个反省。一般可以看到桩底的反射波。当直径增大时，第一反射波与入射波同相，第二反射波与入射波同相。断裂桩的曲线表明，由于桩底反射的振幅和频率依次减小，通常看不到桩底的反射。曲线桩底含沙反射波和入射波同相，振幅与含沙量呈正相关。

4 反射波法的局限性

反射法本身的局限性在许多情况下是影响结论准确性的重要因素，在以下几个方面存在着不可克服的障碍：

（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。

5 低应变反射波法测量中的几个问题

（1）根据反射波法的特点，是检测桩身工艺质量的有效方法。这为桩基础质量检测的分类和评价提供了依据，但也存在一定的局限性。例如，当桩身混凝土较软时，应力波不会从桩底传到桩身。无法获取桩底反射信号，否则很容易造成误判，很难观察到背光反射信号。

（2）反射波法测得的桩头波形曲线不仅反映了桩侧阻力的变化，这不仅为桩的质量分析和判断提供了依据，也为桩的承载力提供了参考信息，而且反映了桩周土质的变化。因此，在评价桩基质量时，应根据实测波形曲线判断桩基结构的完整性，通过实测波形曲线进行分析。并结合地质条件和施工记录，分析了缺陷对承载力的影响。当实测波形曲线复杂时，可采取进一步岩心取样、开挖检测、静载试验、超声波检测等措施，检查桩的承载力是否满足设计要求。

如图4曲线，引起土壤质量突变。

桩土系统是一个复杂的系统。特别是各种动态试验的精度不高，试验理论和实践经验水平不一。不仅要掌握现场工作，还要掌握曲线的采集，这些曲线符合良好的时域波形数据处理程序的相关规范，并对具有丰富工程实践经验的技术人员进行综合分析。

（1）为准确分析和评价桩身质量，经检测和处理后，需要做以下工作：结合地质资料和施工记录进行分析。施工技术和外部控制对基桩的完整性和缺陷类型有很大影响。例如，预制桩和人工挖孔桩不能缩颈。许多质量事故发生时，水流和地层发生变化，地层本身的快速变化会产生回声等。检查地质资料，确定缺陷位置，消除地层影响。

（2）定量分析有助于确定许多缺陷的程度。虽然定量分析中存在许多缺陷，但对应力波在桩中传播的具体过程进行了分析和确定。只要合理选择桩土参数，对桩的质量分析和确定具有重要意义。为了对同一工程中的所有试桩进行综合分析，只有一个单桩分析不能对整体情况进行综合评价，有时是非常危险的。同一施工场地的地质条件和建筑条件基本相同，查明了测得的边桩之间的共性。对每根桩进行分析是一种有效的方法。有资质的单位可以严格按照标准监督各工程的施工，核对不同的分析数据，提高分析的准确性。

6 结论

理论和工程实践证明，低应变反射波法是检测工程桩基础完整性的有效方法。然而，这种方法仍然存在一些问题。例如，桩基缺陷的确定很大程度上受地质条件的影响，桩周土阻抗的变化给试验评估带来困难。因此，为了更准确地确定试验结果，试验前应详细检查工程地质、施工记录等基础资料。正是由于这一问题的存在，本文建议采用低应变法进行普查，应采用高应变或静荷载来测试桩的承载力，从而更准确地测试工程桩基础，保证国家工程质量建设。

反射波法在桩基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。只有通过广大科技人员的不断努力，通过理论与实践的更多结合，检测技术才能达到新的水平。

参考文献：

[1]李宁，贺丽丽.浅谈桥梁桩基施工质量控制的要点[J].科技传播，2010（12）.

[2]冯翠梅.浅析低应变反射波法在桩基检测中的应用[J].建筑知识，2011（08）.

[3]朱理生.反射波法的局限性分析及其对策[J].交通科技与经济，2004（2）.