建设工程检测技术的创新与实践

建设工程检测技术的创新与实践

李 强 1 唐新鸣 2 刘勇敢 3 田 兵 4

中国建材检验认证集团徐州有限公司 江苏 徐州 221000

【摘 要】： 为适应建设工程新形势发展，中国建材检验认证集团徐州有限公司在地基基础检测方面做了有益的创新实践，在新技术应用、检测装备创新、计量校准等方面填补了技术空白，计有发明专利5项，实用新型专利8项，本文着重介绍了创新试验检测方法在工程实践中的应用。

【关键词】：检测 创新 实践

一、建设工程检测技术创新的必要性

1、工程建设的需求

随着社会经济的高速发展，建筑工业也在飞快发展。层出不穷的现代建筑要求建设技术不断的提高与进步。同时，社会各方对建设工程和房屋建筑的期望已从最基本的结构安全性延伸到功能性、美观性、舒适性等多元需求，对这些需求结果的衡量评价多依靠第三方检测活动实现。建设工程领域的检测活动从单参数、单项目的质量检测发展到结构性、多元性的综合评价，涵盖了钢、木、水、火、土、声、光、电、雷、气等多种介质和复杂的结构型式。面对建设工程领域中不断涌现的大量新的检测需求，检测机构惟有依靠技术创新才能满足社会的需求。即使在一些常规的、传统的检测方法中，也需要技术创新、提升检测能力。从广义上讲，技术创新是指技术所涵盖的各种形式知识的不断积累与改进。

2、数字化的需要

数字化已经改变了我们的工作方式和生活方式，数字化技术对工程检测行业的技术进步起到了极大的推进作用。如各种传感技术和网络通讯技术可以拓展评价手段、提高行为效率，将建设工程质量控制中许多复杂的、难以获取的信息变成我们能计算的数字或者数据，用于评价多元化的工程质量。数字化技术已经渗透到了工程检测的各种方法中。同时，数字化后的技术环境、技术载体、技术方法对工程检测技术也会提出更高的要求。

3、市场竞争的需要

市场经济的典型特征是竞争，从事工程检测的每个企业、每个人都能强烈地感受到竞争气息，通过竞争来获得自己的生存发展空间，都想实现“人无我有、人有我强”，都把核心竞争力作为企业持续发展的基础。多年来检测行业的发展壮大，各种新型检测方法的成熟完善，各种检测设备的推陈出新，都表明通过市场竞争能够促进检测机构技术能力的创新，也能够促进检测机构服务理念的提升。

二、地基基础检测技术的创新实践

地基基础检测是建设工程领域的众多检测项目的一个重要专项，涉及到岩土工程技术和地基基础工程施工技术，事关建设工程整体的安危。经过数十年的发展，地基基础检测技术已逐渐成熟，形成了国家行业技术规范^[1]和地方行业技术规程^[2]并行的系统检测技术。但仍存在检测技术与工程需求的不适应、不匹配的状况，检测技术与工程建设方的期望还有一定差距。经过检测行业同仁的努力，国内地基基础检测技术中已出现了许多的创新成果。

中国建材检验认证集团徐州有限公司在地基基础检测方面做了有益的创新实践，组成了专门的技术创新团队。该团队坚持在建设工程检测领域用科学的理论指导，贴近工程贴近检测贴近实际，潜心研究刻苦实验，在新技术应用、检测装备创新、计量校准的等方面填补了技术空白，计有发明专利5项，实用新型专利8项。

1、发明专利《复合地基静载荷试验专用离合式承压箱》，主要针对常规建设工程复合地基静载荷检测中完成一组（复合地基和增强体单桩）静载荷试验必须二次提供试验反力的高耗能模式，成功研发了离合式承压箱，用于复合地基静载荷试验。

