反射波法的技术特征及其在桩基检测中的应用研究

Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｉｓｉｏｎ　科技视界　科技・探索・争鸣　反射波法的技术特征及其在桩基检测中的应用研究　吴学谦　大干啉　（宁夏建筑科学研究院有限公司，宁夏银川７５００２１）　【摘要】反射波法因其仪器轻便、方法直观、效率高、成本低等优点，在桩身完整性检测方面有着其他方法无可比拟的优势，但是由于它理　论和方法上的局限性，只能用于桩身质量的普查。作为工程检测人员，必须对反射波法的技术特性有充分的了解和认识，在工程实践中不断总　结积累经验，才能充分利用好反射波法的长处，提高检测的准确性，更好地为工程建设服务。　【关键词】桩基检测；无损检测；反射波法；经济高效；方便快捷；隐蔽缺陷；技术特征　（８）每一根被检测的单桩均应进行两次及以上重复测试。出现异　常波形应在现场及时研究．排除影响测试的不良因素后再重复测试。　随着国民经济的飞速发展．我国工程建设项目日益增多．工程桩　重复测试的波形与原波形具有相似性。　的应用越来越普及．因此基桩质量的检测越来越重要　作为基桩完整　性检测的常规手段．低应变反射波法在我国有多年的发展历史并已纳　３检测数据的处理与判定　入国家的规范．由于此种方法具有应用范围广、检测量大、野外数据采　应根据波形图中的入射波和反射波的波形、相位、振幅、频率及波　集快速、方便、费用低廉等优点，因此其被众多的检测单位所采纳与使　的到达时间等特征．推定桩的完整性。判定方法如下：　用。但是反射波法也存在一些不可回避的问题，如测试盲区、理论模型　（１）反射波波形规则，波列清晰．桩底反射明显，易于读取反射波　局限、桩侧土阻力影响、检测有效深度、桩身的频响特性、微裂缝影响　到达时间．及桩身混凝土平均波速较高的桩为完整性好的桩。　等等．此外．反射波法是依据波形直观判读的经验法．在实际工程桩检　（２）反射波到达时间小于桩底反射波到达时间．且波幅较大，往往　测中容易出现误判．因此它又是相对准确程度不够高的一种检测方　出现多次反射．难以观测到桩底反射波的桩．系桩身断裂。　法　（３）桩身混凝土严重离析时。其波速较低，反射波幅减少，频率降　０引言　１　反射波法的技术特征　反射波法利用手锤在桩头施加一小冲击扰动力．激发一应力波沿　桩身向下传播．然后利用速度或加速度（一般为加速度）传感器接受由　低。　（４）缩径与扩径的部位可按反射历时进行估算，类型可按相位特　征进行判别。　（５）当有多处缺陷时．将记录到多个相互干扰的反射波组，形成复　杂波形。此时应仔细甄别，并结合工程地质资料、施工原始记录进行综　合分析。有条件尚可使用多种检测方法进行综合判别。实践证明，离桩　顶第一个缺陷的判别要十分仔细慎重。　（６）桩身浅部断裂的定性评价．可通过横向激振比较同类桩横向　振动特征之间的差异进行辅助判断．存在浅部断裂的桩．在进行横向　激振时，有自振频率降低、振幅较大、衰减历时增加及波形不规则等现　象，在一定实践经验基础上，可对桩身浅部断裂做出定性评价。　（７）在上述时域分析的基础上，尚可采用频谱分析技术，利用振幅　谱进行辅助判断　桩身缺陷或桩底产生的反射信号．根据对反射波时程曲线的综合分　析．对桩的结构完整性作出判断　该方法的前提条件是把单桩假设为　维匀质弹性体杆件．当桩顶受到一小扰力后．产生的弹性应变以纵　波形式沿桩身向下传递　由于桩顶施加的是一个小扰力．土体振动的　影响可以忽略不计　应力波沿桩身传播的规律遵循一维波动方程．根　据一维波动方程分析导出的反射波相位特征．是反射波法测试的主要　依据。这一特征可以非常通俗地描述为：在桩扩径部位．反射波波形相　位同初始相位相反：在桩缩径、离析或夹泥等不利缺陷部位，则反射波　形相位同初始相位相同。这两点是判断缺陷的基本依据。　显然．当桩顶作用一脉冲力后，便有应力波沿桩身传播．若桩身质　量有问题，存在明显波阻抗差异的界面（如桩底、断桩和严重离析等部　位）或桩身截面积变化（如缩径或扩径）部位，将产生反射和透射。