水利工程项目中桩基检测的技术分析

杨宁

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2104-5640-7529

摘  要：桩基检测对于水利工程项目质量至关重要，目前应用较为广泛的检测方法主要是高应变法、低应变法、声波透射法。虽然3种方法各有优势，但仍然需要根据具体的水利工程项目工况来选择检测方法。那么检测技术的重要性不言而喻，且关系到水利工程项目的质量和进度。鉴于此，根据既往水利工程项目经验，总结了水利工程项目中桩基检测常用技术分类，并以具体工程案例作为说明，希望对桩基检测的技术广泛应用起到参考和借鉴作用。

关键词：水利工程项目  桩基检测  技术分析  高应变法  声波透射法

中图分类号：TV553                         文献标识码：A文章编号：1674-098X（2021）05（a）-0047-03

Technical Analysis of Pile Foundation Inspection in Water Conservancy Project

YANG  Ning

（Sinohydro 12 Bureau Co.， Ltd.， Hangzhou， Zhejiang province， 311600  China）

Abstract： Pile foundation testing is very important for the quality of water conservancy projects. At present， the widely used testing methods are mainly high strain method， low strain method， and acoustic transmission method. Although the three methods have their own advantages， it is still necessary to choose the detection method according to the specific working conditions of the water conservancy project. So the importance of detection technology is self-evident， and related to the quality and progress of water conservancy projects. In view of this， according to the previous experience of hydraulic engineering projects， the common technology classification of pile foundation testing in hydraulic engineering projects is summarized， and specific engineering cases are taken as illustration， in the hope of providing reference and reference for the wide application of pile foundation testing technology.

Key Words： Water conservancy project; Pile foundation detection; Technical analysis; High strain method; Acoustic transmission method

在水利工程项目中，检测桩基完整性或者是否存在质量缺陷，是保证工程质量的重要前提。但是由于缺乏检测经验，很多水利工程项目只能依次使用多种检测方法，逐一排查桩基质量是否达标，不仅严重耽误工时，而且检测数据也很难最终校准。为此，有必要深入探讨水利工程项目中桩基检测的技术应用方法。

1  水利工程项目中桩基检测常用技术分类

1.1 高应变法

高应变法（Case或Capwape）是相对于静载试验的动力检测，检测成本更低，更适合对单桩竖向承载力和桩身完整性做出判断[1]。其检测流程通过对桩身顶部竖向加载达到桩身自重10%荷载，或者是对单桩附加1%的承载力，而后收集桩基动力系数，对桩基承载力和速度变化做出曲线示意图，最后计算出桩基竖向承载力，并最终判断桩基质量是否达标[2]。在水利工程项目中，多应用高应变动测法来检测高程摩擦型桩，但也因其工序繁琐使用比例已经大幅降低。

高应变性方法的检测试验设备监控系统技术是目前用于我国检测市场上一种检测技术较为成熟的电量分析检测系统，以岩联yl-pdt高精度应变法法检测试验设备监控系統技术为主要代表，主控控制单元系统是一种属于低频高功耗型的嵌入式工业应用计算机监控系统，同时系统静态噪声范围<20μV（噪声加速度范围增大），<2μV（噪声应变计），动态系统噪声影响范围增大≥100db。数据通道传送模式通道选择系统采用asusb2.0，可以将通道数据总数控制为5个加速通道（2个加速通道自动加速度+2个手动通道加速应变、1个自动通道加速应变、低应变1个通道）。同时前置传感器口的加速度计、前置i/ic口的压电驱动加速度计、应变条件环境的工作范围温度为-20℃～55℃，体积与部件重量参数仅分别为266mm×180mm×50mm与1.9kg。

1.2 低应变法

低强度应变弹性反射的方法由力锤对桩顶夯土建筑体系内部施加一定的机械振动激振元件f（t），使其内桩的桩体质量节点在其外桩体内部受力压迫面积上产生机械振动并由此激振产生一个固体弹性传播波沿其内桩体受迫方向进行传播，其中一个传播波为方程在1.5倍大的桩径密度范围外，桩内桩体传播的弹性波阻抗可以被直接视为一个固体平面弹性波，当固体桩身内部桩体存在某些弹性缺陷而直接造成桩体本身砼体的密度或横截面积或反射波长发生变化时，必然地就会产生引起波阻抗的巨大差别，从而直接产生了弹性波的应变反射和压力叠加，这些反射信号被通过放置在一个桩顶上的压力传感器进行接收，这个反射过程主要受益于桩的桩体弹性模量、土体剪切模量及桩顶夯土建筑体系机械刚度等诸多宏观因素的直接影响[3]。

