建筑工程中的桩基础设计及桩基检测技术探讨

建筑工程中的桩基础设计及桩基检测技术探讨

李飞

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摘要：我国建筑行业的发展对建筑物的质量和技术要求越来越高，而地基则是保证建筑物质量的基础，因此，怎样构筑好地基，做好地基勘察和地基处理成为了建筑人员的重点研究工作。本文对建筑工程中的桩基础设计的要求，桩基检测方法以及桩基检测研究发展动向进行了简单的介绍。

关键词：建筑工程；桩基基础设计；桩基检测；

1桩基础设计的要求

桩基础一定要做好承载能力极限条件下的计算，按照桩基的实际使用功能、桩基础的受力特点，来做好桩基的水平、竖向承载力的计算；对桩身以及承台的承载力做好计算；对桩身裸露在地面上或者极限承载能力较小的细长桩基础，要做好桩身压屈验算；对混凝土预制桩，要根据施工阶段的吊装、锤击等作用做好强度的演算；当基础桩端平面之下有软弱下卧层的时候，要做好软弱下卧层承载力的验算工作。桩端持力层为软弱土的一、二级建筑桩基，桩端持力层为粘性土、粉上或存在软弱下卧层的一级建筑桩基，要进行沉降的验算。如果桩基所穿越的土层较厚松散、自重湿陷性黄土、欠固结土层，达到相对硬度较大的土层时候，桩周有软弱土层，邻近桩侧地面承受局部较大的长期荷载，或者当地面大面积堆载条件下，因为地下水位的降低，造成了桩周土中有效应力加大，产生显著压缩沉降的时候，以及桩周土层产生的沉降超过基桩的沉降时候，要全面的考虑桩侧的负摩阻力。

2桩基检测方法

2.1低应变反射波法

即为小应变检测。本桩基检测工程项目所采取的低应变动测法，使用小锤敲击桩顶，经粘接在桩顶的传感器来接收来自桩中的应力波信号，然后采取应力波理论来分析被检测桩土体系的动态响应，然后反演分析实测速度信号以及频率信号，从而获得被检测桩的完整性。通过低应变反射波检测防范可以检出测桩身缺陷及其位置，然后再判定桩身完整性类别。

2.2超声波检测法

超声波检测法在建筑工程桩基检测方法中被应用最早，其作为桩基完整性无损检测法，方法原理是在对桩进行灌注混凝土前，在桩内预埋若干根声测管，把其作为超声脉冲发射与接收探头的通道，然后通过采用超声探测仪沿桩的纵轴方向逐点测量超声脉冲穿过各横截面时的声波参数，再对这些测得的数据结果，通过采用各种特定的数值判定或形象判断以及进行处理后，得到被检测桩内砼缺陷类型、大小以及位置，然后再给出混凝土均匀性指标和强度等级。通过超声波检测可以有效地检测已预埋声测管的混凝土灌注桩桩身缺陷性质、位置以及范围，然后评定基桩混凝土质量等级；

2.3静荷载试验检测技术

静荷载检测技术在西方国家有着较长的应用历史，相对于动态检测，这种检测方法是静荷载，速率相对较慢，在已经完成了工业化和城市化的西方国家，工程建设相对较少。不像发展中国家需要更多的建筑规模和数量，需要不断加快工期，以此来保障不断快速增长的工程建设需要。西方国家需要的更多的精品工程，需要对各种桩基做到最为精确的检测。这种检测方法检测非常慢，但检测效果相对于其他检检测更加接近桩基的真实受力情境，能够对桩基做出最为可靠的检测，因此，在西方国家以及我国非常重大工程或者超级工程建设中应用价值非常之高。主要是对建筑工程桩基水平承载力以及纵向承载了综合检测，在实践应用过程不断改进，检测出现的误差非常小。

2.4低应变动测法

低应变法检测的主要原理是在桩基的顶部得到一瞬间的击震力作用下时在桩顶产生沿桩身向下的纵向振动的应力波，当应力波在向下传播途中，如果与变异波相遇到，则会阻抗应力波继续向下传播，且应力波会产生反射与透射现象，当反射波传输到桩基的顶部时被安装在桩基桩顶的传感器设备接收，这样就可以得到相应的动态波形，然后仪器对反射波进行采集记录，根据反射回来收集到的应力波的基本特性，就可以判断桩基的质量。

2.5高应变动测法

该方法的检测的过程是通过重锤冲击桩顶那一瞬间的冲击力可能会导致桩身的塑性变形，再针对实测桩顶部的变形速度和历时程曲线进行测量计算通过波动理论分析，获得对桩身质量检测的相关数据最后计算出桩身的承载能力。高应变动测法适用于预制打入桩的动力检测，比较适合摩擦桩及摩擦端承桩不适用于端承桩，对于就地灌注的端承桩使用高应变动测法检测，如若处理不当反会容易把好桩弄坏。

3桩基检测研究发展动向

基于小波理论与人工神经网络技术的桩基检测信号处理方法是目前研究的发展方向之一。国内有学者已经在上述研究领域取得了一定的进展。小波分析方法是一种窗口大小固定但形状可改变，时间窗和频率窗都可以改变的时频局部化分析方法。即在低频部分具较高的频率分辨率和较低的时间分辨率，在高频部分具有较高的时间分辨率和较低的频率分辨率，所以被称为数学显微镜。小波变换对不同的频率在时域上的取样步长是调节性的，即在低频时小波变换的时间分辨率较差，而频率分辨率较高;在高频时小波变换的时间分辨率较高，而频率分辨率较低，这正符合低频信号变化缓慢而高频信号变化迅速的特点。这便是它优于经典的傅立叶变换和短时傅立叶变换的地方。人们可以通过选择合适的小波基函数对原始信号进行小波分析，实现信号时频分解，区分出不同物理本质的信号成分，结合场地条件分辨有效信号与干扰信号，再通过对“噪声”时段及频段的抑制，可以实现信号消噪，改善信号质量，从而提高桩基检测资料分析水平。人工神经网络是在物理机制上模拟人脑信息处理机制的信息系统，它不但具有处理数据的一般计算能力，而且还具有处理知识的思维、学习、记忆能力。它采用类似于“黑箱”的方法，通过学习和记忆而不是假设找出输入、输出变量之间的非线性关系，在执行问题和求解时，将所获取的数据输入给训练好的网络，依据网络学到的知识进行推理，得出合理的答案。如果将小波分析作为神经网络的前置处理手段，从基桩检测信号小波变换的分量中提取特征，最后将这些特征输入人工神经网络进行训练和分类，则可进而实现基桩质量智能化的分类和缺陷的诊断。

总结：在基本建设设计和施工中，只有采取有效、合理、科学的桩基检测措施，对桩基检测工作进行高效率、细致严谨的管理并提出应对措施以保证工程建设的正常顺利进行和建成以后的安全正常使用。因此，在建筑施工之前做好地质勘察工作，成为保证施工质量、实现工程效益的重要保证。

参考文献

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