桩基检测技术论文精品(七篇)

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[关键词] 桥梁；桩基；检测；技术

[中图分类号] U443.15 [文献标识码] A

1 桩基工程及桩基检测技术的分类研究

1.1 桩基工程分类

桩基工程根据其不同的应用功能，受力情况和施工方法，有着不同的分类，对应的桩基检测方法也会有所不同。不同桩的桩身完整性的判别标准亦不同，一般按照桩身完整性类别不同可将其化为以下四类：一类桩桩身完整且能正常使用；二类桩桩身基本完整仅有轻度缺陷，仍可使用；三类桩桩身缺陷明显影响桩身结构承载力；四类桩桩身缺陷严重影响桩身结构承载力。

1.2 桩基检测技术分类

目前我国常使用的桩基检测技术主要分为四大类，每类又分为两种不同的检测方法，一般来说，各类技术的选择是以检测目的和技术优缺点为基本的评判依据，而事实上每类技术都有其适用的范围[1]。

2 常用桩基工程检测技术的功能及优缺点分析

根据以上笔者对桩基工程及桩基检测技术的分类研究，下面我们就几类常见的不同桩基检测技术的检测目的和功能，以及相应的优缺点进行对比分析。

直接检测技术中的取样试件试验可以反映灌注混凝土强度及灌注前混凝土性能，是混凝土灌注桩施工质量验收主控项目，常用于检测混凝土是否达到设计要求的强度等级。

在辐射检测技术中，常用超声波透射法检测灌注桩的桩身缺陷及其位置，以判定其桩身的完整性的类别，这种检测方法过程比较细致，且不受桩径桩长的限制，但因要预埋声测管，成本高，最终无法定量地判断桩身缺陷。

动力试桩技术主要有低应变法和高应变法。其中低应变法测试简便、原理清晰、成本低、成果可靠，常用于检测各类桩基桩身缺陷及其位置，以判定桩身完整性类别。但这种检测方法也存在局限，如桩头混凝土比较松软时，应力波不能沿桩身往桩底传播，将无法获取桩底的反射信号；当桩身缺陷较多时，会影响后续的缺陷反射信号测试；当桩身存在扩颈或缩颈等变化较缓慢的缺陷时，将会使变化界面处的反射信号不太明显，造成误判或漏判；检测效果还会受桩长径比的影响，如对深部的缺陷反应不灵敏；该检测方法还存在缺陷只定性而不能定量分析的不足。相对低应变法而言，高应变法所用设备较为笨重，效率低且费用高，但其有效检测深度和激励能量较大，尤其是其在用于判定桩身水平整合型缝隙或预制桩接头等缺陷时，可有效查明是否影响到竖向抗压承载力，因此这种方法常用于判定单桩竖向抗压承载能力是否满足设计要求，除此之外还可用于分析桩侧和桩端阻力，但波形分析中的不确定性依然会导致其误差偏大。

在静力试桩技术中，可分为钻芯法和静载试验法。其中钻芯法所取岩芯可制作成试件进行强度试验，因此常用于检测灌注桩桩长，桩身混凝土强度（只反映小部分的混凝土质量），桩底沉渣厚度，还可以判断桩身完整性类别，但也存在盲区，且设备庞大，操作费工费时，价格也较高昂。而静荷载试验根据其受力因素的不同，可分为单桩竖向抗压、抗拔和水平静载试验。单桩竖向抗压静载试验既可用于确定和判断单桩竖向抗压极限承载力是否满足设计要求，还可通过桩身内力及变形测试来测定桩侧、桩端阻力，同时还能验证高应变法的单桩竖向抗压承载力检测的结果。单桩竖向抗拔静载试验主要用于确定单桩竖向抗拔极限承载力，判定其是否满足设计要求，以及测定桩的侧摩阻力，但它也有与单桩竖向抗压静载试验相同的局限之处；单桩水平静载试验主要用于确定单桩水平临界和极限承载力，推定土抗力参数，判定水平承载力是否满足设计要求，测定桩身是否弯矩和挠曲[2]。但这种三种检测方法都很费时、费工、费钱，且用数量较少的桩作静载试验所得出的结果较为片面，难以代表全体桩基的质量情况，都不适用于高承载力桩。

3 我国常见的几类桩基检测技术有效检测和综合使用

根据目前普遍使用的桥梁桩基检测方法一般规定为声波透射法、低应变动测法及钻孔取芯法等普检技术，这些技术方法因各自的理论假设及各种因素影响，均存在一定的局限性，因此有必要充分和有效利用各种方法的优点来解决工程上的实际问题。

3.1 各类桩基检测技术的有效检测方法

若桩基检测在低应变动测法所适用范围内，尽量采用动测法，动测结果桩基施工存在沉渣及持力层不符合要求时，可用低应变动测法对声波透射法进行校核；对于动测法之外的地质条件复杂、主墩桩或较重要部位的桩基，则可用声波透射法进行检测。若动测法受到地质条件的影响，使得桩底持力层、沉渣等难以判断，可采用钻孔取芯法进行校核，当取芯时，通过加固处理难以解决桩基存在的局部缺陷或持力层稍差现象时，可采用高应变动测法进行承载力检验。

