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水利工程中桩基检测的技术分析胡树源

发表时间：2020/10/13 来源：《基层建设》2020年第19期作者：王秋平胡树源

[导读] 摘要：桩基是水利工程施工和运营中的关键部位，也是施工要点之一，水利工程长时间时候用，受到各种干扰因素的影响，会形成安全隐患，需要定期维护和排查，而有效的桩基检测技术尤为重要，在不破坏桩基使用性能的前提下，对桩基进行无损检测，了解和掌握桩基承载力和结构强度，为桩基的维修和管理工作提供参考依据，保证桩基结构的稳定性。

        旗建建设集团有限公司四川省南充市嘉陵区 637901
        摘要：桩基是水利工程施工和运营中的关键部位，也是施工要点之一，水利工程长时间时候用，受到各种干扰因素的影响，会形成安全隐患，需要定期维护和排查，而有效的桩基检测技术尤为重要，在不破坏桩基使用性能的前提下，对桩基进行无损检测，了解和掌握桩基承载力和结构强度，为桩基的维修和管理工作提供参考依据，保证桩基结构的稳定性。对此，在水利工程中，无论是建设阶段还是在后期运营阶段，都要加强对桩基检测施工，优化检测技术，提高检测结果的准确性，进而保证水利工程综合质量。因此，探究水利工程中桩基检测技术具有非常重要的现实意义。
        关键词：水利工程；桩基检测；技术
        引言
        桩基检测技术，作为现代水利工程必不可少的主要技术之一，其检测方法本身的准确性直接关系着桩基建设的质量水平，以及后期投入使用的寿命时间面对检测中出现的问题，水利工程所涉及的各单位如何进行改善和优化成为一项重要内容。
        1桩基检测的方法和适用条件
        1)对于黏结强度比较高的桩基－泥土组成的复合地基，在检测承载力的时候采用的是在桩基的顶端加一定强度的静载荷的方法。这种方法适用CFG桩、标号比较低的混凝土桩以及强度合适的水泥桩。
        2)有一些的地基采用的是负荷地基，在检测这种地基的负荷分担比的时候可以采用弦振传感器或者压力盒传感器的方法。如果有新型的压力传感器，也可以用来检测负荷的分担比。
        3)另外就是振动的检测，最传统的振动检测方法是通过加速度传感器，然后通过MCU等芯片的处理计算，得到振动的相关数据，最终绘制成能直观表达的曲线。目前，市面上还有其他比较成熟的震动检测传感器，也可以用来检测施工中产生的震动。
        4)对于强度比较低的桩基－泥土复合地基，承载力的检测也可以通过静载荷试验的方法。另外，这种复合地基也可以用静力触探的方法对桩基和泥土分别进行检测。这里说的强度比较低的桩基包括碎石桩和散体材料等组成的桩。
        5)对于直径比较大的桩基，可以采用超声波透射检测的方法，也可以使用钻孔取芯法进行检测。这是比较常用的桩基检测方法。如果桩基的尺寸比较小的时候也可以采用高应变应力或者低应变应力检测方法。
        2水利工程中桩基检测技术的应用
        2.1高应变法
        该检测方法是桩基检测工作中常见方法之一，可以测量出桩基激发的阻力数据，即为速度波或是应力波，以精确数据为基础，计算桩基的承载力。在实际应用中，通过波形拟合法和CASE法实现桩基检测，其中CZSE法则是通过构建一维波动方程，计算桩基围岩土形成的支撑阻力，得出该支撑阻力的具体值。假设桩身截面不变，观察应力波传播中的能量损耗情况和信号畸变程度，不考虑桩基周围土体阻力，桩基底部阻土体阻力和桩端运动速度保持一致，呈正比例关系。基于假设条件，根据行波方程和波动方程，推导出极限承载力计算公式，这种检测方法仅限于预制桩检测和预应力管桩检测。波形拟合法大多应用在单桩承载力测试中，通过现场检测出速度波和力波大小，并传输到管理端中迭代计算，假设各个单元基桩信息，基于力波与速度波，对实测波形和计算波形进行拟合处理，直到二者参数吻合，进而得到桩基的实际承载力参数。
        2.2低应变法
        现阶段要利用低应变法去进行检测，主要采取低能量瞬态或是稳态的激振方式，在弹性限度内让桩身产生低幅度的振动。并且借助波动与振动理论去判定桩身的问题，主要针对桩身的完整性进行检测。

