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摘要：橋梁下在役樁的完整性檢測亟需有效的測試方法，但因其與上部機構相連使得測試十分困難，已然成為工程難題。采用雙速度法測試技術為解決這類基樁完整性提供了新的思路和測試手段。通過本文提供的實際測試案例討論，表明雙速度法在克服各種影響因素后，可以有效地從實測信號中提取出上行波，進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算、分析技術外，測試人員還應具備扎實的行波理論、巧妙布置現場觀測系統以及豐富的工程經驗。
關鍵詞：雙速度測試 在役樁 完整性 缺陷 上行波
1 前言
某大橋加固改造需要對原有基礎進行評估，其中基樁完整性的現狀調查是最為重要的環節，它是編制大橋上部結構和下部結構新設計方案的基礎。由于大橋建造時間較早并缺少有關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場檢測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構相連接，常規低應變法無法實施檢測工作。雙速度法是一種面向解決在役樁樁身完整性的新技術。該項目在開展大規模檢測工作前進行了雙速度法的試驗工作。
試驗現場緊靠河水且水位較高，工礦條件十分復雜。試驗樁在挖掘機的配合下將樁側暴露出來，以有利于選擇傳感器的安裝位置和錘擊激發應力波。該試驗樁為樁徑Ф1200mm的鉆孔灌注樁，位于墩柱之下，墩柱與蓋梁相連，現場情況如圖1所示。實測前考慮了各種影響因素和測試條件，規劃了測試方案，為在如此復雜工礦條件下開展試驗工作做了充分準備。
試驗采用具有無線傳輸功能樁身完整性測試儀，有利于在試坑之外一定距離實時采集信號。采集信號前，對試驗樁樁側面進行了磨平和干燥處理，以便安裝兩個側置式的加速度傳感器。
圖1 現場概貌
2 基本原理
當既有結構下基樁樁頂與上部結構相連時，樁頂為非自由端，常規頂置式反射波法無法實現樁身完整性檢測；此外，由于樁頂以上不同結構阻抗界面的增加，使得應力波在傳遞過程中既有無效的下行波，又有有效的上行波，引起實測曲線十分復雜，無法區分上行波和下行波。采用雙速度法不但可以提取上行波，而且還可以準確確定樁身平均波速。雙速度法是沿樁側表面一定間距范圍內垂直安裝兩個加速度傳感器，同時采集兩個加速度信號，通過行波計算方法將上行波從實測曲線中分離出來，從而識別缺陷；利用實測曲線的入射或反射時間獲得兩個傳感器間樁身平均波速。
采用新型多通道具有無線傳輸功能的樁身完整性測試儀，即傳感器與主機之間無任何電纜連接，這有利于在復雜結構或測試環境下基樁的檢測工作。采用多種特制力錘用于激發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，現場操作如圖2所示。實測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；樁端附近沒有明顯的反射，其原因是該樁工作齡期很長，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 現場測試場景
圖3 實測曲線（上圖）和上行波曲線（下圖）
實測雙速度曲線和計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位置出現明顯的上行反射特征，其它位置均沒有明顯反射，說明這兩處樁身存在明顯缺陷，按照現行規范規定樁身完整性應判定為Ⅲ類樁。對于這樣的基樁應該進行加固處理或重新布樁，以保證大橋新設計方案的安全。
4 結論
本次試驗結果表明，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，樁長一般不超過40m為宜。在役樁的完整性檢測目前仍是國內外普遍遇到的十分棘手的工程難題。雙速度法測試無疑也存在需要改進的地方，同時，測試人員不但需要具備必要的數據分析處理能力，而且還需要具備扎實的行波理論基礎、巧妙的現場觀測系統的布置以及豐富的實際工程測試經驗。
參考文獻
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