上海浦公检测技术股份有限公司上海201202
摘要：伴随着人类的进步和社会的不断发展，城镇化建设逐步加快。高楼大厦如雨后春笋般涌现，对工程质量的要求也随之提高。只有保证建筑物的质量达到相关标准，才能使得建筑安全有效的发挥应有的作用。为了确保建筑施工的质量满足要求，需要对桩基础的稳定性和具体的承载力进行一系列的测验。对于建筑工程来说，只有基础打好了才能确保后续工作的有效开展。综上，本文针对建筑工程基桩检测技术发展特点进行了深一步的探析。
关键词：建筑工程；基桩；检测技术；发展特点
对于建筑行业而言，确保建筑物的质量是尤为重要的。而桩基础对于整个建筑工程来说具有十分重要的意义，只有把桩基础建造好才能为一个高质量的工程奠定良好基础。随着建筑业的持续发展，基桩检测技术也应该有新的提升。
1.基桩检测的重要性
建筑行业在我国一直都以非常迅猛的趋势向前发展，人们对建筑质量的要求也越来越高。我国建筑行业对基桩的应用历史也十分久远，可以追溯到上个世纪。从最初的木桩逐步发展成混凝土预制桩、钻孔灌注桩、树根桩、水泥土搅拌桩、高压旋喷桩、人工挖孔桩等，将新的技术及新工艺不断融入到桩基础工程当中，使得基桩检测技术有了不断的提升，这也为我国桩基工程的进步起到了推动的作用。
目前，我国从事基桩检测技术的工作人员专业素质不断提高，大量的人才涌入使得桩基础检测工作取得了不断地发展和突破。也正是因为桩基础检测技术的科学性、先进性，使得基桩检测人员的综合素质相应的得到了提升。桩基检测人员需要根据不同类型的基桩来选择对应的检测方法，确保检测结果的准确性。人员的综合素质虽然较以往有了很大程度的提升，也有越来越多的人才从事这个行业，但是很多地方基桩检测并未形成一个完善的队伍，检测人员的综合素质也参差不齐。为了促使基桩检测工作可以保质保量的完成，相关技术人员的综合素质还需要做进一步的提升，使其在操作中可以更加高效的完成相关检测任务。
以往人们的关注点在于桩基础工程是否可以顺利完成，近几年人们把对工程的最终完成结果逐渐转移到了施工过程中出现的问题上。随着建筑行业的发展，基桩检测的工作也应用的越来越广泛。在基桩检测的实施过程中，很多问题也逐渐显现出来。随着事故的频发，人们开始意识到一个完善的基础工作对于整个工程的重要意义。在桩基的施工过程中，很多工作人员认为基桩检测工作过于繁琐，所以很多时候对基桩的施工质量都依照自己过往的经验进行粗略的判断。对于整个工程而言，这是极其危险的错误操作，很多人员对桩的判断并不准确，导致在施工过程中问题的不断产生。这不但会对施工材料造成不必要的浪费，还会使工程质量的风险大大增加。在我国的建筑施工过程中，对建筑基础的有效掌控必不可少。基础工程的建设对工程整体而言，是保障全部工程顺利完成的基础工作。如果基础工作出现问题，那么对于整个建筑来说必然会受到很大程度的影响。所以，桩基础作为整个建筑的基础部分，必须要对质量做严格的把关。只有对桩基做到最大程度的重视，才能保证建筑物基础施工高效安全的完成。在基桩检测过程中，除了对其桩身质量的要求外，还需要对它的承载能力有所保障，保证可以承担起整个建筑物的竖向及水平方向荷载。在我国当前阶段下，从事基桩检测的工作人员对专业技能的掌握程度均有不同，再加上检测设备种类繁多，诸多因素都会使得基桩检测工作受到一定程度的影响。如果基桩质量没有办法保证，那么建筑的整体就会受到影响。“经济基础决定上层建筑”，同样桩基础也决定上层建筑。我国不断刷新“城市天际线”，2017年4月26日上海中心大厦第118层的“上海之巅”观光厅正式开放，这也标志着上海这座国际化大都市有了新的高度。撑起这座庞然大物的是深度约80m的近千根基桩，正是有了基桩的检测，才有力的保证了这座地标性建筑基础的牢固，换来的是更高的城市天际线。
