张勇
上海中测行工程检测咨询有限公司 上海市 200436
摘要：本文将从当前水利工程桩基检测的概况出发，阐述水利工程桩基检测技术现存问题，对水利工程桩基检测技术要点进行分析与探究，希望为相关人员提供一些帮助和建议，更好地开展水利工程桩基检测工作，提高桩基检测效果，使水利工程能够保质保量完成。
关键词：技术要点；桩基检测；水利工程
引言：伴随国内社会经济快速发展，水利工程的建设规模日益扩大。在水利工程中，桩基是一个十分重要的施工环节，水利工程施工质量在很大程度上会受桩基结构完整性所影响。然而，许多水利工程项目的施工人员并未充分把握桩基检测技术要点。因此，研究水利工程桩基检测技术要点具有一定现实意义。
一、当前水利工程桩基检测的概况
在二十世纪八十年代，桩基在世界范围内得到广泛运用，桩基检测随之兴起，在建筑工程、水利工程等方面发挥着重要作用。一般来讲，桩基检测结果能够作为桩基质量的评价依据，是工程质量得到保障与桩基质量得以控制的有效手段。具体工程施工中常用的桩基检测试验包括结构完整性试验、静负荷堆载试验等。测试桩基承载力可采用两种方法，分别是桩基与地基承载力测试、单桩基承载力测试。桩基完整性检测又分为低应变检测、高应变检测、钻孔取芯法检测等，其中，前两种检测方法为无损检测，第三种检测方法为有损检测。在水利工程中，低应变检测在桩基检测中的应用较为广泛。
二、桩基检测试验中存在的问题
（一） 桩基检测的市场存在不规范的问题
与学术性大学不同的是，检测单位要生存必须要有效益。随着桩基检测需求的不断增加，一些没有专门从事桩基检测的单位为了获取更多的检测业务，开始恶意压低市场价格。我们开始降低经济成本，以便以更低的市场价格获利。其具体办法是草草处理资料，不重视测量，急于完成任务，忽视桩基检测的重要性。结果表明：桩基检测效果不可靠，桩基检测意义丧失。要解决这一问题，就必须规范市场，把市场价格控制在合理的范围内，确保桩基试验的质量和可靠性。
（二）桩基检测单位的管理存在问题
类似于桩基检测市场不规范所带来的问题，桩基检测单位管理不善也存在一些问题。为迅速取得桩基检测资质，桩基检测单位开始购买与桩基检测有关的证书。但实际的桩基检查并非由这些有证人员进行，而是桩基检测单位没有一些配套管理措施，导致最终的检测结果是这些无证人员造成的。桩基检测结果的质量无法保证。这是一个很重要的方面，除了对检查人员的流动缺乏相关管理外，还存在一些纸张或电子文件和文件得不到管理。有些桩基检测单位不规范的数据管理，没有做到“一项一表”，没有固定的文件存放场所，没有专人对数据和文件进行管理，给检测质量和安全带来隐患。
（三）桩基自身性质带来的问题
桩基本身是一项隐蔽工程，桩基的这种特性也会导致检测的不准确。对桩基采用一定的技术手段进行质量检测，有损检测和无损检测都是在某些部位，无法检测到整个桩基，因此这种检测可以说是一种预测。这一特性可能会导致被检测部件的完好性，但是没有被检测部件可能有质量问题。这是可能的，但不太可能。为避免此类问题，技术人员需根据相关知识及现场情况进行分析，确定合理的检测方案。
三、水利工程桩基检测技术要点
现阶段，水利工程桩基检测技术存在多种问题，主要包括桩基自身性质问题、检测结果准确度问题、检测单位管理问题、检测市场不规范问题等。桩基检测工作人员应根据桩基检测技术原理，有效把握桩基检测中安装传感器、激振点与激振方式、桩头处理等技术要点，并充分应用到水利工程的具体实践中，提高桩基检测的效果。
（一）桩基检测技术原理
在水利工程中，桩基检测技术主要基于低应变检测原理实现。所谓低应变检测，又叫作反射波法，是从应力波相关理论不断发展、演变而产生的一项原理。采用低应变检测时，桩基在检测过程中不会出现损伤，其使用性能也不会受到影响，属于无伤检测技术的一种。
低应变检测通过小锤对桩顶进行敲击，弹性波朝着桩身下方进行延伸，如果桩身有波阻抗界面存在，即桩身截面积改变或桩体发生断裂，都能够出现反射波。随后借助传感器对反射波信号进行接收，将滤波放大并展开数据分析，从而有效地逐个识别反射波的信号。借助低应变检测能够判断混凝土桩身的完整性，对桩身存在缺陷的大小和部位进行确定。现阶段，国内低应变检测主要定义与分类如表1所示。
表1 低应变检测定义与分类
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根据低应变检测，桩的一维波动方式可以用式（1）来表示。式（1）：