本发明实现了一次提供试验反力，即可完成一组（复合地基和增强体单桩）静载荷试验的系统技术。在符合现行国家专业技术规范的前提下，克服了现有技术过度消耗能源的缺陷，显著降低了静载荷试验的总体能耗。并对控制社会能源消费总量、树立勤俭节约的能源消费观有积极推动作用。目前，该成果已在多项基础工程质量检测中得到应用，按照一组复合地基（含增强体单桩）静载荷试验需消耗柴油26公斤计，仅徐州沛县杨屯新村工程项目230组复合地基静载荷试验，就节约柴油2990公斤。我国开展建设工程地基检测的机构2700余家，地基基础静载荷试验的总量迅猛增加，本成果在促进节能减排方面有很大的空间，且符合“绿色建筑”全生命周期的节能要求，具有广阔的市场推广前景。

2、《桩基沉降检测仪校准规范》

2016年国家工信部立项，中国建材检验认证集团徐州有限公司担任主要起草单位，编制《桩基沉降检测仪校准规范》。2018年10月22日国家工信部发布《桩基沉降检测仪校准规范》（JJF(建材)143-2018）。《桩基沉降检测仪校准规范》的发布为《桩基沉降检测尺》的工程应用提供了计量溯源，有利于在全行业的推广应用。

本校准规范是在专利技术《桩基沉降检测尺》基础上的延伸。《桩基沉降检测尺》是基桩竖向沉降量的一种新型测量工具，其主要创新点为：

⑴把桩基竖向沉降参数的百分表+基准梁测量模式创新为一种新颖的微角度测量模式，采用高精度倾角传感器取代百分表，采用检测尺替代大跨度基准梁，显著提高桩基竖向沉降系统的测量准确性。

⑵在满足国家专业技术规程的前提下，检测尺的长度可小于传统基准梁长度的1/2，自重轻、抗自重变形和抗温度变形能力强。检测尺结构简单、安装方便。降低了百分表接触式测量模式的安装难度。

⑶采用倾角传感器和桩基沉降检测尺测量桩的锤击贯入度，被业内称为测量桩的锤击贯入度的“一种改进的方法”^[3]。

3、《离合式承压箱在复合地基载荷试验中的数值仿真》项目是团队和东南大学合作的成果^[4]。主要内容是：承压板在静载荷试验中起到传递荷载和变形基准的重要作用，针对业内一直对承压板没有一个精细的技术指标的状况，通过建立常规承压板和离合式承压箱的控制方程及边界条件，利用有限元分析软件分别建立其三维分析模型，采用弹性模型，对承压板的变形情况进行研究，首次提出相应的刚度变形控制标准，给出了常规承压板和离合式承压箱的规格化设计参数，推进了复合地基载荷试验的规范化。

4、低应变检测中的局部线性放大技术，提高了2L／C 和接桩反射特征的可识别度，符合现行技术规范，在分析桩身完整性方面优于其他放大技术，有所创新。

5、《具有导流管的高应变检测专用锤》和《高应变检测锤中心和落距的控制装置》是有关高应变检测的两项技术，创新点为：从空气动力学的角度改善高应变法的自由落锤，落锤内置激光测量器，增加导向架垂直度检测装置，即时测量锤击高度（影响锤击力的重要参数）和控制对中，减少锤击时的偏心力，提高了高应变的数据采集质量。