3.2 各类桩基检测技术的综合应用

采用一种方法对桩身质量（完整性）做出正确判定时，根据检测目的，检测方法的适用范围，并综合考虑各种因素如地质情况、设计、施工因素以及受检桩类型等，同时选用多种方法进行检测，实现优势互补，以提高检测结果的准确性和可靠性[3]。如可联合低应变法和钻孔取芯法处理大直径灌注桩的完整性。

结语：桥梁桩基工程及检测技术分类繁多，为了保证各类桩基工程用到合适的桩基检测技术，笔者建议应综合各类检测技术的优点，研究出一套高效的综合检测技术，以适用当前形势的需要。

参考文献：

[1]黄梅，刘浩.浅析桥梁桩基的分类及其检测技术[J].民营科技，2010（6）：198-198.

[2]刘冀.桩基检测技术的综合应用[D].中南大学硕士学位论文，2011（1）：9-27.

[3]冯建亚.桥梁桩基检测技术应用与探讨[J].职业教育―科技与向导，2011（8）：148-148.

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关键词：基桩动测；拟合分析；拟合分析应用

1 高应变法的重要性

高应变法是用重锤冲击桩顶，实测桩顶部的速度和力时程曲线，通过波动理论分析，对单桩竖向抗压承载力和桩身完整性进行判断的方法。在实际应用中主要用于检测基桩的竖向抗压承载力和对低应桩身变完整性检测的验证检测。但是在基桩竖向抗压承载力检测的应用中，高应变实测的是对基桩动态冲击下的承载力反应，而我们实际工程中对基桩承载力的要求是长期的，是要求基桩在长期的竖向载荷下保持稳定的工作状态。怎样由“动”来推理“静”，并且保证结果的准确性是我们一直在研究和探索的。

翻看现行的建筑基桩检测技术规范（JGJ106-2003），我们可以发现，虽然高应变检测技术取得很大发展，我们的规范要求在实际应用中还是增加了很多限制条款，可是从规范限制条款的用字来看，又给了我们很大的空间。规范规定“对于Q-S曲线具有缓变型特征的大直径灌注桩。不宜采用本方法进行竖向抗压承载力检测”，同时规定对规范重点讲述的凯斯法判定基桩承载力值的方法又仅限于中小型直径桩。可是现代建筑工程项目对基桩提出的更高的要求，对于基桩的规格远远不仅仅是“中小”直径的桩基那么简单了。对于“不宜”应用的地方，是否就“不能”应用呢，当然不是，只不过是应用过程需要更加谨慎，需要检测人员更加成熟的经验和智慧，需要更加合理可靠的检测理论，那就是拟合分析。

2 高应变法拟合分析

高应变拟合分析，等于给高应变检测方法插上了有力和成熟的翅膀。拟合分析是利用现场实测的波形曲线，输入到更加精密的波动理论计算程序当中。通过计算至与实测值的反复比较，不断修改人为假定的参数值，得到更加准确的分析结果，并使分析过程的人为因素降低到最小。一般来说，拟合分析的结果比较接近于静载荷检测结果，或者通过拟合分析，可以使我们对基桩承载力的判定更加有力有据。可以说高应变未来的发展，很大一方面取决于拟合分析的发展和成熟。

对于拟合分析的种种优势不再累述，我们先就前文提到的“大直径灌注桩”检测看一工程实例。大直径灌注桩，设计极限承载力可达到上千吨甚至几千吨，要想利用高应变法充分激发出大直径灌注桩的的极限承载力，单单对设备要求的就很高。而实际应用中，由于各种安全系数的取舍和设置，其实际承载力可能远大于设计承载力，这对于我们的检测工作更是增加困惑。

3 拟合的应用实例

某项目工程，设计为直径800mm的钢筋混凝土灌注桩，设计极限承载力值为6600kN。现场检测采用60kN铸铁锤（锤重略低于规范要求，客观上也增加了检测难道），现场实测曲线凯斯法分析计算，极限承载力不足3500kN，采用拟合法进一步分析，在保证拟合效果较好的情况下，调整各桩土模型参数，极限承载力刚刚到5000kN。该检测桩通过低应变检测和高应变曲线分析，该桩桩身完整性判定不低于Ⅱ类桩，通过分析岩土工程勘察报告和基桩成桩记录，该场地地基条件稳定，成桩质量可靠，那么，是什么原因导致承载力检测结果偏低呢？我们是否有可靠依据判定该桩承载力满足设计要求呢？只有通过进一步拟合分析各过程数据，果然有进一步发现。

我们发现，该桩拟合分析提供的土阻力呈倒梯形分布，这跟正常情况下基桩受到充分激发后的土阻力分布是完全不同的，从第四段开始，土阻力呈明显下降趋势，拟合分析各段土阻力值如表1所示。