经接　收放大、滤波和数据处理，按照一维波动方程并结合桩型特点，检测仪　器可给出桩身弹性波传播过程中的速度波形曲线．根据这些波形曲　线．即可判定桩身质量　反射波法适用于检测桩身混凝土的完整性．推定缺陷类型及其在　桩身上的位置　本方法也可对桩长进行核对，对桩身混凝土的强度等　一４检测中的几个问题　（１）桩头的处理　桩头处理的好坏．对波形采集的准确与否有直接　的关系。桩头浮浆使波难以下传，对测试结果影响较大。此外主钢筋外　露过长．也会产生谐振干扰。因此，凿去浮浆．平整桩头，露出坚硬、新　鲜的混凝土．锯短桩头上的钢筋等工作，是很有必要的。　（２）成层土的影响　在对应力波时程曲线的分析中，不仅应考虑桩　体本身材料、刚度以及缺陷的影响，同时受到桩侧土模量大小的制约。　般来说．桩侧土力学性质越好．应力波在桩侧土中损耗越大，在层间　硬土层将会反映为似扩径的子波叠加．相反如软夹土层将会由于应力　波透射损耗小而产生似缩径的子波叠加。因此在进行测桩时应考虑场　一级作出估计　２现场测试方法　（１）被测桩应凿去浮浆，平整桩头，切除桩头外露过长的主钢筋。　（２）检测前应对仪器设备进行检查，性能正常方可使用。　（３）每个检测工地均应进行激振方式和接收条件的选择试验．确　定最佳激振方式和接收条件。因为不同工区桩的类型、桩径大小、桩头　混凝土质量、土层地质情况等条件差异较大，检测时．对激振和接收的　最佳条件选择只能通过现场试验对比来确定。通过调节放大器增益，　使波形不产生畸变，改变滤波频率提高分辨率和信噪比。　（４）激振点宜选择在桩头中心部位．传感器宜稳固地安置在桩头　上　对于桩径大于３５０ｒａｍ的桩可安置两个或多个传感器　（５）当随机干扰较大时，可采用信号增强方式．进行多次重复激振　与接收。　（６）为提高检测的分辨率，应使用小能量激振，并选用高截止频率　的传感器和放大器　（７）判别桩身浅部缺陷．可同时采用横向激振和水平速度型传感　器接收．进行辅助判定　地的地层地质条件综合判定　（３）桩底反射的确定　一般情况下．均能找到桩底反射，但有时就　找不到桩底反射．情况之一是缺陷大，掩没了桩底反射；另一种情况是　桩持力层与桩阻抗匹配得好．也无桩底反射。如嵌岩桩与基岩嵌固程　度好，无桩底反射　因此在分析时应充分利用地质资料、施工记录等资　料来分析确定．以免产生误判　（４）对缺陷程度不能进行定量分析。如缺陷位置距桩顶的距离以　及缺陷的严重程度不能做出准确的计算：对于Ⅱ、Ⅲ类桩的界定，它关　系到所检测的桩是否需要进行处理．也是检测人员最难以把握的。这　时往往需要借助其他的方法来做进一步的检测　（５）如果桩身存在多处缺陷时，深部缺陷不易被检测到。浅部缺陷　或桩太长时．缺陷都不易被检测到。　５结束语　（下转第１６７页）　作者简介：吴学谦（１９８１一），男，汉族，宁夏银川人，２００５年毕业于宁夏大学土木工程专业，工学学士，工程师，现主要从事地基基础检测工作。　ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎ。　。ｇｙ　Ｖｉｓｉ。ｎ科技视界Ｉ　１　２５　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｉｓｉｏｎ　科技视界　４结束语　科技・据索・争呜　本文提出了一种基于模糊自适应ＰＩＤ的矿用逆变器控制方法．经　过仿真和比较分析，验证了该控制方法的可行性和有效性。当然，由于　控制算法相对复杂，运行速度相对较慢，在实际应用中对硬件要求较　高，还需要进一步的优化。ｅ　【参考文献】　［１］何鹏．基于Ｍａｔｌａｂ的模糊ＰＩＤ控制器设计与仿真研究田．微型电脑应用￣２ｏｌｏ，２６　（４）：５９－６４．　［２］顾生杰，刘春娟．一种参数自整定模糊ＰＩＤ控制器的研究叨．电气传动自动化，　２００３，２５（６）－３０．　［３］汤秀芬．模糊自适应ＰＩＤ控制器参数整定的研究叨．工业控制计算机，２０１２，２５　图３模糊ＰＩＤ子模块框图　（２）：５５—５８．　２００３，２５（６）：２８－３０．　［５］刘兴堂．应用自适应控制『Ｍ】．西安：西北工业大学出版社，２００３．