以名创mc-6360低应变基桩检测仪为例，主控单元全部采用低功耗的嵌入式工业计算机系统，选用低功耗供电的模式下，内置一个高性能的复充锂电池≥8h，显示设备为8.4寸的真彩色液晶显示屏，存储容量范围为16g ，采样间距为5～65535μs，记录的长度达到1024点采样。标准的标识传感器的辨率16位，ad系统的噪声频率小于30μV，动态范围扩展到了100db的信号带宽以上，同时传感器速度计和前置ic压电式加速度计，在工作环境中温度最好可以控制在-20℃～55℃。

1.3 声波透射法

超声波高频透射试验法就是检测砼砼桩身主体结构功能完整性的主要技术，其基本原理主要功能是：由砼内超声波的脉冲声波发射到来源于砼内电流激发高频波波弹性共振脉冲超声波，并用砼内超声波高标准精度高频接收控制系统实时记录该高频弹性共振脉冲超声波在泵和砼内快速传播运动过程中所可能呈现的方向波动变化特点[4]。同时当缺陷砼内部结构存在不连续或波波破损阻抗界面时，缺陷筋和砼内部表面就会形成波阻抗应力界面，波纹砼到达该阻抗界面时，产生超声波的高频透射和波波反射，使砼内接收砼受到的波波透射量和能量强度得以得到明显降低。

以大型超声波无线透射基桩检测技术装置方法yl-psts为其实例，检测装置方法和技术标准主要参照《建筑基桩检测技术规范》（jgj 106-2014）要求进行研究设计，适用于大型水利工程建设项目的大型建筑防水基桩并对超声波无线透射技术检测装置方法的技术完整性进行检测[6]。设计适用于水利工程项目的基桩超声波透射法完整性检测。采用五通道独立可控、自发自收的数据模块，10个剖面测试跨距。对于混凝土的测试跨距超过10m，检测数据保存超过400根试桩完整的测试数据，操作方式为触摸屏进行数据传输，同时双向自动采样计数，无线采样间隔为0.05～65535μs记录长度512/1024点，发射电压分别为高、中、低三挡的选择动态值范围应大于100db。声时频带准确度≤0.1%，声幅准确度≤3%，发射脉宽为0.1～200μs连续调制可调频带宽度1～300khz。调查、搜集待检工程和受检桩施工相关技术信息及施工记录，而后便可通过检测设备获取桩基完整性的检测数据。

2  水利工程項目中桩基检测技术应用案例分析

2.1 检测对象

某陇海高速公路在建工程隧道跨越清水河大桥4-1#桩桩长25m，桩径2m，钻孔桩为灌注桩，混凝土预埋等级为一级c30，预埋桩装有四根隧道声动性测试用钢管。现场质量测试一般采用x-yl-pst（fs）方式进行。根据桩身实测结构波形的科学分析和综合计算，依据检测工程桩身实测结构波形完整性进行试验的检测结果，并通过绘制被动检测工程桩身的一个实测结构波形计算曲线，来准确判断其桩身的结构完整性或者说所检测到的结果表明是否存在有桩身质量上的缺陷。测试结果要求输出桩号、施工日期、测试日期、桩径（mm）、桩长（m）、波速（m/s）、桩身完整性、桩基类别，来判断桩身完整性或者是否存在质量缺陷。测试结果要求输出桩号、施工日期、测试日期、桩径（mm）、桩长（m）、波速（m/s）、桩身完整性、桩基类别。