如果第4段以下都至少能够达到第4段的土阻力状态，那么在实际中这种假设还算是比较保守的，我们再来看至少有1406kN的土阻力未被激发，如表2所示。

将这1406kN加在拟合分析的极限岩土阻力之上，可以发现这个数值仅比6600kN低不到3%。这仅是考虑桩侧阻力且很保守情况的外推，尚未考虑桩端阻力。这样结合该项目桩基工程的其他相关资料，再由上述分析，就可充分判断实际检测桩的单桩极限承载力是满足设计要求的。

以上仅仅是拟合分析对于大直径灌注桩的一种小的尝试。在实际检测工作中，拟合分析信号的采集、选择等，均对我们检测结果的判断有较大影响。一般来说，好的拟合效果与检测结论并不矛盾，可是怎么样取得理想的拟合效果，怎样利用拟合分析做出充分的判断，仍是广大一线检测人员任重道远的任务。但是有一点我们坚信，高应变检测技术的成熟和发展离不开拟合分析，运用好是掌握和运用高应变检测方法的有力武器。

4 结束语

基桩动测需要扎实的理论基础和丰厚的实际经验，而高应变的拟合分析法为我们提供可靠的理论基础，基本解决了由“动”推理“静”的问题。拟合分析在运用过程中，需要我们积累大量的经验，需要广大检测人员充分的交流和学习。随着设备、技术和理论的不断成熟，拟合分析法在高应变检测中必将得到更加充分的应用，发挥至关重要的作用！

参考文献

[1]建筑基桩检测技术规范JGJ106-2003[S].中国建筑工业出版社，2003.

[2]谷学倩.变频技术在桩基低应变检测中的应用研究[D].大连海事大学（硕士论文），2004.

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关键词：桥梁；桩基超声波；检测；探讨

中图分类号：TU9文献标识码：A文章编号：

在建设桥梁的过程当中，一般都采用钢筋砼灌柱桩基础，这样的结构往往由于施工出现瑕疵而影响这个桥梁的整体安全。因此，桥梁基础的质量安全问题也就成为检测环节当中的重中之重。然而以往的检测方法往往要求对桥梁的主体结构进行取样，这多少都会影响桥梁的整体性以及一致性。而超声波CT技术则完全不用担心影响桥梁的美观性，也不用通过对桥梁进行取样，简单的操作，高精度的测量，检测结果的清晰使现在我们对于桥梁的检验程度越来越高。

1 现场静力荷载检测方法中出现的问题及技术分析

现场静力荷载法通常采用现场加载测加载与沉降曲线,通过P―S曲线,分析桩的承载力,来分析桩的施工质量。通常P―S曲线的起始段为一段近似正比例的一次函数线,随着荷载的增加,曲线越来越陡,当曲线曲率近似无穷或者说是垂直于荷载轴时,说明桩承载力达到了最大承载力,此时的桩承载力与设计值进行比较,如果小于设计值,则说明桩基不满足承载力要求,反之,则符合承载力要求。当在P―S曲线中突然出现位移陡变时,则说明桩基中存在明显的缺陷,反之,如果曲线比较平滑,则说明桩基没有严重的缺陷。

2 超声波透射检测方法中出现的问题及技术分析

超声波透射法通过在桩内部预先埋设沿桩长方向的声测管,它可以发射超声波脉冲并且接收探头发出的周期性的脉冲波,并将其装换成电信号,通过特定的仪器,将电信号的频率,幅值和时间等参数以波形图的形式反映到仪器的屏幕上,可以通过分析波形图知道桩身的情况。同时可以判断桩身内部的缺陷大小以及桩身混凝土的均匀性指标和强度等级指标。

超声波透射检测方法适用范围通常是直径在六十公分到一米的桩基,它只能对埋设有超声波测管范围内的桩身进行测试其完整性。通常来说,超声波透射法测得的结果精确度高,具有十分可靠的性质,同时超声波透射抗干扰能力很好,而且测量仪器轻便,使用方便。但是要注意的是,所测桩基的龄期应该在七天以上,并且应该确定声测管埋设符合要求,同时在测量前对测量仪器进行核查和校正,保证仪器的工作性能良好。

技术分析通常包括声波用时分析法,波幅分析法和声时―深度分析法。

2.1 声波用时分析法。

声波用时分析法需要确定声波用时的平均值和声波用时标准差的二倍作为一个界限标准,判别桩身有无缺陷。如果第n个测点的声波用时超过了缺陷临界值,则说明在第n个测点处可能存在桩身局部缺陷。

2.2 超声波波幅分析法。

超声波波幅分析法是利用所选取的超声波信号波幅平均值的二分之一作为桩身有无缺陷的临界值,因为在一定程度上,波幅是声波中最敏感的声学元素,所以这种测量分析法比较精确。如果第n个波幅小于波幅临界值,就可以判断在第n个测点处桩身存在缺陷。

