摘 要:对常规的混凝土灌注桩检测系统进行了改进，利用自动化控制技术组建了一套智能化的桩基检测系统，该系统具备全过程的智能化、自动化特点，极大的提高了桩基检测的可靠性和安全性，对工程检测阶段的电子智能化推进做了有益探索。
关键词:智能化过程混凝土灌注桩检测
中图分类号:TD726 文献标识码:A 文章编号:1007-9416（2010）10-0009-02
The Intellectualized Process on Static Pile Testing
Hui Bo
（Guangzhou city Construction and Development CO.LTD. Guangzhou 510620）
Abstract: Made an improvement to the static pile testing of concretes filling pile foundation. Set up a set of intellectualized system on the static pile testing with the aid of the automation control technology. With the character of intellectualization and automated in the system, the security and the reliability have the enormous enhancement, the examination time and personnel labor intensity reduced effectively.
Key words:Static pile testing, Intellectualized process
前 言
桩基静载荷试验是获得桩基础抗压、抗拔以及横向承载力最基本最可靠的方法，目前常规的静载荷试验是通过人工机械的给桩施加外力，测量桩体在各种模仿作用力下的变形，根据应变曲线确定桩的极限承载力。这一过程中采用的各种器具设备都比较原始，所采集到的数据可靠性差，尽管所得到的结果已能基本满足设计要求，但不能准确全面的放映出桩的实际极限承载力，同时在试验过程中安全性差，操作时间长，技术人员劳动强度高。目前，智能化技术在建筑施工过程中的应用尚不十分广泛，文章拟以混凝土灌注桩的竖向静载荷试验为例介绍电子智能化系统在桩基检测过程中的应用。
1 智能化系统简介
电子智能化系统一般的来讲就是由电子技术、计算机技术、自动控制技术的综合应用而成的一套具有自我信息侦测、信息分析识别、智能预测、动作的系统。在工程施工过程中，施工智能化控制一般由测量系统、数据处理系统、参数识别系统、预测动作系统几个部分组成，而根据各个工程具体情况各系统的智能程度高低不一。
1.1 测量系统
智能施工中的测量系统必须具有多点高速的特点，所测得的结果是数字化的。在施工过程中进行的测量主要是变形、位移这样的一些数据，这些数据在实际施工过程中是随着时间在不断发生变化的，只有高速测量系统测得的结果才能反映出测点在某一时刻的实际状态。采用多测点是为了从不同角度采集满足分析所用的基本数据，确保数据的真实可靠性。
1.2 数据分析处理
由测量系统中得到的数据会因系统中存在系统误差、测量时存在偶然误差，需要对采集的数据进行分析处理，剔除数据中的偶然误差数据，对系统误差数据进行分析调整，使其成为能够真实可靠的反映施工状态的数据。
1.3 参数识别预测系统
对施工过程中采集到的数据分析处理后，计算机系统通过识别相关参数，对施工过程的下一状态进行预测。参数识别是一参数估计过程，多采用最小二乘法或似然函数法，具体要看所应用到的施工过程。可采用回归分析等数学模型进行预测，通过预测调整现有状态。
1.4 反馈动作系统
预测系统以对施工的下一可能状态做出预测，动作系统根据预测的结果对现影响施工状态的各参数进行调整，以使施工状态向着技术人员预期的方向发展。动作系统由指令系统和具有自动控制功能的机械系统两部分组成。指令由计算机发出，机械系统在接收到系统指令后，调整相关参数，施工状态得以改变，保证了施工过程的安全顺利进行。
2 桩基竖向抗压静载试验的智能化检测过程
