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房建工程桩基检测控制技术应用
点击：125时间：2023-10-12
目前，桩基工程在我国房建工程中应用十分广泛，是房建工程的重要组成部分之一，其质量的优劣直接影响到这些房屋和住户的安全。因此，在房建工程施工中，桩基工程检测控制就是其中一个非常重要的环节。随着近些年来在高层建筑和超高层建筑中越来越多的应用，建设单位对房建工程质量的要求越来越高，桩基工程检测技术所占的地位和发挥的作用也越来越重要。
引言：桩基是整个房屋的基础，桩基的应用是为了增加房屋的地基的承载力，桩基工程质量决定建筑物的结构安危，关系到国家和人民生命财产的安全。近年来，我国的城乡经济发展迅速，基础设施也越来越多，相应的桩基工程的使用也越来越多。桩基工程检测控制技术逐渐成熟和先进起来，相关的标准、规范相继颁布、实施，使得桩基工程检测技术更趋于规范化，起到了促进房建工程质量的良好作用。
1.桩基工程检测现状
随着科学技术的进步，桩基得到了越来越广泛的应用，桩基技术得到了长足的发展，桩基工程是房屋建筑的基础，一旦失稳，将会造成建筑物整体的破坏。目前，我国的桩基工程队伍庞大却混杂，施工工艺不规范，设备良莠不齐，桩基的施工质量必然存在着或多或少的问题，甚至还出现偷工减料的现象，如果检测不能够及时的发现隐患从而采取有效措施补救缺陷，就会造成无法估量的损失。另一方面，我国的桩基施工过程中还存在着非常严重的浪费现象，究根结底，是由于设计不规范、对桩基数量和长度等计算错误等等原因造成的，这极大的违反了我国建设节约能源，走可持续发展道路的原则。
2.房建工程桩基检测技术
2.1成孔质量检测技术
在桩基础的施工过程中，直接影响混凝土浇筑成桩质量的重要因素之一就是成孔质量。桩基的成孔孔径偏小会降低整个桩基的承载能力；桩基上部的孔径增大会造成桩基上部的侧阻力变大，还会影响下部的侧阻力正常发挥；桩基的孔倾斜会使桩基的承载力降低；桩基底部的成渣厚度过大则会降低桩基的有效桩长。
2.2桩基承载力检测技术
2.2.1高应变动测法
在重锤瞬间冲击桩顶时，桩周围的土层发生塑性变形，在桩顶测量力与速度的变化曲线，根据应力波理论计算得到桩基土体系的相关参数，分析其在接近极限临界点阶段时候的工作性能，分析桩基的质量，从而确定桩基的最大承载力。这种方法与静载法相比，具有费用低廉，周期较短的优点，其主要分为两种：凯普维普法和凯斯法。
2.2.2静荷载试验法
这种方法也是检测桩基的承载能力，其一般包括桩基水平静载、桩基竖向抗压、桩基竖向抗拔承载能力的检测，其中竖向抗压检测更为常用。静荷载试验法常用于房建工程试桩检测桩基的承载能力，是应用广泛的检测方法，其优点是检测时的受力条件更接近桩基的实际受力情况，但是其所需费用、时间、人力、物力较高。尽管费用较高，在实际工程中仍需要加强静载试验，不能为了节省成本而减少动静态对比试验。目前，桩基的静载试验仍然是检测桩基承载力值的最直观、最可靠的试验方法。
2.3桩基的完整性检测技术
2.3.1声波透射法
这种方法是根据超声波在混凝土中进行传播的声学参数，如频率、振幅、声速等变化或者波形对桩身构造的连续性进行分析，判断其蜂窝、夹砂、断层等缺陷位置和大小，判定桩身完整性类别。
2.3.2低应变动力检测法
这种方法就是利用小锤对桩顶施加比较轻的振动能量，使得桩身和周围的土层均发生微幅振动，同时利用动测仪实测桩顶产生的加速度或速度响应时域曲线，根据一维波动理论等原理进行分析，检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别。
2.3.3钻芯法
本方法适用于检测混凝土灌注桩的桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性，判定和鉴别桩端持力层岩土性状。该方法不受场地条件的限制，特别适用于大直径混凝土灌注桩的成桩质量检测。
3、桩基检测控制技术在房建工程中的应用
3.1房建工程概述