2.3 声时―深度曲线分析法。

声时―深度曲线分析法是把相邻两个测点间曲线的斜率和其测点的差值的乘积作为判断在测点处有无桩身缺陷的依据。通常当乘积大于一个限定的界限值,则说明桩身存在缺陷。

通常桩身质量的好坏要根据声时、声速、波幅临界值以及以上提出的声时―深度曲线共同确定。再根据桩身的混凝土的离散程度不同将缺陷程度划分为不同的等级。

3 应变动测检测方法中出现的问题及技术分析

应变动测法包括高应变和低应变动测法两种。

高应变动测是利用重锤自由落体锤击桩上端,从而得到相关动力系数,然后将相关系数用于既定的程序,通过计算和分析,从而可以确定桩身的完整程度和桩基的承载力,不过高应变动测法在上世纪比较流行,但是由于其实验程序复杂,检测起来不方便,到了本世纪,在此基础上,又发展出来了低应变动测法,相对而言简单易行,广受欢迎。

低应变动测法是应用小锤撞击和现代化的传感器结合,将小锤撞击的动力波通过传感器,将其具体化为速度信号和频率信号,从而可以经过分析,确定桩身的状况。低应变动测法最复杂的莫过于采集原始的动测数据和动测曲线分析,通过这两个步骤就大致可以确定桩身缺陷存在的位置和大小。不过这种低应变动测法也有一定的适用范围,通常它的测桩长度不大于50m,桩径不大于1.8m,只有桩身的混凝土达到规定的养护时间后才可以进行动测实验,动测时,应该将桩顶清理干净,尤其不能有浮浆,否则测量结果不准确,仪器安装要牢固,检测前应该校正检验仪器的精确度,一般每根桩应该设置3个或者4个测点,才能将桩身的全部情况准确反映。

对于桩身完整性的分析,通过电脑将动力波进行分析,输出从打印机上打印出来,如果打印出来的波形是连续的有规律的阻尼波,这说明该桩身完整,没有缺陷;如果波形图出现突变,相邻的波峰既不圆滑也不连续,这说明在该处桩身存在离析变形,存在夹层现象;如果波形图在桩心测点的反映波普连续而且圆滑完好,只有桩周反映波普有缺陷,这说明桩身的该位置存在缩径现象。

通常情况下,动测法得到的波形越规则,衰减越有规律,桩身越完整,如果波形图只是有微小的变形,桩地反射动波也完整清晰,就说明桩身的缩径现象十分微小,离析程度轻微,此种情况,桩身的状况不会影响桩的承载力;如果动测波形图出现了比较明显的不规则波段,这说明在该段桩身上存在泥隔或者较大的裂纹或者较大的缩径现象,这时一般对桩的承载力影响比较大,需要经过单桩承载力测试确定桩的承载力才能确定该桩是否予以验收;如果波形出现了严重的变形或者断波现象,这说明桩的夹泥和离析现象严重,甚至是断桩,该桩不合格。

4 静力触探检测方法中出现的问题及技术分析

静力触探技术是采用原位测试的静力触探和标准贯入实验参数来确定单桩的承载力通常需要经过试验测得比贯入阻力,桩身侧阻力,端阻力,然后经过计算来确定桩基的承载力特征值,将计算得到的特征值除以规定的安全系数以后再与设计桩基承载力值比较,如果比设计桩基承载力值大,这说明符合要求,否则,不符合要求,桩基无效。

5 结束语

桥梁工程的安全与否,其本质影响因素直接就是桩基的质量好坏,所以,公路桥梁建设中一定要注意好桩基的施工质量。本文是我根据自己从事公路桥梁桩基施工以及检测多年的经验,总结的一些关于公路桥梁桩基检测中出现的问题以及对这些相关问题的技术分析。本文简要介绍了现场静力荷载和静力触探检测方法中出现的问题及技术分析,重点总结了超声波透射和应变动测检测方法中出现的问题及技术,目前使用最普遍的就是低应变动测法和超声波透射法,其简便易行,测试结果可靠性高,广受建筑桥梁公路行业的欢迎,但是,仍存在不足,仍需要改进,相信在不久的将来,随着高科技的不断发展,人们会研制出更加方便快捷可靠的仪器来为桩基检测提供更加可靠的数据,同时,也希望我的经验总结能给现实公路桥梁桩基的检测提供应有的帮助。

参考文献：

[1] 冯建亚.桥梁桩基检测技术应用与探讨[J].科技向导,2011,（8）.

[2] 陈卓.探讨公路桥梁桩基检测及质量评定[J].工程技术,2010,（9）.

[3] 王青.桥梁桩基检测技术探讨[J].工程建设与管理,2011,（2）.