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在我国工程领域，应力波反射法是对于桩身进行检测时的一个主要手段。在应力波向桩身进行传播过程中，对应力波的反射特征进行分析，能够进一步明确桩身完整性。并且结合反射波的振幅、相位、频率以及地层信息、实际施工经验、施工记录等等，可以更加精准地对桩底与桩身问题进行明确。但是这一方式主要有以下几点问题需要重视。其一是波形曲线因受到桩周土体影响。因桩周的土层具备力学性能，这会使应力波出现较为明显的损耗差异。如果缺乏桩侧土质信息则很容易产生检测结果误差。其二是对于桩身浅部存在的问题难以判断。无论是大桩亦或是小桩，都无法完全依据一维应力波理论对于桩顶近端进行分析。其三是对于定量的分析不足。利用低应变法进行检测，依靠单一波形是无法对沉渣及离析段厚度、缩径程度、裂隙宽度等进行定量分析的。
        2.3静荷载试验法
        静载试验是在接近抗压桩实际工作条件下对于单桩竖向承载力进行测定的手段，测定时首先要在桩顶部分利用千斤顶去施加竖向荷载，实际的加载量要借助并联在千斤顶的精密压力表去进行明确，碎玉桩顶的沉降信息，应当使用大量程百分表或是位移传感器去做好测量。利用这样的手段，能够确保单桩的竖向抗压极限承载力得到明确，并且能够结合预埋于桩身与桩端的测试元件去测定桩端阻力、桩侧土分层摩阻力以及桩身荷载传递的规律等等。静载的试验可以主要划分成三种形式。首先是堆载法，其主要是利用堆载于桩顶平台的重物去提供反力。国内施工过程中，经常会用到这样的方法去对单桩竖向极限承载力进行测定，目前已达到三万千牛。其二是锚桩法，主要是借助锚桩与反力架构成的返利装置去实施，利用锚桩的抗拔力去施加反力，可依照加载量去对锚桩具体数量进行明确，在实际施工过程中较为常用。目前我国工程施工过程中利用这种办法去开展单桩极限承载力检测，一般来说测定范围在两万五千千牛以下。其三是锚桩法与堆载法，其主要是在锚桩出现抗拔承载力不足的情况时，可以针对反力架施加配重或是利用重力式的反力架去提升反力，开展单桩极限承载力检测，一般来说测定范围可达四万千牛左右。
        2.4声波透射法
        声波透射法是由混凝土结构声学检测技术优化形成，主要检测桩基完整性，通过撞击的方式分析应力波传播路径，若波形、波速、波峰值恒定，应力波可以保持匀速传播，可以表明桩基完好无损，完整性良好；若波形、波速、波峰值变动较为明显，则说明桩基结构中存在缺陷，这是因为应力波传播中，桩基缺陷部位的应力波会出现变化幅度不等的情况，使得应力波形成透射波，这种方式属于无损检测，不会对桩基性能产生任何影响，适应范围较广。
        3水利工程桩基检测技术优化措施
        水利桩基检测单位要有针对性的选择技术人员，并根据技术人员自身性格和能力分配更为适合的工作岗位，定期组织相关的知识技能培训，以及针对检测流程中重要部分的技能考核，选择能力和操作优秀的人员，为其提供更好的学习先进技术的平台，在提升技术人员自身专业水平同时，也能够进一步提升桩基检测技术的水平。现场检测作为数据处理的前期工序，往往是最容易出差错的一个步骤，应严格按照桩基检测相关流程操作。桩基检测对人员的要求必须严格与材料类检测项目，不仅要在专业技术上做高要求，也要学会统筹处理各种突发情况，面对检测异常情况能及时处理。
        结语
        综上所述，在水利工程中，由于环境和条件等因素的影响，桩基很容易受到腐蚀而造成承载力下降的情况，需要定期进行桩基检测，根据工程情况选择对应的桩基检测技术，并根据检测结果对桩基进行施工处理，延长桩基的使用寿命，不断提高桩基的承载力和结构强度，进而保证水利工程综合效益的最大化实现。
        参考文献
        [1]黎锦辉.水利工程中桩基检测的技术要点探讨[J].中国水运，2019（9）：112-113.
        [2]何霞.水利工程桩基检测探讨[J].河南水利与南水北调，2019，48（8）：50-51.
        [3]王鹏，雷盼，万宁.黔中水利枢纽渡槽工程桩基检测及施工探析[J].黑龙江水利科技，2018，46（7）：211-212，218.