低应变反射波法在水利工程桩基检测中的应用

低应变反射波法在水利工程桩基检测中的应用

郭雄伟

身份证号码：429006199508041838 武汉中和工程技术有限公司

摘要：在实际的工程施工过程中，需要根据水利工程的特定环境，挑选出最适宜的桩基。低应变技术是以全体桩作为基础，通过使用特殊的设备对桩顶施加打击，导致桩顶周围产生各种级别的震动，这些震动信号会被传送至桩底和桩身，从而形成应力波。在监测阶段，被探测到的压力波会产生不正常的反射，这将导致周围环境的震动，这些震动将被监测设备自动捕捉，并产生回波，从而实现对桩基的准确监测。

关键词：低应变反射波法；水利工程；桩基检测；应用

引言

低应变反射波法作为一种非破坏性地质勘探技术，广泛应用在水利工程桩基的检测中。它的核心思想在于，借助附加在钻杆上的应变计来感知桩顶所触发的应变波，然后根据反射波的形状及其传输的速率，来判断桩基的质量及环境状况。这种策略因其易于使用、准确性强以及适用领域宽广的特性，已经被大规模地运用于水利工程的桩基设计、建造以及质量管理。

1低应变反射波法概述

在桩基质量检测领域，低应变法被视为最具代表性的一种测试手段。根据激励手段的差异，可以将其分类为水力效应法、反射波法、机械阻抗法和共振法等。在这些手段中，反射波法被广泛采用，原因在于它的测量准确度高，设备简洁，成本较低，因此在桩的质量检测过程中被大量使用。利用诸如高应变法、钻芯法、静载试验等多种测试方法，能够显著提升测试的准确性，克服静载试验采样率较低的问题，并且能够拓宽测试的覆盖面，为桩基础的强化设计提供了丰富的数据支持，因此受到了各个领域的普遍重视。尽管一维线性杆模型的低应变法能够有效地检测到桩的瞬态和长细比，但由于其高频部分的波长和横向尺寸的比例可能超过标准，同时，设计的桩基断面也必须符合实际工程的需求。“应力波”作为基础的低应变方法，其核心思想是通过观察弹性杆在平面上形成的应力波的转变，来判断和评价整体结构的强度，从而能够迅速精确地检测出桩体的质量，并对桩体的完整性进行评价。

2低应变反射波法原理及其特点

低应变反射波法，这种基于应变波传递规律的无创检查手段。在执行此项任务的过程中，需要向桩基的顶端施加特定的冲击力，从而引发桩基的应变波。这些应变波将在桩基的内部进行扩散，一旦遭遇到桩基的瑕疵或者边缘，就可能引发反射波的出现。利用对反射波属性的研究，能够评估出桩体的质量。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：在进行桩基的检查时，低应变反射波法并未给桩基带来损害，这有利于桩基的未来应用。（2）检测速度快：对比传统的高应变法和钻孔取芯法，采用低应变反射波法的检测过程更为迅捷，可以显著减少检测时间，从而增强项目的执行效果。（3）准确性高：通过低应变反射波法，能精确地测定桩基的缺陷位置、严重性以及其承重能力等各项指标，从而为工程建设提供坚实的基础。（4）成本低：采用低应变反射波法进行检测的设备结构简洁，操作起来十分便捷，这也大大减少了检测的花费。

3低应变反射波法在水利工程桩基检测中的应用

3.1桩头处理技术的应用

在水利工程的桩基检查过程中，低应变反射波法的关键技术之一就是对桩头的处理，这个处理过程主要涵盖了几个主要的部分：（1）清理桩头。在开始反射波检测之前，首要步骤就是清扫桩头。这样做的主要目标是消除其表面上的杂质，以保证检测结果的精确度和可靠性。通常，会选择使用刷子或者铁丝刷等工具来清扫，这样可以确保桩头表面的整洁。（2）涂覆液体。为增强信号的传输力度并减少空气与水的界面反射，可以在桩头处涂抹一些特别的油类物质，例如轻质油，这样能够增强声波的传播速度。注意，油类物质的涂抹应该均匀并全面地覆盖整个桩头的表面，防止产生任何空洞，从而保证信号的精确接收。（3）确保传感器的贴合度。信号的捕捉和传输依赖于传感器与桩头的紧密性，因此必须保证它们的完整接触。同时，需要利用固定设备将其牢牢地固定在桩头上，以防止在测试期间出现松动或者干扰。（4）控制敲击力度和频率。为产生优秀的激励波并确保反射波的清晰度和可读性，需要调整敲击的力度和频率。过大的力度可能会导致桩体损坏或信号失真，而过小的力度则可能使信号变得较弱，难以进行准确的分析。维持稳定的测试环境：在处理桩头和进行测试时，应尽可能地保持测试环境的稳定，避免风力、震动、水流等外部因素对测试信号的干扰，以保证测试结果的精确性和可靠性。