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关键词：基桩检测；低应变反射波法；静载试验；钻芯法

Abstract: This paper provides the characteristics of the various methods and applicable conditions, and a variety of detection methods to detect process and the results, provide a useful reference for engineering inspection reasonable economic use the detection methods.Key words: pile foundation inspection; low strain reflected wave; static load test; core drilling method

一、引言  随着我国建筑业的快速发展，采用桩基的工程日益增多。基桩的主要作用是利用本身远大于土的刚度将上部结构荷载传递到桩周及桩端较坚硬、压缩性小的土或岩石中，以达到减少沉降，使建（）筑物满足正常使用功能及抗震等要求。伴随着大量基桩的采用，判定基桩质量的方法也就凸显得特别重要，常见的基桩检测方法主要有低应变法、高应变法、声波透射法、静载荷试验（包括单桩竖向抗压、抗拔、水平静载试验）、钻芯法等。

低应变反射波法是基桩桩身完整性检测的主要方法之一，因快速、便捷、经济、易于操作，且属无损检测，对施工不造成任何影响等诸多优点，因而被广泛应用于桩身完整性的“普查”检测中；其缺点是不能测定基桩的承载力，尽管上世纪80年代有过很多动测法测定承载力的研究论文，可历史表明它尚难担重任。高应变是一种快速检测基桩承载力的方法，属无损检测；但其精度有限，且现行检测规范中明确禁止大直径桩、嵌岩桩使用该方法进行检测。高应变方法亦可检测桩身的完整性，因成本远高于低应变方法，且对作业场地的要求高于低应方法，故基桩完整性检测一般采用低应变手段。高应变方法的“特长”是判定预制管桩接头的好坏及接头部位之下的缺陷；另一个长处是可用于打桩过程监测，为选择合适打桩机具、决定落锤高度、锤击数等提供可靠根据。声波透射法属无损检测方法，该方法的使用前提是灌桩过程中应事先预埋声测管，故其抽样的“代表性”不足；但对于承载力动则几千吨，甚至几万吨的海上钻井平台用桩，大型港口、码头桩或深山涧谷的场地浇灌的铁路、公路桥梁基础桩，声波透射法则被广泛运用，因为这时其它方法就显得无能为力。静载试验是一项方法、理论上无可争议的桩基检测技术，目前它是最为准确、可靠的检测方法；实际工作中常把高应变的动测成果与静载试验成果相比较，通过误差大小以判定高应变方法的适应性和精度。钻芯法是一种微破损或局部破损的检测方法，具有科学、直观、经济实用等特点，它适用于检测桩身强度、桩底沉渣厚度、判定或鉴别桩端持力层岩土性状及判定桩身完整性类别。

 本文以某工程检测实际情况为例，通过低应变和单桩竖向抗压静载试验联合检测钻孔灌注桩的质量，并对缺陷桩进一步采用钻芯法加以揭示，以确定缺陷的性质、深度，为工程的后期处理提供可靠依据。另外通过多种检测方法搭配使用，笔者试图为一般工程总结出一套快速、可靠、有层次的检测方法的组合系统，而这一系统是有效、经济的。

二、工程实例 某原料厂改造工程配料室拟建建筑基础采用166根桩径为800mm的钻孔灌注桩，设计砼强度等级C35、桩端设计持力层的微风化灰岩、单桩竖向承载力特征值为4700kN。场地地层从上至下依次为：松散状素填土、流塑状淤泥质粉质粘土、可塑状粉质粘土、可塑状含角砾粉质粘土、软塑状含角砾粉质粘土、微风化石灰岩（嵌岩钻孔灌注桩桩端土端阻力特征值6000kPa）、软塑～流塑状溶洞充填物、含碎石粘性土。

1、低应变反射波法

按惯例本工程先采用低应变进行“普查”，起初决定抽检总桩数为30%，且每个承台下不少于一根。因低应变“普查”中出现三类桩较多，业主于是召集各相关方商议，决定扩大抽检比例。最终本工程实际共抽检基桩136根，占总桩数81.9%。低应变检测结果表明：I类桩53根；Ⅱ类桩56根；Ⅲ类桩27根。现就该工程I、II、III类桩的特点分述如下。

Ⅰ类桩：桩身结构完整桩，桩身无明显波阻抗变化，时域曲线中桩底明显呈反向反射特征，波速在对应的混凝土强度等级范围内。曲线形态特征见下图。

II类桩：桩底反映明显，且桩底呈反向反射或近乎平滑（系桩端岩石与混凝土粘合较好，表现为无阻抗差异），而不会出现同相反射波；但在桩底反射波之前有一个同向反射波，可见桩身局部存在轻微缺陷（包括假缩颈情况）。曲线形态特征如下图。

Ⅲ类桩：桩身结构完整桩，时域曲线表明，桩端部位出现强同相反射且该反射信号还有二次反射，可见此类桩要么未嵌岩，要么桩底沉渣太厚。其曲线形态特征如下图。

由于低应变反射波法对桩类别分类的依据主要是桩身波阻抗的差异，而与桩身承载能力没有充分、必然的联系，因而实际中可能出现低应变判定的Ⅲ类桩，其承载力能够满足设计要求的情况，比如设计要求单桩的承载力较低。为了避免此类事情的发生，业主决定对各类桩均抽取样本，用静载荷试验直接判定各类桩的载荷能力，以确定对Ⅲ类桩是否进行工程处理。最后选取6#、61#Ⅰ类桩；55#、60#Ⅱ类桩；4#、53#、87#Ⅲ类桩进行静载荷试验。