以某房建工程为例，其具体情况如下：该工程共计十五层，地下一层，地上十四层，为框架式结构，建筑面积总计388820m2，桩基础采用混凝土预制桩。现场土层自下而上依次为强风化泥岩层、砾砂层、粉质粘土层及粉土层。其中砾砂层为桩端持力层，桩基设计要求为桩长10~12米，桩径φ0.5米，数量为170根，桩基承载力值为2000KN，混凝土的强度等级为C40。以上述民建工程为例，结合现场的环境和地质条件，采用了成孔质量检测技术、静荷载试验、高应变动力检测及低应变动力检测。
3.2检测技术的应用
3.2.1成孔质量检测
本房建工程成孔质量检测采用JJC-1A型孔径仪、JJX-3型井斜仪、JNC-1性沉渣测定仪、深度测量仪等机具设备，分别检测了成孔的孔径、孔斜度、空沉渣厚度、孔深等参数。检测结果：孔径：最大孔径52.4cm~63.3cm、最小孔径45.1~47.1cm；孔斜度：垂直度为0.67%~0.98%，小于1%；空沉渣厚度：8cm~10cm，小于15cm；孔深：设计深度为10.45~12米，实际测量值为10.5~12.2米。根据检测得到的数据分析，以JGJ94－2008为准则，本次桩基的成孔质量检测四项参数全部达到了规范要求。
3.2.2静载试验检测
本次民建工程的设计要求在试桩中抽取3根试桩分别进行竖向的静载试验检测。进行静载试验检测时采用静载试验的成套设备为RS-JYB型静载测试系统，其主要构成有主机、位移传感器、控载箱、中继器以及千斤顶等。检测时采用锚桩反力设备和配重联合加载法，先将千斤顶置于试验装的桩顶，然后将主梁、次梁放好，其中次梁与4根锚桩连接，与此同时，要在次梁上放置配重用的预制桩。加载时采用快速维持荷载法，逐级加持荷载，每次加荷后每隔15分钟即读数一次，每级加荷间隔2小时。根据设计要求分10级加荷，每级加载量为400KN。如果在加载过程中出现试桩破坏要立即停止加荷。经检测，3根桩基的最大承载力均值为4000KN，极差极限值为0，小于均值30%，因此其承载力的标准值为2000KN，满足设计要求。
3.2.3高应变动力检测
本次民建工程根据设计要求对桩基中的10根桩进行高应变动力检测。检测的设备为FEI-C3型动测分析系统，该系统主要构件有12位的转换器、力传感器、加速度传感器、重锤以及最重要的计算机。检测时，在桩侧的表面对称安装两只应变式力传感器和两只加速度计，使重锤做自由落体运动锤击桩顶，瞬时的冲击力产生了力信号和加速度，通过上述系统进行放大，由转换器转换为数字信号上传给计算机进行数据统计分析存储，汇出实测波形，最后将实测信号进行重播，对实测曲线拟合分析，计算得到桩的竖向最大承载力。检测结果：经检测，抽样的10根桩的竖向最大承载能力值为2180~2344KN之间，本工程桩基的竖向最大承载力的均值约为2261KN，因此可知，本次高应变桩基最大承载力的检测结果为2261KN。
3.2.4低应变动力检测
根据JGJ94－2008规范中规定，低应变动力检测主要检测混凝土桩基的构件完整性，判断其具有的缺陷程度和位置，以检测到的数据为基础划分桩身的完整性类别。本次民建工程中抽取桩基中的30根进行低应变动力检测。检测时采用FDP204PDA型分析系统，该系统主要组件有力棒、加速度传感器、转换器等。首先将一只加速度传感器置于桩顶，收集锤击过程中的加速度信号，利用系统放大，通过转换器转化成数字信号上传计算机，经过处理后汇出实测波形。在每根桩设一个采集点，每个采集点采集5、6锤的加速度信号。将收集到的加速度信号利用时域及频域的辅助，分析各个部位的反射信号，判断各个桩的桩身完整类别。检测结果：I类桩27根，Ⅱ类桩3根，均符合规范和设计要求。
结语：经过笔者的深入研究以及多年的工作经验总结得出：如果在桩身发生阻抗变化或者多变的情况下，利用低应变的检测技术就具有一定的局限性；现场要测量出准确的信号才能够对桩基施工质量进行正确的分析判断。现代的桩基工程检测控制技术已经趋于成熟，但是现场地质环境复杂，仍然需要工程技术人员结合实际情况和工作经验综合运用各种检测技术，对桩基的情况做出正确判断，为地面建筑打好坚实“基础”。
参考文献：
[1]孟秀英、李俊杰，CFG桩复合地基施工质量检测方法[J]，Public.CommunicationofScience&Technology，2011(05)；
[2]梁如福，浅谈高应变检测在工程基桩检测上应用以及注意的事项[J]，科学之友，2010(12)；