2.1 智能测量系统的组建
桩的竖向抗压静载试验的加力系统一般由锚桩上施加反力所得。由千斤顶给主梁施加向上的顶力，主梁将力传给两边对称连接在锚桩的钢梁上，由4个锚桩平衡顶力。在智能检测系统中为使系统可以对自身进行调整必须对桩的加载系统进行改进如图1。
加载装置不再由试桩上的千斤顶进行加力，而是在两个次梁与主梁之间各加一千斤顶，原试桩桩头上的千斤顶位置置一圆形铁锭或其它均匀传力的装置，随着千斤顶的顶升荷载加到主梁上，再由主梁传给铁锭，再传给桩头桩身。使用两个千斤顶给主梁加力是为了保证加在桩身的压力竖直或满足误差范围内的偏心要求。加在桩头的压力由两个千斤顶提供，这使得两个千斤顶的吨位都降低了一半，这样更适合采用电子计数的千斤顶，更适合智能系统组建和对数据的要求。在测量系统中需要获得的数据有两个千斤顶加在主梁上的压力，主梁传到桩顶的压力，桩顶的沉降量。千斤顶加到主梁上的压力由电子千斤顶直接获得数据。为采集桩顶受到的压力需要对桩头做进一步处理，在桩头中心位置放置一直径与铁锭直径相同的厚钢板，在铁锭与钢板之间按图2对称安置压力应变片，加压后就可以测出放置应变片位置受到的压力。选择不易触动的物体（如其它试桩）上放置具有高速扫描特征的激光扫描器对桩顶位移进行测量。高速扫描的特征相当于在同一时间对桩顶进行了多次测量。以上采集到的数据都将录入到一个数字记录仪中，再由该仪器通过连线以预定的通讯协议传给计算机。计算机通过编制程序就可以对以上数据进行分析预测。
2.2 数据分析整理
计算机在接收到以上测量数据后对数据进行分析、整理得到一组比较能真实反映桩受压状态和位移的数据。对数据的处理主要采用数理统计的方法，同时利用有关数学原理剔除属于偶然误差的数据。为了保证数据的可靠性，在编制数据处理程序时必须注意数据的变异程度，对超过一定变异的数据组要摘录出来进行人为测量系统分析，弄清数据不合格的根本原因。
2.3 参数识别预测
智能检测系统的优点在于能通过调节加在主梁两端的压力确保桩身受到的压力偏心处于限定的范围，从而准确的反映出桩的承载能力。计算机程序根据分析出的数据计算得到桩身受压偏心大小，预测出下一状态桩身的受力状况，当发现这一状况已超出限定的范围（这一范围指会对桩身竖向压力产生较大影响的偏心值，改值依赖于被检测桩的桩径，并事先输入程序作为判断临界点），就向动作系统发出调整调整压力的指令。而在加压的同时系统也不断的对已完成的Q-S、S-lgQ、S-lgt曲线进行分析，确认是否按照规范已达到检测要求（即可以判定是否已达到极限承载力），这有效的缩短了检测时间，节省了大量的人工工作。当程序通过计算分析，确认已可以判断出桩的极限承载力后就向动作系统发出相关指令。
2.4 动作系统
当系统判断加在桩身的压力出现了过大的偏心，就向动作系统发出调整加载在两个钢梁压力的指令，具有自动控制功能的电子液压千斤顶在接到该指令后，自动调整两个千斤顶的压力，直到系统判断认为加在桩身的压力已满足偏心许可的范围而停止动作。如系统判断桩身受到的压力已达到极限承载力（根据预定的规则对Q-S、S-lgQ、S-lgt曲线进行分析确定），就要求动作系统开始卸载，这时两个千斤顶根据指令自动减小压力。卸载过程中如系统放映出卸载速度过快或过慢，自动千斤顶也将随即减小或加大压力顺利完成卸载。
结语
智能化桩基检测系统提高了检测结果的可靠性和检测过程中的安全性，有效的缩短了检测时间，减轻了工作人员的劳动强度。但到目前为止在国内施工过程中的应用尚十分有限，这是由于不同的工程其施工过程相差很大，建筑物的构件也多种多样，界面尺寸不尽相同，设定一套通用的智能化系统是十分困难的。而施工工艺单一的公路工程、程隧道工程等是当前智能化系统应用较多的地方等，因此对科研工作者及工程技术人员而言，积极探索智能化系统在各种工程施工过程中的应用将是一件十分有益的事情。
参考文献
[1] 罗骐先.桩基工程检测手册. 北京:人民交通出版,2004年第二版:31－42.
[2] 王坤.浅述矿井智能化的通风系统技术.甘肃科技,vol.22 No.01.
[3] 陈斌.大跨径桥梁智能化施工控制系统构想.公路交通技术,2001.01.
[4] 陆伟良.智能化建筑导论.北京:中国建筑工业出版社,1996.