2、单桩竖向抗压静载荷试验 

静载荷试验采用慢速维持荷载法，电动油泵逐级加载，共分10级加载和5级卸载，每级加载量为940kN，首级加载1880kN。每级荷载达到相对稳定后加下一级荷载，直到达到终止加载标准，然后分级卸载到零(卸载量为加载时分级荷载的2倍)。加载等级及静载试验所得桩顶中心沉降量S与荷载Q所绘制的关系曲线，由Q―S曲线可看出：4#、6#、53#、55#、60#、61#、87#七根桩在加到最大荷载时，试验桩6#、55#、60#、61#四根桩Q―S曲线均无明显比例界限，为缓变形曲线，各试验点沉降均很小，各桩均没有达到极限破坏，单桩竖向极限承载力仅取所施加的最大荷载，则可得单桩竖向极限承载力为9400kN，所测各桩单桩竖向极限承载力从回弹曲线看，回弹均较大，这表明试桩主要处于弹性工作状态，桩侧摩阻力及桩端阻力均没有充分发挥作用。也可由此判断，最大加载量小于单桩竖向极限承载力，把最大加载量定为单桩竖向极限承载力是偏于安全的。

而低应变检测诊断为Ⅲ类的三根桩（4#、53#、87#）单桩竖向抗压静载荷试验结果表明： 4#、桩加载至7020kN时，最大沉降为112.25mm； 53#桩加载至1880kN时，最大沉降为127.46mm；87#桩加载至5640kN时，最大沉降为89.13mm；4#、53#、87#桩Q～S曲线均呈陡降型，依据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003），对于陡降型，取其发生明显陡降的起点对应的荷载值， 因此4#、53#、87＃桩单桩竖向抗压极限承载力应分别是3760kN、低于1800kN、3700kN。可见这三根Ⅲ类桩竖向抗压极限承载力远未达到9400kN，就已破坏，这进一步验证了低应变检测结果的正确性。

这七根桩静载荷试验Q～S曲线如下：

3、钻芯法

通过静载荷试验业主充分肯定了检测单位的动测成果；为了充分揭示成桩缺陷的原因，以便加强相邻工地施工管理，寻求本工程缺陷桩的处理方法，业主决定对4#、87#两根桩进行钻芯检测。抽芯结果为：钻芯进尺到6.8m至7.3m时取样为破碎岩，钻芯进尺到7.3m至9.6m为溶洞充填，且钻芯水质明显出现“浑浊”变化，钻芯进尺到9.6m至13.0m为完整基岩；87#桩抽芯结果表明，钻芯进尺到5.9m附近出现明显“夹泥”现象，钻芯进尺6.1m至桩端为完整混凝土，桩端为完整基岩。87#桩进行了四组抽芯抗压实验，结果表明：三组抗压强度为16.6～25.2MPa,只有一组达到31.4MPa，未达到C35砼合理的强度要求。现场钻芯取样照片见下图：

4#桩现场照样及现场取样过程中水质变化对比照片

87#桩现场照样

4、Ⅲ类桩的缺陷分析及产生的原因

钻探抽芯表明：III类桩的缺陷是桩底沉渣超标，系清孔不干净所致。清孔作为灌注桩施工中保证成桩质量的重要环节，施工中尽可能的使桩孔中的沉渣全部清除，使混凝土与岩基结合完好，以提高桩基的承载力。桩底的沉渣过多主要由于施工中违犯操作规定，清孔不干净或未进行二次清孔造成的。抑或使用的泥浆比重过小或泥浆注入量不足，导致桩底沉渣浮起困难，故堆积在桩底，影响桩与地基结合。抑或钢筋笼吊放过程中，由于钢筋笼的轴向位置未对准孔位，以致钢筋笼碰撞孔壁，导致孔壁的泥土坍落于桩底。另外应减少空孔时间，避免孔壁自然坍落。按施工操作规程要求下完钢筋笼后，应检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，则应利用导管进行二次清孔。 5结束语(1) 现有的检测方法是能够准确检测出基桩质量问题的。在实际工程检测过程中，检测人员应根据各种检测方法的特点，综合、灵活运用，以达到快速、准确判定桩身缺陷的性质、部位的目的，为寻找导致缺陷的原因，制定后期工程处理方案提供可靠的依据。(2) 低应变判定的Ⅲ类桩，其承载力常常能够满足设计要求；除了说明设计要求低外，另一个很重要的原因是：低应变划分桩类别的根据是桩身阻抗的变化，而与承载力没有充分、必然的联系。对于桩身质量的基本要求除了桩身结构完整性外，承载力必须达到设计要求，其中对承载力的要求是首要的。在本工程实际检测过程中，笔者经低应变检测发现Ⅲ类桩后，立即采用静载荷试验方法进行进一步检测；除了“验证”低应变检测结果之外，更重要的是看III类桩的首要指标承载力能否达到设计要求；若能，则该III类桩不一定要进行后期工程处理，这样的安排（检测方法的组合）是为了给业主省时、省力（财力）。

（3）钻芯法当然能够验证低应变的准确性，本工程低应变发现III类桩后，也可先采用钻芯法进行验证；但是即便钻芯法验证了低应变的III类桩判定的准确性，却依然不能回答该类桩承载力能否达到设计要求的问题；况且经抽芯后，再做静载荷试验，有可能既延误时间，又使静载荷结果遭到质疑，因为经抽芯后，桩身已有微损，基桩承载力可能降低。因此，我们认为检测方法的选择、搭配，各种检测方法实施的先后顺序，在实际工程检测中是很有讲究的。