５．　仿真结果如图４所示，由输出电压和电流可以看出，输出波形比　姚建均，岳东海膜糊自整定ＰＩＤ控制器的设计及其应用【ＪＪ＿哈尔滨工　较稳定，能很快接近标准正弦波，输出电压误差在１％以内。阻性负载　［６］吴振顺，业大学学报．２００４．３６（１１）：１５７８—１５８０．　３仿真结果分析　［４］田淑杭，姜丽娟．一种参数自整定模糊ＰＩＤ控制器的研究Ｌ刀．电气传动自动化，　突变时电压波形基本不变，电流波形非常接近正弦波，验证了模糊自　适应ＰＩＤ在逆变器控制系统中应用的可行性和可靠性。　［责任编辑：汤静］　ｏ　ｏ　Ｏｌ　ｏＯ２　ｏ　０３　ｏＯ４　ｏ　０５　益　ｏ　０６　ｏ　Ｏ７　ｏ　０８　图４输出电压和电流　（上接第１１７页）银行卡支付。本产品配合国内的已销售国外在用的　普通加油机出口．具有独特的技术优势　本产品随着技术开发、产品开发、工艺实验、产品成熟推向市场一　系列进程中．结合现产品的技术框架．接下来考虑银联支付功能的便　捷实现，这与我国当前的金融信息化环境推动进程相关。　本产品的实施需要增加人员和设备投资．将占用一定的资金．可　能对公司正常经营产生一定压力。在人力资源上宜考虑以老带新、新　老结合、导师制合理配置。再者在销售商尽量增加预收款的比例，保持　目前国内成品油行业的信息化水平因国土幅员辽阔、整体平均发　展仍然比较落后．企业管理者对信息化的认识有待提高，从而影响了　对信息化管理的投资　应积极引导成品油零售企业提高对油站油机信　息化管理的认识．使之通过实施信息化模式管理达到规范管理、降低　成本、提高业绩的管理目标，促进产品销售，迎接成品油零售行业春天　的到来。．　［责任编辑：曹明明］　足够的现金流量．提高抗风险的能力。　（上接第１２５页）总之，基于反射波法对桩基础进行桩身完整性　检测．能够确定桩身缺陷位置和缺陷的程度．其检测结果是比较准确　【参考文献】　任洪伟瑚！基工程检测技术概述【ＪＪ．科技资讯，２００９（０２）．　的，能够满足一般工程的需要．是普查工程桩基的有利手段。它具有不　［１］任晓伟，［２］李淑萍．低应变反射波法现场检测基桩的技术要点［Ｊ］．青海交通科技，２００９　受施工场地条件限制、方便、快速、经济的特点。配合其他检测方法和　０２）．　手段．能够确保工程桩基质量并通过验收．对加强桩基工程质量控制　（起到非常重要的作用。当然，对于应用过程中若遇不同地点、不同地质　［责任编辑：曹明明］　条件、不同桩长等．反射波法的适用性及准确性问题有待根据实测结　果进一步总结经验，深入分析研究。●　（上接第１２６页）桩体刚度等因素，提高复合地基承载力的同时降低　２０ｌ２．　成本是值得注意的问题。●　’■■　【参考文献】　［１］曹俊秀，徐华山．水泥粉煤灰碎石桩（ＣＦＣ桩）在工程地基处理中的应用ｆＪ］．安　徽建筑．２００９（１）：６０—６２．　［２］曾巧．ＣＦＧ桩复合地基设计计算与工程应用【Ｄ】．重庆交通大学，２０１３，０６．　［３］中华人民共和国住房和城乡建设部．建筑地基处理技术规程ＵＧＪ７９—２０１２）［￥１．　［４］胡长明，王建平，等．ＣＦＧ桩复合地基承载力影响因素分析明．施工技术，２００５　３４（９）：６８—７０．　［５］韩云山，白晓红，粱仁旺．垫层对ＣＦＧ桩复合地基承载力评价的影响研究［Ｊ１　岩石力学与工程学报．２００４．２３（２０）：３４９８—３５０３．　［责任编辑：杨玉洁］　２］李宁，江百龙．中国武术史略【Ｍ］．北京：人民体育出版社，１９９６：２８．　（上接第１　３９页）文化有机融合；加强高校本土传统武术文化传承人的　［培养。ｅ　【参考文献】　［１］栗胜夫ｌ中国武术发展战略研究［Ｍ】．北京：人民体育出版社，２００３：１１　［３］郭玉成．武术传承的文化￣ｌｈｌ［ｌｆ搏击・武术科学，２００７，４（２）：ｌ一２．　［４］洪浩．竞技武术的概念界定与本质新论【Ｊ］．体育学刊，２００５（５）：５３—５４　［责任编辑：汤静］　ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎ。ｌ。ｇ）ｒ　Ｖｉｓｉ。ｎ科技视界ｌ　１　６７