2.基桩检测技术的分析
现阶段，我国桩基础的类型中最常用的是钻孔灌注桩。所谓的钻孔灌注桩，就是在计划好的桩位进行开孔，要保证开孔的截面为圆形，当开孔计划标准完成后在孔内放入钢筋笼，再向里面灌注混凝土，从而形成灌注桩。桩基的质量检测在一般情况下可以分为两种，包括成孔质量检测和成桩质量检测。对于灌注桩成孔来说，因为在其操作过程中所处环境的复杂，而作为灌注桩进行操作的第一步来说，它可以直接影响到桩基础的整体质量。如果在灌注桩中的成孔质量不达标，会发生孔壁塌陷问题，沉渣堆积在桩底。相比灌注桩成孔而言，成桩施工比较简单且易于操作。在桩基础的检测中，又可以分为承载力检测和完整性检测。
2.1成孔质量检测
对于桩基础工程而言，钻孔是最基本的操作项目之一。在对灌注桩进行钻孔施工时，它的成孔会对灌注桩的质量产生一定程度的影响。在建筑施工过程中，如果钻孔的直径大于规定标准，桩基就需要承受标准值以外的承载力，这会直接导致成本的上涨。反之亦然，如果钻孔的直径小于标准值，会使得承载力严重不足，从而对建筑的质量造成严重的威胁。
2.2基桩承载力检测
对于桩基承载力的检测是桩基础检测中最重要的一步，桩基承载力检测一般可以分为高应变检测和静荷载试验。高应变检测是对单桩纵向能承载的压力和桩身是否完整进行判断测试的检测方法，在进行实验时用重锤撞击桩的顶端位置，对桩顶部的速度和力的时程曲线进行实际检测，然后根据波动理论进行相关分析。在一般情况下，桩基检测的报告会和理论上有一定的出入，波动理论中的曲线不会出现重合的现象，峰值也不会有相应的比例产生。这就证明了波动理论曲线和有关标准相背离，所得出的数据出现失误。但是无论针对哪种情况而言，所得出的信息都是错误的。导致这种现象的原因一般在于：检测人员专业素质不过关，传感器的安置过程出现错误。所以当对现场的数据信息进行采集时，必须坚持应用科学的技术手段，使得检测结果更贴近正确值。
对于静荷载试验，就是按照桩的使用功能，在桩的顶端施加一定的轴向压力、推力，然后对观测桩测点的沉降、位移进行观察，最终得到桩基最大能承载的压力或拉力。在进行试验时，对桩所施加的压力、推力必须要小于对桩基提前估计的承载力的1.2倍。如果在试验过程中，桩基发生位移、沉降的现象，试验就必须立即停止。这种方式与Q-S曲线的应用原理等同，对装置进行一系列的配置，然后再采取辅助装置进行检测，测量桩基的最大承受值。以此来判断桩基的标准是否符合相关要求，保障它在施工当中的质量。
2.3基桩完整性的检测
在对基桩的完整性进行检测时，一般有三种检测方式，包括声波透射法、低应变动测法和钻孔取芯法。
2.3.1声波透射法
声波透射法的原理是在进行检测前在桩内埋进数条声测管，将声测管用以超声波接收和发射换能器的途径。在进行检测时在其中一个管内放入发射超声波的探头，然后在另一个管内放入接收超声波的探头。将这两个探头由下往上拉升，用相关的仪器设备记录下超声波在两个声测管组成的砼测面内进行传播的声学特征。通过对波的到达时间、不同的幅度范围以及频率的程度进行分析，最后得出砼的质量、是否含有缺陷、缺陷的具体位置等。
2.3.2低应变动测法