三、几点建议

创新不仅是技术上的创新，也包含管理和服务理念的创新。需要各个方面的共同努力。

1、准确把握“施工完成后的工程桩应进行竖向承载力检验”的规定，推广适合“工程桩验收”的承载力检验方法，科学的评价工程桩的承载能力。

《建筑地基基础检测规程》为了保证桩基工程的质量，明确“提供设计依据的单桩承载力应采用单桩静载试验，工程桩验收应进行竖向承载力检测”^[2]。《建筑地基基础设计规范》也有同样的观点，以强制性条文做出了“施工完成后的工程桩应进行竖向承载力检验”^[5]的规定，同时也明确“竖向承载力检验的方法和数量可根据地基基础设计等级和现场条件，结合当地可靠的经验和技术确定”^[5]。这里应区别“试验”与“检验”两个词，“试验”则是为了解某物的性能或某事的结果而进行的尝试性活动^[4], 强调了对未知的探索；而“检验”是指是通过观察和判断，结合检查、验证的手段对某物（事）所进行的综合性的评价。两者的目的不一样，则技术措施也不应该一样。静载荷试验方法的初衷是为地基基础工程设计提供依据的尝试性活动，其试验样本是极少的，其技术措施如搭建重物反力平台（堆载）、加（卸）荷载分级、稳定标准、观测时间等都是为了探索未知、为设计提供依据而设置的，尽管搭建重物反力平台的能源消耗是显著的，但由于试验样本总量少，整体试验成本和能耗是必要的也是可以接受的。但这些技术措施和试验成本、能源消耗是否适合面广量大的“工程桩验收”的检验值得商榷。也许因为如此，至今大多数的技术规范中都称“静载荷试验”而未见“静载荷检验”一词。随着建设规模的剧增，“工程桩验收”在地基基础检测活动中的比重越来越大，尽管并没有规定所有的工程桩承载力检验都必须采用“静载荷试验”方法，但在一些地区90%的工程桩的承载力验收都是采用了“静载荷试验”。过渡的为“工程桩验收”进行的“静载荷试验”，加大了建筑物的建造能耗，据测算2018年全省的“静载荷试验”中仅吊装运输就消耗柴油约36000吨。产生这种情况的原因是多方面的，未有适合“工程桩验收”的承载力检验方法应是其中的主要原因。

若有关各方能在“为设计提供依据”的静载荷试验基础上，加强施工过程中的各种质量参数如钻（冲）孔桩的孔径、孔斜、孔深、沉渣、钢筋笼长度和排土桩的贯入度、入土深度、最终阻力等指标的在线计量和监管，并引导施工、检测、监理各方面都有意识的积累“当地可靠的经验和技术”，制定工程技术可靠、成本合理以及环境和社会都可以承受的事后承载力检验方法，就能改变目前过度依赖高成本、高耗能的“静载荷试验”的状况，科学的评价工程桩的承载能力。如高应变法可以判定单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求，适于截面恒定、材质均匀的预制桩（方桩或管桩）的桩基工程，已被世界岩土工程界认可。国家规范也允许在一定范围内用于工程桩验收^[1]。高应变法检测快速，能较少占用基础工程施工的“时间窗口”，节约工期。高应变法还有一个优点，即节约能源，高应变法检测每百吨承载力的能源消耗仅相当静载堆载法的5%-10%^[6]。

2、各种检测方法合理搭配，提高综合分析能力。

规范^[1]中提到“各种检测方法合理搭配”“基桩检测结果应结合…因素进行分析判定”，这一点也是地基基础检测行业技术进步的方向。因为，地基基础是地下隐蔽工程，存在着许多不确定性问题，地基基础检测中无论是静载试验还是低应变法、高应变法、声波透射法等都会面临这些不确定性因素，也会出现类如同一被测桩A法检测判定完整性为II类而B法检测判定完整性为III类等“信息碰撞”的现象。对不确定性因素和“信息碰撞”现象，都需要各种检测方法合理搭配，都需要检测工程师艰苦的分析论证和严谨的综合判断，提高综合分析能力。

四、结语

建设工程检测技术创新的空间还很大。建设工程智能化检测系统依托传感技术和云技术的发展，在建设工程检测行业将得到迅速的推广。工程智能化检测系统将大大提升现场机器人检测、远程在线计量监测等技术的准确性和高效性，降低人工检测劳动强度，确保现场检测的安全。

技术创新的关键在人，需要业内所有检测人员的艰苦努力，既需要多学科多专业的综合技术引领，也需要既有理论、又有实践、爱岗敬业、求真务实的“职业检测人”群体的认真作业。建设工程检测行业也应依法治理、自我约束、自我管理，促进技术创新，提升检测能力，以满足社会公众对建设工程领域更多的检测需求。

参考文献：

1.JGJ106-2003，《建筑基桩检测技术规范》

2.DGJ32/TJ142—2012《建筑地基基础检测规程》

3.陈凡,徐天平等.《基桩质量检测技术》中国建筑工业出版社,2012 P198

4.方磊 范立雄 唐新鸣.《离合式承压箱在复合地基载荷试验中的数值仿真》中国矿业大学学报2018 04 P 713-718

5.GB50007-2002，《建筑地基基础设计规范》

6.唐新鸣.基桩承载力检测中的节能策略.江苏建筑，2012,6