（歐美大地儀器設(shè)備中國(guó)有限公司，北京 100062）
摘要：橋梁下在役樁的完整性檢測(cè)亟需有效的測(cè)試方法，但因其與上部機(jī)構(gòu)相連使得測(cè)試十分困難，已然成為工程難題。采用雙速度法測(cè)試技術(shù)為解決這類基樁完整性提供了新的思路和測(cè)試手段。通過(guò)本文提供的實(shí)際測(cè)試案例討論，表明雙速度法在克服各種影響因素后，可以有效地從實(shí)測(cè)信號(hào)中提取出上行波，進(jìn)而分析缺陷的存在及確定其所在位置。雙速度法除了必要的計(jì)算、分析技術(shù)外，測(cè)試人員還應(yīng)具備扎實(shí)的行波理論、巧妙布置現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)系統(tǒng)以及豐富的工程經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞：雙速度測(cè)試 在役樁 完整性 缺陷 上行波
1 前言
某大橋加固改造需要對(duì)原有基礎(chǔ)進(jìn)行評(píng)估，其中基樁完整性的現(xiàn)狀調(diào)查是最為重要的環(huán)節(jié)，它是編制大橋上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)新設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)。由于大橋建造時(shí)間較早并缺少有關(guān)樁基的樁身完整性資料，故需要在不影響橋梁正常使用的情況下現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)這些在役樁的樁身完整性。眾所周知，在役樁往往樁頂埋置較深且與上部結(jié)構(gòu)相連接，常規(guī)低應(yīng)變法無(wú)法實(shí)施檢測(cè)工作。雙速度法是一種面向解決在役樁樁身完整性的新技術(shù)。該項(xiàng)目在開(kāi)展大規(guī)模檢測(cè)工作前進(jìn)行了雙速度法的試驗(yàn)工作。
試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)緊靠河水且水位較高，工礦條件十分復(fù)雜。試驗(yàn)樁在挖掘機(jī)的配合下將樁側(cè)暴露出來(lái)，以有利于選擇傳感器的安裝位置和錘擊激發(fā)應(yīng)力波。該試驗(yàn)樁為樁徑Ф1200mm的鉆孔灌注樁，位于墩柱之下，墩柱與蓋梁相連，現(xiàn)場(chǎng)情況如圖1所示。實(shí)測(cè)前考慮了各種影響因素和測(cè)試條件，規(guī)劃了測(cè)試方案，為在如此復(fù)雜工礦條件下開(kāi)展試驗(yàn)工作做了充分準(zhǔn)備。
試驗(yàn)采用具有無(wú)線傳輸功能樁身完整性測(cè)試儀，有利于在試坑之外一定距離實(shí)時(shí)采集信號(hào)。采集信號(hào)前，對(duì)試驗(yàn)樁樁側(cè)面進(jìn)行了磨平和干燥處理，以便安裝兩個(gè)側(cè)置式的加速度傳感器。
圖1 現(xiàn)場(chǎng)概貌
2 基本原理
當(dāng)既有結(jié)構(gòu)下基樁樁頂與上部結(jié)構(gòu)相連時(shí)，樁頂為非自由端，常規(guī)頂置式反射波法無(wú)法實(shí)現(xiàn)樁身完整性檢測(cè)；此外，由于樁頂以上不同結(jié)構(gòu)阻抗界面的增加，使得應(yīng)力波在傳遞過(guò)程中既有無(wú)效的下行波，又有有效的上行波，引起實(shí)測(cè)曲線十分復(fù)雜，無(wú)法區(qū)分上行波和下行波。采用雙速度法不但可以提取上行波，而且還可以準(zhǔn)確確定樁身平均波速。雙速度法是沿樁側(cè)表面一定間距范圍內(nèi)垂直安裝兩個(gè)加速度傳感器，同時(shí)采集兩個(gè)加速度信號(hào)，通過(guò)行波計(jì)算方法將上行波從實(shí)測(cè)曲線中分離出來(lái)，從而識(shí)別缺陷；利用實(shí)測(cè)曲線的入射或反射時(shí)間獲得兩個(gè)傳感器間樁身平均波速。
采用新型多通道具有無(wú)線傳輸功能的樁身完整性測(cè)試儀，即傳感器與主機(jī)之間無(wú)任何電纜連接，這有利于在復(fù)雜結(jié)構(gòu)或測(cè)試環(huán)境下基樁的檢測(cè)工作。采用多種特制力錘用于激發(fā)不同主頻的入射子波。
3 分析
由于樁身埋深較大、水位較高且墩柱與樁身截面尺寸變化較小，故將傳感器安裝在墩柱側(cè)面。傳感器采用特制耦合劑耦合，耦合效果良好。蓋梁寬度大于墩柱，沒(méi)有錘擊位置，而蓋梁之上空間較大，故錘擊位置選擇在蓋梁上表面，現(xiàn)場(chǎng)操作如圖2所示。實(shí)測(cè)曲線反映出第一道傳感器下約11.0m和14.5m位置，存在拉伸反射，該部位與樁身阻抗存在明顯差異，判斷存在缺陷；樁端附近沒(méi)有明顯的反射，其原因是該樁工作齡期很長(zhǎng)，樁端與樁端土體耦合完好，樁端界面阻抗差異較小所致。
圖2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試場(chǎng)景
圖3 實(shí)測(cè)曲線（上圖）和上行波曲線（下圖）
實(shí)測(cè)雙速度曲線和計(jì)算得到的上行波曲線如圖3所示。上行波曲線表明在第一道傳感器以下約11.0m和14.5m位置出現(xiàn)明顯的上行反射特征，其它位置均沒(méi)有明顯反射，說(shuō)明這兩處樁身存在明顯缺陷，按照現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定樁身完整性應(yīng)判定為Ⅲ類樁。對(duì)于這樣的基樁應(yīng)該進(jìn)行加固處理或重新布樁，以保證大橋新設(shè)計(jì)方案的安全。
4 結(jié)論
本次試驗(yàn)結(jié)果表明，雙速度法比較適用于類似工礦條件橋梁墩柱下在役樁的樁身完整性檢測(cè)，樁長(zhǎng)一般不超過(guò)40m為宜。在役樁的完整性檢測(cè)目前仍是國(guó)內(nèi)外普遍遇到的十分棘手的工程難題。雙速度法測(cè)試無(wú)疑也存在需要改進(jìn)的地方，同時(shí)，測(cè)試人員不但需要具備必要的數(shù)據(jù)分析處理能力，而且還需要具備扎實(shí)的行波理論基礎(chǔ)、巧妙的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)系統(tǒng)的布置以及豐富的實(shí)際工程測(cè)試經(jīng)驗(yàn)。
參考文獻(xiàn)
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