谈建筑设计中的桩基检测技术

段许平 曾爱华 唐明荣

(1.江苏泰州市科泰岩土工程有限公司，江苏 泰州 225400;2.苏州同力工程质量检测技术有限公司，江苏 苏州 215000;3.南京东南建筑结构技术研究所，江苏 南京 210000)

0 引言

我国作为使用桩基相对较早的一个国家，至今保留着很多桩基完整的著名建筑，这些建筑凝聚了我国古代劳动人民的聪明和智慧。到了19世纪中后期，由于钢筋水泥以及混凝土的出现，桩基的材料也逐渐发生了巨大的变化。随着后来机械设备的发展和改进，我国的建筑设计对于桩基也提出了越来越高的要求，这样导致很多新型的桩基出现，对于桩基的广泛利用促使人们进一步对桩基展开深入的探索和研究，其中桩基检测技术对于建筑质量和施工安全具有举足轻重的作用，因此随着建筑单位对于工程质量要求的逐渐提高，人们也越来越重视对于桩基检测技术的研究。

1 建筑设计中的桩基检测技术

桩基工程属于隐蔽工程，桩基工程的质量好坏对于建筑的质量和安全有着决定性的影响。近些年由于桩基在土建工程中的大规模使用，促使桩基检测技术也有了突飞猛进的发展，并且积极的在土建工程中实践应用。其中桩基的检测方法大体可以分为四类:1)静载试验(其中包括锚桩法、锚桩—堆载法、堆载法);2)高应变法(其中包括Case法、CAPWAP法等);3)自平衡的试桩法;4)静—动试桩法。在国内目前使用比较广泛的还应该是静载试验、高应变法以及自平衡的试桩法。

1.1 静载试验

静载试验属于一种近似于抗压桩的实际工作的条件下测量单桩竖向承载力的方法，根据反力装置使用千斤顶将桩顶施加竖向的荷载，其加载量通常由并联在千斤顶上的精密的压力表进行测量，桩顶的沉降量使用大量程的百分表或者位移传感器进行量测。其试验的结果可以实现桩顶的Q—s与s—lgt这两条最基本的曲线。这个方法能够明确单桩竖向的抗压极限的承载力，并结合桩身与桩端的预埋测试元件进行测定桩侧的土分层的摩阻力、桩端的阻力和桩身的荷载传递的具体规律等。静载试验可以根据加载的反力装置之间的不同划分三种形式:1)堆载法是指在桩顶堆载的平台上面堆放重物以便提供反力。国内通常利用这种方法检测单桩的竖向极限承载力，目前已达到30000 kN;2)锚桩法是指由锚桩以及反力架一起组成的反力装置，根据锚桩抗拔力来提供反力。可按照加载量大小来明确需要的锚桩的具体数量，在实际的工程建设中需要使用4根。我国使用这种办法进行的单桩极限承载力检测，一般都小于25000 kN;3)锚桩—堆载法是指一旦锚桩出现抗拔的承载力不足之时，可以在反力架上面增加一些配重或者使用重力式的反力架来增加反力。我国使用这种方法来检测单桩的极限承载力，目前已达到40000 kN。

1.2 高应变法

这种方法属于借助重锤对桩顶的锤击，让桩—土间发生一定的相对位移，能够充分的激发其桩周土的阻力以及桩端的支承力，根据安装在桩顶以及桩顶附近的力与加速度传感器来接收桩身应力波的信号，使用应力波的理论来分析和处理力与速度时程的曲线，根据静—动对比的资料，可以判定单桩极限的承载力。

1.3 自平衡的试桩法

自平衡试桩法作为近年以来发展十分迅速的一种桩基检测技术，实际上已经在我国发展并且应用了10多年。自平衡的试桩法的基本出发点在于利用试桩自身的反力平衡原则，根据桩端附近或者桩身的某个截面处实施预先埋设单层或多层的荷载箱，以便试验之时，按照荷载箱以对上、下段的桩身实施荷载，迫使上段的桩身上抬，造成上段桩的桩侧的摩阻力可以徐徐发挥，并且导致下段桩的下沉，造成下段桩的桩侧的阻力以及桩端的阻力可以徐徐发挥;然后上下桩段反力的大小相等，但方向相反，进而实现试桩自身的反力平衡的加载目的，因此随着荷载箱的压力不断的增加，试桩遭到破坏，试验将终止。

自平衡的试桩法在测试结果上能够得到上、下桩段共两条Q—s曲线以及相应s—lgt的曲线，联接在桩身与桩端处预埋的测试元件，按照自平衡的加载方式对下桩土的相互作用的机理使用科学数据转换的方法，获得自平衡的测试结果跟传统的静载之间的准确的转换，最后建立单桩的桩顶处Q—s的曲线，根据这个判定单桩极限的承载力，还能够测定桩侧的土分层的摩阻力以及桩端的阻力等。自平衡的试桩法，其加载的能力需要按照试桩要求进行专项的设计，基本上不受到单桩极限的承载力限制。

1.4 静—动试桩法

静—动试桩法属于加拿大的伯明翰公司(英文名字为Berminghammer)以及荷兰的建筑材料和结构研究所(英文缩写为TNO)在1988年共同开发研制并获得成功的相当于静载试验与高应变法之间的一种单桩的承载力试验的方法。

静—动试桩法借助固体燃料，根据在气缸中燃烧所产生的高压气体进而推动活塞保持上升和举起的配重，并根据以上原理产生出反力并作用于桩顶。产生的桩顶的作用力，其大小将由配重与跳起的加速度来决定，力的作用时间则根据气缸形状、燃料量、燃烧室的大小以及配重的多少这四个因素来控制。桩顶的荷载根据固定在桩顶的荷重传感器进行测量，桩顶的位移曲线使用激光位移计来测量。得到的试验结果能够实现桩顶实测力与位移时程的曲线，通过数据的分析和处理能够实现静—动的试桩法的Q—s曲线，并且判定单桩竖向极限的承载力。

2 建筑设计中的桩基检测技术的展望

根据桩基的检测技术目前发展的现状，为了能够保证试验检测的结论具有更高的可靠性和更精准的准确性，需要根据不同的被检测对象与测试的眼球，充分的利用已经掌握的多种测试方法的优势，进行扬长避短，选取形式多样的测试方法来进行综合性较强的分析与判断，这种方式目前仍然是我国桩基检测的最佳方式和手段。自平衡的试桩法目前仍然存在着很多问题需要进一步的深入研究，很多问题都有待于解决，但是由于自平衡的试桩法具有较强的场地适应性、较大的试验吨位、较好的安全性、较短的工作时间和相对静载等试验更经济的诸多优点，随着更大直径、更大吨位以及超长桩在我国的广泛应用，也逐渐成为大吨位或困难环境条件情况下桩基竖向的承载力首选的一种检测方法。

3 结语

桩基工程目前已经广泛的被应用在了建筑设计之中，运用科学合理的基桩检测技术有利于保证建筑工程之中基桩工程的质量，其意义十分重大。因此发展建筑设计中的桩基检测技术，应该加大政策支持和技术支持，增加科技投入，人才投入，不断地开拓创新，综合各种建筑设计的桩基检测技术，充分的取长补短，为我国的建筑事业贡献力量。

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