3.2传感器安装技术的应用

精确的传感器设置可以保证信息的稳健与可信赖，从而得到精确的检验结果。接下来将介绍传感器设置的关键步骤：挑选恰当的传感器：依照实际的检验需求及环境状况来挑选恰当的传感器种类，通常使用的包括加速传感器、压电传感器等，传感器的属性与频率反馈必须满足检验标准，同时还要拥有优秀的敏感程度与线性程度。设立传感器的地点：应依照实验的标准及实际环境来决定其设立的地点。通常，传感器会被放置在桩体与地表的交界处，这样可以得到反射的精确数值，同时也应该注意到传感器的阻隔物质，防止其对桩体产生影响。安装传感器固定装置：为保证传感器的稳定性和精确度，需要采用合适的固定设备将其稳定地固定在桩体上。常见的固定方法包括夹紧和胶粘等。这些固定设备应能够维持传感器与桩体之间的良好接触，并保证传感器不会因为施加的负载而移位或松动。进行传感器校准：安装完毕后，需要对传感器进行校准以保证其精确度。这个校准过程可以通过厂家提供的方式来完成，例如频率响应检测和灵敏度检测等。保护传感器：为避免传感器在操作过程中遭受破坏或污染，必须采取适当的防护手段，例如，利用保护壳或者覆盖物将传感器包裹起来，以保证它在恶劣的环境条件下能够正常运转。

3.3激振点选择和激振方法技术的应用

低应变反射波法作为一种广泛应用于水利工程桩基检测的无损实验手段，其在现场测试中，选取的激振点以及使用的激振方法技术是至关重要的环节。以下是激振点选择和激振方法技术的要点：（1）激振点选择。选定恰当的振动触发点对于检验结果的精确度极其关键。在挑选振动触发点的过程中，需要考虑到桩基的特性、构造和周边环境的状况，通常会选择在与传感器匹配的地方进行振动。振动触发点应该是桩基的正面或者侧面，这样才能保证传感器能够接收到反射波并获得精确的检验数据。（2）激振方法技术。低应变反射波法主要采取的激励手段包括落锤法以及振动机法。其中，落锤法的核心原理是，通过将桩体从特定的位置自然地降低，以此触发反射波，并确保其打击的强度与频率符合预期。而振动机法的核心原理则是，借助振动器对激励点进行振动负载的作用，以此形成反射波。依照实际状态挑选恰当的震动手段，同时对震动过程的强弱及频次进行精细管理，从而保证获取精确的检验数值。（3）激振点与传感器的布置。在设置激振点和传感器时，应确保其位置合理，通常应将激振点设置在传感器的附近，同时也要防止传感器被设置在激振点附近，以避免干扰测试信号。此外，这两者之间的距离也需要根据实际情况进行调整，以便尽可能地获取反射波的信号。

结束语

综上所述，低应变反射波法被认为是一种无损的基础桩质量检测手段，在实际的检测项目中表现出了显著的优势。然而，这种方法获取的信息并不能精确地评估缺陷，这无疑提高了评估缺陷的难度。因此，当在实际的检测流程中遇到复杂的测试曲线时，需要结合其他的检测手段，对检测结果进行全面的分析，以获取更多的信息数据，以便准确地评估桩体的质量，并制定相应的解决策略，确保桩基建设的质量达到行业规范。

参考文献

[1]刘黔.低应变反射波法在水利工程桩基检测中的应用[J].东北水利水电,2023,41(10)