参考文献：

【1】中国建筑科技出版社《岩土工程勘察施工检测与监测新技术实用手册》・2008

【2】张雁・中国建筑工业出版社《桩基手册》・2009

【3】陈凡・中国建筑工业出版社《建筑基桩检测技术规范》・2003年

【4】葛祖焕、葛超明・中冶集团武汉勘察研究院有限公司《**工程基桩检测报告》・2008

篇(5)

关键词：大型桥梁结构健康检测检测技术传感器

中图分类号： TU997 文献标识码： A

一、现代大型桥梁健康监测技术的概念

大型桥梁结构健康监测实际上是一个多参数(包括温度、应力、位移、动力特性等)的监测。所谓大型桥梁结构健康监测技术就是指利用一些设置在大型桥梁关键部位的测试元件、测试系统、测试仪器，实时、在线地量测大型桥梁结构在运营过程中的各种反应，并通过对这些大型桥梁结构关键部位的测试数据的现场采集、数据与指令的远程传输、数据储存与处理、结构安全状态的评估与预警等一系列程序，分析大型桥梁结构的安全状况、评价其承受静、动态荷载的能力和结构的安全可靠性，为运营及管理决策提供依据.

大型桥梁结构健康监测技术涉及多个学科交叉领域，随着现代检测技术、计算机技术、通讯技术、网络技术、信号分析技术以及人工智能等技术的迅速发展，大型桥梁结构健康监测技术正向实时化、自动化、网络化的趋势发展。目前，包含多项检测内容、能对大型桥梁状态进行实时监测，并集成了远程通信与评判控制的健康监测系统，已经成为大型桥梁健康监测技术发展的前沿.

大型桥梁结构健康监测技术主要包括监测系统总体设计技术、传感器及其优化布设技术、数据自动采集与传输技术、结构仿真分析技术、健康诊断与结构安全评估技术等。

二、大型桥梁结构健康监测系统总体设计技技术

大型桥梁结构健康监测系统是集结构监测、系统辨识和结构评估于一体的综合监测系统。通常采用各种先进的测试仪器设备对大型桥梁在外界各种激励(包括交通荷载、环境荷载等)下的各种响应进行监测;然后对监测到的各种信息进行处理，结合结构模型等知识对结构进行诊断，分析结构的损伤状况;最后对大型桥梁结构的健康状态进行评价，并确定科学的大桥维修、养护策略。其监测内容一般包括

1)大型桥梁结构在正常环境与交通条件下运营的物理与力学性能响应，包括各种荷载下的内力(应力)、变形、固有频率、模态、混凝土的碳化、钢筋的锈蚀等。

2)大型桥梁重要非结构构件(如支座)和附属设施的工作状态;

3)大桥所处环境条件等。

大型桥梁结构健康监测是运用现代的传感与通讯技术，实时监测大型桥梁运营阶段在各种环境荷载条件下的结构响应与行为，对于具体的一座大型桥梁的监测系统设计，由于其本身的结构特点和监测重点的不同，其相应的监测方法、内容、规模、监测效果也各不相同，但总体上应遵循以下设计准则:

1、系统功能要求

不同的功能目标所要求的监测项目不尽相同。绝大多数大跨度大型桥梁结构监测系统的监测项目都是从结构监控与评估出发的。如果监测系统考虑具有结构设计验证的功能，那就要获得较多结构系统识别所需要的信息。一般来说，对于大跨度索支承大型桥梁，需要较多的传感器布置于桥塔以及加劲梁以及缆索、拉索各部位，以获得较为详细的结构动力行为并验证结构设计时的动力分析模型和响应预测。

另外，在支座、挡块以及某些联结部位需安设传感器获取反映其传力、约束状况等的信息。因此大型桥梁结构健康监测系统的功能应考虑以下几个主要方面:

1）结构整体行为方面:包括研究结构在车桥共同作用、强风、强地面运动下的非线性特性以及桥址处环境条件变化对结构动力特性、静力状态(内力分布、变形)的影响等。

2)结构局部问题:例如边界、联接条件，钢梁焊缝疲劳及其它疲劳问题;结合梁结合面的破坏机制;索支承大型桥梁缆(拉)索和吊杆的振动局部损伤机制。

3)抗震方面:包括各种场地地面运动的空间与时间变化、结构相互作用、多点激励对结构响应的影响等，通过对墩顶与墩底应变、变形及加速度的监测进行大型桥梁抗震分析等。

4)抗风方面:包括风场特性观测、结构在自然风场中的行为以及抗风稳定性。

此外，也应重视结构耐久性问题、基础变形规律、桩基的承载力等问题。

2、效益/成本分析

监测系统的设计首先应该考虑建立该系统的目的和功能，对于特定的大型桥梁，建立结构健康监测系统的目的可以是大型桥梁监控与评估，或是设计验证，甚至以研究发展为目的。一旦建立系统的目的确定，系统的监测项目就可以基本上确定，也就可以确定其功能的设计要求。但由于监测系统设计过程中各监测项目的规模以及所采用的传感仪器和通信设备等的确定需要考虑投资的限度，因此在设计监测系统时必须对监测系统方案进行成本/效益分析。根据功能要求和成本/效益分析将监测项目和测点数量设计到所需的范围内，以便最优化地选择安装系统硬件设施。