[3]沙国厚，桩基检测技术在建筑工程中的应用研究[J]，黑龙江科技信息——建筑工程，2010（1）；
作者简介：冯春林（1962），男，四川南部人，工程师，主要从事工程检测研究工作
关键词： 桩基工程 房建工程 检测控制技术 应用
引言：桩基是整个房屋的基础，桩基的应用是为了增加房屋的地基的承载力，桩基工程质量决定建筑物的结构安危，关系到国家和人民生命财产的安全。近年来，我国的城乡经济发展迅速，基础设施也越来越多，相应的桩基工程的使用也越来越多。桩基工程检测控制技术逐渐成熟和先进起来，相关的标准、规范相继颁布、实施，使得桩基工程检测技术更趋于规范化，起到了促进房建工程质量的良好作用。
1.桩基工程检测现状
随着科学技术的进步，桩基得到了越来越广泛的应用，桩基技术得到了长足的发展，桩基工程是房屋建筑的基础，一旦失稳，将会造成建筑物整体的破坏。目前，我国的桩基工程队伍庞大却混杂，施工工艺不规范，设备良莠不齐，桩基的施工质量必然存在着或多或少的问题，甚至还出现偷工减料的现象，如果检测不能够及时的发现隐患从而采取有效措施补救缺陷，就会造成无法估量的损失。另一方面，我国的桩基施工过程中还存在着非常严重的浪费现象，究根结底，是由于设计不规范、对桩基数量和长度等计算错误等等原因造成的，这极大的违反了我国建设节约能源，走可持续发展道路的原则。
2.房建工程桩基检测技术
2.1成孔质量检测技术
在桩基础的施工过程中，直接影响混凝土浇筑成桩质量的重要因素之一就是成孔质量。桩基的成孔孔径偏小会降低整个桩基的承载能力；桩基上部的孔径增大会造成桩基上部的侧阻力变大，还会影响下部的侧阻力正常发挥；桩基的孔倾斜会使桩基的承载力降低；桩基底部的成渣厚度过大则会降低桩基的有效桩长。
2.2桩基承载力检测技术
2.2.1高应变动测法
在重锤瞬间冲击桩顶时，桩周围的土层发生塑性变形，在桩顶测量力与速度的变化曲线，根据应力波理论计算得到桩基土体系的相关参数，分析其在接近极限临界点阶段时候的工作性能，分析桩基的质量，从而确定桩基的最大承载力。这种方法与静载法相比，具有费用低廉，周期较短的优点，其主要分为两种：凯普维普法和凯斯法。
2.2.2静荷载试验法
这种方法也是检测桩基的承载能力，其一般包括桩基水平静载、桩基竖向抗压、桩基竖向抗拔承载能力的检测，其中竖向抗压检测更为常用。静荷载试验法常用于房建工程试桩检测桩基的承载能力，是应用广泛的检测方法，其优点是检测时的受力条件更接近桩基的实际受力情况，但是其所需费用、时间、人力、物力较高。尽管费用较高，在实际工程中仍需要加强静载试验，不能为了节省成本而减少动静态对比试验。目前，桩基的静载试验仍然是检测桩基承载力值的最直观、最可靠的试验方法。
2.3桩基的完整性检测技术
2.3.1声波透射法
这种方法是根据超声波在混凝土中进行传播的声学参数，如频率、振幅、声速等变化或者波形对桩身构造的连续性进行分析，判断其蜂窝、夹砂、断层等缺陷位置和大小，判定桩身完整性类别。
2.3.2低应变动力检测法
这种方法就是利用小锤对桩顶施加比较轻的振动能量，使得桩身和周围的土层均发生微幅振动，同时利用动测仪实测桩顶产生的加速度或速度响应时域曲线，根据一维波动理论等原理进行分析，检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别。
2.3.3钻芯法
本方法适用于检测混凝土灌注桩的桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性，判定和鉴别桩端持力层岩土性状。该方法不受场地条件的限制，特别适用于大直径混凝土灌注桩的成桩质量检测。
3、桩基检测控制技术在房建工程中的应用
3.1房建工程概述
以某房建工程为例，其具体情况如下：该工程共计十五层，地下一层，地上十四层，为框架式结构，建筑面积总计388820m2，桩基础采用混凝土预制桩。现场土层自下而上依次为强风化泥岩层、砾砂层、粉质粘土层及粉土层。其中砾砂层为桩端持力层，桩基设计要求为桩长10~12米，桩径φ0.5米，数量为170根，桩基承载力值为2000KN，混凝土的强度等级为C40。以上述民建工程为例，结合现场的环境和地质条件，采用了成孔质量检测技术、静荷载试验、高应变动力检测及低应变动力检测。