低应变动测法主要是根据低应变来对桩身的刚度进行相关的测量，得出相关数据后再换算为桩身的强度。该检测法主要是对桩身的强度进行检测，再换算成桩本身的承载力。在检测桩的顶端实行低能量的瞬态或稳态激振，使桩在规定的弹性范围内做规律振动，同时可以作用出一定的应力波不断向纵向传播，然后利用波动和振动理论对桩身的完整性做出检测。这种检测方法所需要的设备比较简单、检测速度快、花费成本低，是基桩完整性检测的常用方法之一。
2.3.3钻孔取芯法
钻孔取芯法就是对钻孔中的混凝土灌注桩进行检测的主要的方法，因为这种方法受到的外界环境干扰因程度较小，尤其适用于直径比较大的灌注桩质量检测。但是它只能在桩的局部范围内进行检测，无法对桩的整体进行检测。在这种情况下如果产生缩径等问题没有办法在第一时间发现，这会导致桩身发生倾斜，使得钻孔施工工作无法妥善完成。
3.基桩检测的方法和范围
对桩的承载力和桩身完整性进行检测，是我国桩基检测行业的主要研究领域。一般在进行工作时需要采用多种检测方法来对桩基工程进行一系列的检测，以保证桩基检测数据真实可靠。一般检测的操作步骤为：首先应用低应变动力检测进行检查，即对全部项目工程桩按设计和规定的标准依据一定比例抽取后对桩身的完整性进行检测。然后对桩进行仔细的检查，如果发现有质量问题存在，再用其他的检测方法进行检查，如单桩静载荷试验法、声波透射法、高应变检测法和钻孔抽芯验桩法等。单桩静载试验主要包括三种方法，单桩竖向抗压、抗拔静载试验在对承载力进行检测时，检测数量是不按检验批次决定的，而是按单位工程总桩数的1%且不少于3根，总桩数在50根以下的不少于两根来决定的。单桩在荷载作用下，地基和桩本身的强度和稳定性都可以得到有效的保证，即使发生变形也在合理范围内。而预制桩和满足高应变法使用规定的灌注桩，需要结合当地的地质实况等应用高应变法检测单桩竖向的抗压承载力，检测桩的数量需要在总量的5%及以上，最少不可以少于两根。
4.基桩检测的实例
工程名称：上海世博会地区B02、B03地块地下空间工程（B02A-05地块地下工程世博发展集团大厦）
工程地点：上海市浦东新区（长清北路、博成路）
建设单位：上海世博发展（集团）有限公司
基桩类型：钻孔灌注桩
基桩设计要求详见下表：
按照基桩的检测方法和具体要求，对其中179根桩进行低应变检测，其中6根φ800m的桩进行了单桩竖向抗压静载荷试验，5根φ600m的桩进行了高应变动测，3根φ600m、3根φ800m的桩进行了单桩向抗拔静载荷试验。在低应变试验中，受检桩测试结果完整性类别全部为Ⅰ类或Ⅱ类桩（Ⅱ类桩占比小于5%）。在高应变动测中，受检桩测试结果显示正常，均可以满足规范及设计的要求；在单桩竖向抗压静载试验中，测试结果显示均不小于5700kN或2650kN，可以满足设计要求；在单桩向抗拔静载试验中，测试结果显示均不小于1450kN或1050kN，满足设计要求的标准值。
综上所述，本次基桩检测结果：满足规范及设计要求，此次179根桩可以全部应用于“上海世博会地区B02、B03地块地下空间工程（B02A-05地块地下工程世博发展集团大厦）”基础当中。
5.桩基检测技术的发展趋势
5.1基桩检测新技术的分析方法
5.1.1超声波层析成像技术
层析成像又被称之为CT，其原意一般指断面或者切片。该理论是从Radon进行演变而诞生的，根据在不同物体的外部进行观测，得出的数据建立在物体截面的图像。在进行操作时，先根据需要检测的物体体积和设备的精密度对探测剖面进行有限元网格化，将每一个网格内的物性都看成是独立的个体，并且成均匀分布的状态。通过仪器测量超声波射线，使射线通过不同的探测区域，并对射线进行跟踪。将所有射线和通过网格的距离以及和物性相关联的大型方程式逐一排列出来，根据数值迭代方法对其进行运算。得出的数值与探测区域物质成功组成二维分布图，在图中可以按照波速值得出与物质特性之间的对应关系。