三、传感器及其优化布置技术

传感器的选择主要考虑以下几个方面的因素:传感器类型的选择以及传感器的精度、分辨率、频响及动态范围;传感器布设位置以及其周围动态环境的影响程度、测量噪声的影响程度等。

大型大型桥梁健康检测、监测过程中应用的传感器主要用来测量加速度、速度、位移及应变等参数，由于大型桥梁结构尺寸庞大，同时自振频率往往非常低，结构的响应水平通常也非常小，因此，要求传感器必须具有频响范围广、低频响应好、测量范围大的特点。传统的传感器有压电式力传感器、加速度传感器、阻抗传感器、应变片等，它们己广泛应用于各类工程结构的实测中，这里不再赘述.

目前新兴的传感器主要有:疲劳寿命丝、压电材料传感器、碳纤维、半导体材料和光纤传感器等。

光纤传感器是随着光纤通讯技术的蓬勃发展而涌现出来的一种先进的传感器，是用于长期监测的最理想材料。其主要性能特点包括:

1)具有感测和传输双重功能;抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀，本质安全可靠，耐久性好;灵敏度高;重量轻、体积小、可挠曲，对被测介质影响小;

2)便于复用、成网，有利于与现有光通信技术组成遥测网和光纤传感网络;

3)测量范围广。可测量温度、压强、应变、应力、流量、流速、电流、电压、液位、液体浓度、成分等。

四、大型桥梁结构健康监测系统总体设计

现代大型桥梁结构健康监测技术不只是传统的大型桥梁检测技术的简单改进，而是运用现代传感与通信技术，实时监测大型桥梁运营阶段在各种环境条件下的结构响应与行为，获取反映结构状况和环境因素的各种信息，并由此分析结构的健康状况、评估结构的可靠性，为大型桥梁的管理与维修决策提供科学依据.

1 监测系统的组建，见图1：

图 1典型大型桥梁结构健康监测系统框图

2 监测系统的设计原则

1)目的与功能的主辅原则

监测系统的设计应该以建立该系统的目的和功能为主导性原则，建立健康监测系统的目的确定后，则系统的监测项目和仪器系统就可基本确定。一般而言，建立大型桥梁健康监测系统的主要目的是掌握结构的运营安全状况，因此健康监测系统的设计应首先考虑以结构安全性为主的监测原则，是能够关乎结构安全与否的重点监测内容，而其它目的则为辅的。

2)功能与成本最优原则

健康监测系统的成本通常比较大，其成本一般由三大部分组成:结构仿真分析费用、仪器系统费用及处理软件费用。结构仿真分析部分费用一般较小，但其意义重大。仪器系统是健康监测系统成本的主要部分，监测项目及传感器数量越多，监测信息就越全面，从而系统成本就越高;反之则降低系统成本，但同时可能会因为监测信息不足而使监测数据有效性减小。所以为使系统成本更合理，有必要对功能与成本进行优化，使用最小的投资，获得最大的有效监测信息。信息处理软件费用，其主要功能是对巨量信息进行解释、存储、传输及初步评价等，

该部分费用相对也比较小。

3)系统性和可靠性原则

监测分析、仿真计算、工程经验有机结合，也只有用系统分析原理，使测点之间、监测项目之间能相互结合，从而提高整个系统的监测功效;监测系统最基本的要求是可靠性，而整个系统的可靠性取决于所组成的各种仪器的可靠性、监测网络的布置及设计的统筹安排和施工上的配合等因素。

4)关键部件优先与兼顾全面性原则

关键部件是指各种原因导致的可能破坏区、变形敏感区及结构的关键部位，这些关键部件都必须重点监测。但也应考虑全面性，考虑对结构整体性进行监测，例如基础的总体安全性监控等。

5)实时与定期监测结合原则

根据监测目的、功能与成本优化确定监测项目后，应该考虑的是实时监测与定期监测分别设置的原则。由于监测项目的不同，有些项目不必长期实时监测，但其监测频率又远高于人工监测，这时可考虑采用定期监测，以减少后期维护成本和数据处理压力。

结束语：

交通运输是一个国家的经济命脉，而大型桥梁是交通的咽喉，大型桥梁的建造和维护是一个国家基础设施建设的重要组成部分，同时也是经济发展与技术进步的象征。本文简要分析了大型桥梁的健康系统的设计，希望对同行以帮助。

参考文献：

[1]孙全胜.智能大型桥梁结构健康监测的研究，东北林业大学博士学位论文.2005.

[2]廖延彪‘光纤传感发展近况[J].光电子技术与信息，2000, 13 (3): 27-29.