式中，C代表弹性波速，ρ代表质量密度，E代表弹性模量，A代表横截面积，L代表长度。若某一桩中的部位改变了阻抗，则应力波将从介质Ⅰ传入介质Ⅱ，其中，Z1代表介质Ⅰ的阻抗，Z2代表介质Ⅱ的阻抗，并出现速度透射波和速度反射波，那么，β代表桩身的完整系数可以用式（2）来表示。式（2）：
式中，β代表桩身的完整系数。如果将瞬时外力施加于桩顶，弹性波将会从桩内朝着桩身下方进行延伸，与波阻抗界面相遇便会有反射产生[1]。如果桩身存在断桩、缺陷等情况，不同界面反射波容易增加曲线的复杂性。对于该情况，桩基检测工作人员需要对波形进行全面、细致的分析，对缺陷反射的合理时间进行明确，并以此为参照将桩基缺陷部位确定。
（二）桩基检测技术要点
1.安装传感器
要想使低应变检测取得最佳传递效果，应确保桩面和传感器之间尽可能靠近，在安装传感器时，应尽量减少动作幅度，同时保证与桩面相接触部位的刚度。只有在把握这些要点的基础上，才可以使获得的振动形式与具体的桩身状况相近。检测实心桩的过程中，应在桩的三分之二部分布置传感器。检测空心桩的过程中，应在锤击点平面布置传感器。大量实践经验表明，在桩身壁厚两倍的部位布置空心桩，且确保相同桩心的垂直线为直角，并借助耦合剂在桩面上黏住传感器，如橡皮泥、凡士林、牙膏等耦合剂。
2.激振点与激振方式
检测水利工程桩基时，桩基检测结果会直接受到实测信号现场采集的影响[2]。要想使采集信号的效果充分提高，应针对不同桩体类型采用不同激振点与激振方式（如图1所示）。检测实心桩的过程中，应在桩的中心放置激振点。检测空心装的过程中，应保持锤击位置与传感器在相同平面。若桩基较长或体型较大，应采用大铁球进行激振，形成大范围脉冲。部分桩基的缺陷为浅层缺陷，这些浅层缺陷不会对桩基产生较大影响，若过于干涉容易出现误判的现象。因此，对于浅层缺陷应采用钢筋、小钉锤进行激振，通过这种方式不会形成较大的激振能量，脉冲空间频率也相对较高。
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图1 桩基低应变检测
3.桩头处理
使用低应变检测开展桩基检测的工作具有一定的系统性，要想使该检测技术的准确度得到保证，应对桩头进行全面处理。一般来讲，桩头处理包括以下几方面，一是清理浮浆层；二是清理桩头外部混凝土，保证监测点混凝土平整性，不存在杂物影响桩基检测；三是保持桩头干燥，从而使检测结果可以将实际的桩基施工状况有效、准确反映出来[3]。部分水利工程检测桩头不够认真、细致，甚至采用直接检测混凝土表面的方式开展桩基检测工作，这些都是错误的检测操作，会对桩基产生一定的负面影响，在这种情况下，即便具备先进的传感器技术、完整的安装操作规范以及高强度的测试信号，桩基检测工作人员也无法准确地完成桩基检测。
（三）桩基检测技术应用
以某水利工程的桩基为例，在该工程中，水坝在减灾抗洪方面贡献巨大，然而在常年使用过程中逐渐产生了安全隐患。桩基检测工作人员在检测该水坝的安全隐患时，采用低应变检测开展现场实测。首先，对人工挖孔灌注桩进行设计，将中风化岩层当成桩端的持力层，其混凝土为C30混凝土。通过对现场实际情况进行观察，对该水利工程项目应用低应变检测的准确性与效率进行验证。经过观察、分析和研究，决定在该工程中使用检测布点法。按照波形检测与水坝混凝土强度设计的相关要求，把检测结果分成四种类型，其中，Ⅳ类桩基不合格，Ⅲ类桩基有缺陷存在且需要由工作人员进行复查，Ⅱ类桩基有缺陷存在且不对正常使用产生影响，Ⅰ类桩基具有完整的桩身。对桩基进行低应变检测后发现，该水利工程桩基的检测结果是Ⅱ类桩基和Ⅰ类桩基，没有检测出Ⅳ类桩基和Ⅲ类桩基，因此，该水利工程的桩基满足使用要求。
结语：总而言之，研究水利工程桩基检测技术要点具有重要的意义。相关人员应对当前水利工程桩基检测的概况有一个全面了解，充分把握水利工程桩基检测技术现存问题，能够掌握桩基检测技术原理和安装传感器、激振点与激振方式、桩头处理等桩基检测技术要点，从而提高检测效果，使水利工程能够保质保量完成。
参考文献：
[1]彭超,李学文.综合管波探测法、孔旁透射波法和钻芯法在既有桩基检测中的应用[J].工程地球物理学报,2020,17(04):516-521.
[2]张国强.试论钻孔抽芯检测技术在建筑工程桩基检测中的实践运用[J].四川水泥,2020，(07):345+338.
[3]罗娜,陈开能.低应变法与钻芯法在桩基质量检测中的运用探讨——以桐梓县某项目工程为例[J].现代物业(中旬刊),2019，(04):75.