低应变反射波法在水利工程桩基检测中的运用分析

低应变反射波法在水利工程桩基检测中的运用分析

王睿

苏州科建建设工程质量检测有限公司 215200

摘要：桩基是将建筑物压力传输到岩层上的基础结构，其稳定性直接关系到上层建筑物的稳定性。根据施工环境的不同，桩基可分为现场灌注桩基和提前制作桩基。提前制作桩基可以节约施工材料，但需要高技术水平的施工人员，施工时间较长。灌注桩施工成本高，但应用范围广泛。在实际施工中，施工人员需根据实际情况选择合适的桩基类型。低应变发射波法是一种检测桩基的方法，通过击打桩顶产生应力波，当信号传输到有缺陷的桩基时，会出现异常反射现象，工作人员根据反射波波形判断桩基实际情况。

关键词：水利工程；桩基；检测；低应变反射波法；运用

1 前言

作为桩基检测中的翘楚，低应变动力试桩法在桩身完整性检测中扮演着不可或缺的角色。根据激发方式的不同，该方法可以分为水电效应法、反射波法、机械阻抗法、共振法等多种形式。其中，反射波法的应用最为广泛，这得益于其高准确度、设备简单和成本低廉等显著特点。在各种桩位检测方法中，如高应变法、钻芯法和静载试验法等，利用反射波法进行试验能显著提高静载试验检测结果的准确性，弥补静载试验抽样率较低的不足，从而扩大检测范围，为桩基处理方案提供更丰富和可靠的数据支持，这一点也得到了业界的广泛认同和重视。

在理论框架下，低应变反射波法是建立在桩身为一维线弹性杆件模型的基础上的。然而，由于受到检桩瞬态、长细比等因素的影响，高频分量波长和桩横向尺寸的比例可能会超过标准要求。因此，在设计桩身截面时，必须充分考虑到实际应用需求，确保其满足标准要求。在标准理论下，如果应力波在桩身传播时平截面假设成立，那么低应变反射波法可能并不适合应用于H型钢柱检测。这一点在实际应用中需要特别注意。

2 低应变反射波法原理及其特点

低应变反射波法是基于应变波传播原理的一种无损检测方法。检测过程中，通过在桩基顶部施加一定的激振力，使桩基产生应变波。应变波在桩基内部传播，当遇到桩基缺陷或界面时，会产生反射波。通过分析反射波的特性，可以判断桩基的质量。低应变反射波法在水利工程桩基检测中的特点主要有：（1）无损检测：低应变反射波法对桩基的检测过程中，不会对桩基造成破坏，有利于桩基的后续使用。（2）检测速度快：低应变反射波法检测速度较快，相较于传统的高应变法、钻孔取芯法等，能够大大缩短检测周期，提高工程效率。（3）准确性高：低应变反射波法能够准确检测桩基的缺陷位置、程度以及桩基的承载力等参数，为工程提供可靠依据。（4）成本低：低应变反射波法检测设备简单，操作方便，降低了检测成本。

3 低应变反射波法在水利工程桩基检测中的运用

3.1 桩头处理技术

  对于桩基现场实测工作，细致且准确的检测是至关重要的。在这个过程中，桩头的处理环节尤为关键。桩头处理的三个方面包括浮浆层的清理、表面裸露混凝土的处理以及检测点位置的平整清理。这三个方面的工作都是为了确保检测的准确性。首先，浮浆层的清理。桩头在施工过程中，很容易产生浮浆，这层浮浆会对桩头的实际情况造成掩盖，影响检测结果。因此，清理浮浆层是必要的。其次，表面裸露混凝土的处理。桩头的表面裸露混凝土可能会因为施工过程中的各种因素而造成损伤，这也会对检测结果产生影响。因此，对表面裸露混凝土进行处理，保证其平整和完好，是非常重要的。最后，检测点位置的平整清理。检测点位置的平整清理是为了保证传感器能够准确地放置在指定的位置，从而确保检测的准确性。另外，还有一个重要的因素就是环境的影响。在浅层部位进行检测时，环境的因素比如温度、湿度、风力等都会对检测结果产生影响。因此，在进行实测工作时，应尽可能选择环境条件稳定的时候进行，以减少环境因素对检测结果的影响。桩基在水利工程结构中扮演着重要的角色，尤其是桩尖部位的压力承受能力。桩尖部位承受的压力相对较小，这使得桩基具有更广泛的适应性。桩身承受着上层水利工程的竖向压力，是整个水利工程的支撑。因此，对于桩基的检测，不仅要注意桩头的处理，还要关注桩身的状况，以确保水利工程的稳定性和安全性。