2.2 设置参数

将换能器和深度计数器连接到仪器上。换能器是通过孔底的深度计数器卡槽和孔口的滑轮安放到同一个孔底。打开仪器进入初始接口。进入选择器的设置界面，对需要进行选择的参数进行配置。测试的基本参数配备：（1）测试的基本资料配备设置，输入的是桩号、桩长、初始深度、桩径;（2）声测管的信息，设定声测管的数量、偏转角;（3）通道的设定选择测试通道，设定初始检查深度、堵管，设定初始深度、堵管，剖面位置信息与设定输入管距相同。

2.3 采集波形

首先，设置好之后就会进入至到采集界面，点击预采，察看接收机的连线状态是否正常，仪器的参数配置是否适宜。其次，若无任何问题，进行基础桩文件的创建，文件名称被默认为前面设置的桩号，开始对换能器进行一次提升和采集。再次，当换能器提升的速度太快，将换能器重新回放至一个提示的深度，该接口就会逐渐消失，并且继续朝着正常方向提升一个换能器。换能器自动提升至一个管口，进入保存界面后再点击即可完成本次桩的采集。（1）可以在“设置”选项菜单中对各种工程桩位资料、基础桩位技术资料、采集桩位技术操作规范等各种基础桩位资料进行设置。（2）可以通过实时结合可疑音频观察点，并结合音频波形、音调、声幅、psde、曲线、主题和频度等等来实时进行音频波形图像查看和数值分析。（3）分析直至找到分析全部结果剖面上的一个可疑点缺陷数据，转到全部分析结果输出，进行疑点缺陷的分析辨认缺点标识和分析结果点的完整性分析判别，保存分析结果数据档案。

2.4 测试基本信息

根据实际施工流程记录处理输入的所有桩长、孔径等各个施工参数。初始落地深度为从落地桩顶端正面落地到电力换能器顶端落地后的时间深度，初始落地深度应不大于落地桩长。移距为移离是在泛指观测相邻两个被动观测目标点之间的直线竖向移动距离，有10mm、20mm、50mm、100mm、150mm、200mm、250mm、500mm、1000mm几个简单的移距下拉菜单设置选项;一般情况要求按国际规范的移距设置，选择≤100mm。声测电线管的规格设定一般是依据建筑基桩上方的预埋声测管的设计规格要求进行。该测试仪器被一次配置到5通道，即一次最多至少可以进行测试5管，但是如果测试超过5管，则仪器需要对其功能进行多次的数据组合功能测试，再然后加上需要利用数据分析处理软件对其功能进行多次组合。通道的收发规律为：CH1发，CH2和CH4收;CH2发，CH3和 CH4收;CH3发，CH1和CH4收;CH1发，CH5收;CH2发，CH5收;CH3发，CH5收;CH4发，CH5收。对于三管或两管的平测可以选择3个通道或2个管来进行测试。除此之外，当声测管发生堵塞不通时，可设置次选项，对堵管深度进行标记，该参数为测试深度减去管堵深度，即线缆上的深度数字，填入该参数，此时采集过程将忽略堵管深度内的声测信息。

3  结语

综上所述，在水利工程项目中，桩基检测常用技术主要是高应变法、低应变法、声波透射法。由于水利工程项目较为复杂，需要根据具体的实践工况来选择桩基检测方式。首先应当明确检测对象的相关参数，而后数据采集波形做出客观分析，在读取了测试基本信息后，对桩基完整性做出客观判断，规避桩基质量风险，提高检测精准度和实效性。

参考文献

[1] 唐嘉洪.低应变在混凝土桩基础无损检测中的应用研究[J].四川水泥，2021（2）：36-37.

[2] 吴飚.厦门地区灌注桩桩底沉渣对低应变桩身波速影响分析[J].广东建材，2020，36（12）：36-37，35.

[3] 湛应龙.顶升移梁在线路纠偏中的应用[J].土工基础，2020，34（4）：447-450，463.

[4] 丁浩.桩周环境对DTS热法桩身完整性检测的影响研究[D].武汉：湖北工 业大学，2020.

[5] 高涛，张金刚，吴峰.基于ANSYS/LS-DYNA的PHC-钢管组合桩高应变检测数值模拟研究[J].中国水运，2019，19（10）：107-109.

[6] 李家钊.岩溶地区灌注桩高应变法及钻芯法检测案例分析[J].广东土木与建筑，2019，26（8）：116-118.