超声波层析成像技术的新发展使其克服了传统检测手段的不足之处，可以对一些地下隐藏工程进行较为全面的检测。而且超声波层析成像技术能够将检测区内的波速指标呈现出来，在工程检测中更方便统计，且统计结果精度很高。
5.1.2自平衡静载试验技术
自平衡静载试验技术利用桩土体系本身提供的反力来对单桩承载力和周边土层的摩擦力、阻力进行确定。其试验原理就是将桩身或者尾端掩埋在荷载箱内进行抗压实验，其测试原理如下图：
自平衡法测试原理示意图
自平衡法测试设备安装示意图自平衡法测试荷载箱安装实例
相对于传统的静载试验法自平衡法进行了如下的发展：需要的装置较之前传统方法比简洁了很多，且对测试环境要求较低，相对来说更为节省成本。静载试验法可以对多根桩进行共同试验，有效的节约工时。并且省去了传统抗拔试验对场地的一系列整合工作，最大限度的减少相关花费。在试验时能够避免传统试验对桩身造成的不良影响，使桩身的耐久性得到保持。对于不同环境下的试桩工作均没有影响，不受到任何环境限制。由于试验方便，费用低，时间短，该法有利于增加试桩的数量，扩大检测面。故在今后的基桩检测中会得到更加广泛的运用。
5.1.3钻芯孔孔内摄像技术
孔内摄像技术作为一种新型的检测方法，可以使用孔内摄像技术对难以确定的空心桩进行反复的审核，在一定程度上弥补了传统桩身检测方法的不足之处，使得检测结果更加直观准确。较比传统技术而言，它有了许多新的发展。首先，它可以对有缺陷的桩进行准确定量的分析，并可以同时对多重缺陷进行检测。可对采用管桩快速机械螺纹接头施工的PHC桩进行检测，对桩底沉渣的厚度进行精确判断。在对桩底持力层工程地质性状的评价方面，钻孔摄像技术能有效克服钻孔取芯法的不足，钻孔摄像数据中包含了更加丰富和精确的信息，可以清晰地揭示钻孔中地层岩性、破碎带、层面、解理面、构造面等地质现象，这些测试结果对岩体完整性评价具有重要价值。
5.2基桩检测技术的信号分析
针对桩基础的检测结果，在一般情况下需要对信号进行相应的分析，分析内容包含信号处理的相关技术和对信号结果的有效诠释，两者之间具有非常密切的关系。我国现阶段的时域分析法已经较以往有了很大程度的提升。它不再通过观测数据进行直接的检测来取得有效的数据，而是通过对数据进行仔细的观察，对参数模型进行模拟分析，最后再系统性的处理观察得出的数据、参数模型，并最终进行研究结果的一系列分析。但是在桩基础检测中，由于受不同因素影响，得出的数据也会有所差异。其检测信号原理（低应变动测为例）如下图所示：
低应变动测信号原理及实测曲线图
结束语：
综上所述，基桩检测是工程建设过程中不可缺少的重要环节，是保证工程安全的有效手段，我们应牢固掌握现有的基桩检测技术，高效的运用在工程检测当中，同时也应该谋划未来发展之路。随着科学技术的不断发展，我国基桩检测技术也有了新的提升，这是新时代的新要求，本文针对建筑工程基桩检测技术发展也做了简单的探析，希望对业内能有一定借鉴意义。在万众创新的时代召唤下，我们理应顺应时代潮流，在基桩检测的创新之路上驰骋万里。
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