3.2检测技术的应用
3.2.1成孔质量检测
本房建工程成孔质量检测采用JJC-1A型孔径仪、JJX-3型井斜仪、JNC-1性沉渣测定仪、深度测量仪等机具设备，分别检测了成孔的孔径、孔斜度、空沉渣厚度、孔深等参数。检测结果：孔径：最大孔径52.4cm~63.3cm、最小孔径45.1~47.1cm；孔斜度：垂直度为0.67%~0.98%，小于1%；空沉渣厚度：8cm~10cm，小于15cm；孔深：设计深度为10.45~12米，实际测量值为10.5~12.2米。根据检测得到的数据分析，以JGJ94－2008为准则，本次桩基的成孔质量检测四项参数全部达到了规范要求。
3.2.2静载试验检测
本次民建工程的设计要求在试桩中抽取3根试桩分别进行竖向的静载试验检测。进行静载试验检测时采用静载试验的成套设备为RS-JYB型静载测试系统，其主要构成有主机、位移传感器、控载箱、中继器以及千斤顶等。检测时采用锚桩反力设备和配重联合加载法，先将千斤顶置于试验装的桩顶，然后将主梁、次梁放好，其中次梁与4根锚桩连接，与此同时，要在次梁上放置配重用的预制桩。加载时采用快速维持荷载法，逐级加持荷载，每次加荷后每隔15分钟即读数一次，每级加荷间隔2小时。根据设计要求分10级加荷，每级加载量为400KN。如果在加载过程中出现试桩破坏要立即停止加荷。经检测，3根桩基的最大承载力均值为4000KN，极差极限值为0，小于均值30%，因此其承载力的标准值为2000KN，满足设计要求。
3.2.3高应变动力检测
本次民建工程根据设计要求对桩基中的10根桩进行高应变动力检测。检测的设备为FEI-C3型动测分析系统，该系统主要构件有12位的转换器、力传感器、加速度传感器、重锤以及最重要的计算机。检测时，在桩侧的表面对称安装两只应变式力传感器和两只加速度计，使重锤做自由落体运动锤击桩顶，瞬时的冲击力产生了力信号和加速度，通过上述系统进行放大，由转换器转换为数字信号上传给计算机进行数据统计分析存储，汇出实测波形，最后将实测信号进行重播，对实测曲线拟合分析，计算得到桩的竖向最大承载力。检测结果：经检测，抽样的10根桩的竖向最大承载能力值为2180~2344KN之间，本工程桩基的竖向最大承载力的均值约为2261KN，因此可知，本次高应变桩基最大承载力的检测结果为2261KN。
3.2.4低应变动力检测
根据JGJ94－2008规范中规定，低应变动力检测主要检测混凝土桩基的构件完整性，判断其具有的缺陷程度和位置，以检测到的数据为基础划分桩身的完整性类别。本次民建工程中抽取桩基中的30根进行低应变动力检测。检测时采用FDP204PDA型分析系统，该系统主要组件有力棒、加速度传感器、转换器等。首先将一只加速度传感器置于桩顶，收集锤击过程中的加速度信号，利用系统放大，通过转换器转化成数字信号上传计算机，经过处理后汇出实测波形。在每根桩设一个采集点，每个采集点采集5、6锤的加速度信号。将收集到的加速度信号利用时域及频域的辅助，分析各个部位的反射信号，判断各个桩的桩身完整类别。检测结果：I类桩27根，Ⅱ类桩3根，均符合规范和设计要求。
结语：经过笔者的深入研究以及多年的工作经验总结得出：如果在桩身发生阻抗变化或者多变的情况下，利用低应变的检测技术就具有一定的局限性；现场要测量出准确的信号才能够对桩基施工质量进行正确的分析判断。现代的桩基工程检测控制技术已经趋于成熟，但是现场地质环境复杂，仍然需要工程技术人员结合实际情况和工作经验综合运用各种检测技术，对桩基的情况做出正确判断，为地面建筑打好坚实“基础”。
参考文献：
[1]孟秀英、李俊杰，CFG桩复合地基施工质量检测方法[J]，Public.CommunicationofScience&Technology，2011(05)；
[2]梁如福，浅谈高应变检测在工程基桩检测上应用以及注意的事项[J]，科学之友，2010(12)；
[3]沙国厚，桩基检测技术在建筑工程中的应用研究[J]，黑龙江科技信息——建筑工程，2010（1）；
作者简介：冯春林（1962），男，四川南部人，工程师，主要从事工程检测研究工作
关键词： 桩基工程 房建工程 检测控制技术 应用