3.2 传感器安装技术

从理论角度来看，为了使传感器操作更为便捷，其位置应尽量靠近桩面。为确保更好的传递效果，需要保证触桩部位的刚性，以获取更接近桩身实际情况的振动形态。在实心桩测试时，传感器应布置在桩身半径的2/3至3/4处；而对于空心桩测试，传感器应位于锤击点平面，通常是在2倍桩身壁厚的位置。安装传感器时，需使用耦合剂将其贴在桩面上，并确保垂直角度。安装完毕后，可以通过轻弹感应器侧面来检查其稳定性，若无丝毫移动，则表示安装完好。若耦合不到位，则可能会引发侦测讯号的振荡等不良现象。目前，低应变反射波法检测桩基主要关注桩基加速度、速度等参数。其中，速度的测试方法更适合高检测，而低检测受到幅频特性的限制，所得到的结果可能无法明显反映浅层桩基的缺陷。相比之下，加速度检测方法对频响信号的依赖程度较小，更能有效地体现桩基内部的检修效果。

3.3 激振点选择和激振方法技术

  在现场进行检测信号收集时，信号强度是决定采集信号质量的关键因素。工作人员需要密切关注实心桩和空心桩的检测方法有所不同。对于实心桩，激振点应设置在桩的中心位置，以确保检测结果的准确性。而对于空心桩，工作人员需要将锤击位置移到传感器安装位置的水平面上。此外，在遇到大型桩基检测时，为了提高检测效果，可以使用力棒和大铁球制造激振。通过采用大范围脉冲、低衰减值和较高频率值，可以有效提高桩基深度缺陷检测和桩基底部检测的准确性。这样可以避免因缺陷较小且浅而导致的严重误测现象。针对信号探测较浅的缺陷，工作人员应采用小钉锤激振和钢筋激振操作。这些方法具有操作频率高、能量小等优点，能够在脉冲空间较小的位置进行检测。综合运用这些策略，可以确保桩基检测的准确性和有效性。

在现场实测过程中，工作人员还需注意以下几点：第一，根据桩基类型选择合适的激振方法，确保检测信号质量。第二，针对不同规模的桩基，采用适当的激振方式和参数，以提高检测效果。第三，对于浅层缺陷，选用操作频率高、能量小的激振方法，以便在较小空间内进行精确检测。第四，加强现场检测人员的培训，提高其操作技能和故障判断能力，确保检测结果的准确性。第五，制定完善的检测方案，明确检测任务、检测方法和验收标准，以确保检测工作的顺利进行。

通过以上措施，可以有效提高桩基检测的质量和效率，为我国基础设施建设提供有力保障。在现场检测过程中，工作人员应根据实际情况灵活调整检测策略，确保检测结果准确可靠。同时，不断探索和引进新技术、新方法，为我国桩基检测技术的发展贡献力量。

4 结语

综上所述，低应变反射波法是一种基桩质量无损检测方法，在实际检测工程中具有较强的优越性。但所得到的信息无法对缺陷进行准确定量分析，无形中增加缺陷判断工作的难度系数。因此，在实际检测过程中，如果遇到较为复杂的测试曲线，还要结合其他方法进行检测，综合分析检测结果，从而得到更全面的信息数据，准确判断桩身质量，制定对应解决措施，保证基桩工程施工质量能满足行业标准。

参考文献

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[2]聂固.基于低应变反射波法的矿山桩基岩土工程勘察研究[J].世界有色金属, 2023.

[3]郭晔.低应变反射波法在桩基检测中的研究与应用[J].中文科技期刊数据库(全文版)工程技术, 2023(4):4.