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桩基础是建筑、土木、交通等领域的重要基础型式之一,其长期承载性能关乎上部建(构)筑物的安全稳定.随着我国城市化进程从增量扩张转向存量优化,既有建筑和交通基础设施的改造需求日益提升,地下桩基的检测评价和再生利用成为当前研究的热点问题.本文重点概述了国内外既有桩基常用检测技术与评价方法,包括完整性、耐久性和承载力测试,总结了注浆加固、微型桩增补、半刚性桩头接合等既有桩基加固改造技术及其使用案例,系统梳理了国内外既有桩基检测与加固改造方面取得的新进展.最后,对既有桩基的智能检测技术、新型绿色材料修复、低扰动加固改造、全生命数字化管理等未来研究方向提出了建议与展望,以期促进既有桩基再生利用相关科学研究的发展.
城市更新既有桩完整性耐久性承载力加固改造
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高应变法作为一种高效、经济的桩基承载力检测手段,在工程实践中应用广泛,但其检测结果的可靠性常需与静载试验对比验证.本文以中海壳牌惠州三期乙烯项目填海区扩体桩试桩工程为依托,对 3 根直径800mm、桩长 18m 的扩体桩分别进行单桩竖向抗压静载试验、高应变动力测试及桩身内力测试,系统对比高应变拟合承载力与静载实测极限承载力的差异,分析桩身完整性、侧摩阻力及端阻力的分布特征.结果表明:高应变法判定的桩身完整性类别与低应变结果一致(均为 I 类桩);高应变拟合极限承载力与静载实测值相对误差在-5.1％～+3.7％之间,吻合良好;高应变拟合的侧摩阻力分布趋势与钢筋计实测结果基本一致.研究验证了高应变法在填海区扩体桩承载力检测中的适用性与可靠性,并提出了动静对比修正建议.
高应变法扩体桩静载试验承载力检测动静对比填海区地基
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为探究山地光伏电站配套组件安装施工及其质量控制技术,文章以中电建怀仁市分布式光伏项目为工程背景,在对该项目光伏发电站基本情况梳理基础上,对桩基、支架及组件施工技术和光伏阵列主要设备施工关键技术进行了探究,并提出了施工质量控制措施.主要研究结论如下:多平台三维轻量化技术可降低新手工人支架和组件安装的学习成本,大幅提高了工人的安装精度、质量和效率;单晶硅双面双玻电池组件安装应自上而下逐块安装,组串式逆变器、箱式变压器安装前对主要设备和配件进行检查,安装后应进行测试和试验;为提高施工质量,应对桩基础施工常见质量缺陷、成因进行分析,提出有针对性的应对控制措施;光伏支架和组件安装施工后,应对尺寸偏差和倾斜角度偏差进行检测,不应超过最大容许偏差.
光伏发电站配套组件光伏阵列施工安装质量控制
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为研究瑞利面波全波形反演方法在桥桩探测中的可行性,首先,基于标准交错网格高阶有限差分法,求解二维P-SV波动方程开展面波正演模拟,分析全波场特征,并对数值解与解析解结果进行对比;其次,提出一种时域2D面波全波形反演算法,实现多参数独立同步反演;最后,利用提出的合成模型和工程实例进行测试验证.研究结果表明:本文正演算法能实现高精度波场模拟,数值解与解析解波形较吻合;合成模型反演结果与真实模型反演结果高度一致,有效揭示了20 m埋深的桩基位置和深层地质结构,数据误差收敛至约2.5%,横波速度νs和纵波速度νp模型相对误差分别下降至约55.2%和61.6%;工程实例结果实现了桥桩基础的准确定位,并清晰揭示了工区的地质特征;瑞利面波全波形反演是一项极具潜力的浅地表岩土工程探测技术,为桥桩无损探测及地下空间精准建模提供了有效解决方案.
瑞利面波波场模拟全波形反演桩基检测
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为提前预判盾构施工阶段拱顶管片沉降演化规律,辅助现场动态调整掘进施工参数,以南沙一珠海城际铁路近邻桩基盾构区间工程实测数据为依托,融合地质条件、掘进施工参数与历史沉降高程监测序列,构建多源时序数据集,建立了SSA-BiLSTM 沉降预测模型,并引入监测残差滚动修正策略,优化了预测精度.试验结果表明:该模型测试集上的R2可达0.95,整体预测误差相较基础BiLSTM模型降低约60％;在未参与训练的独立监测测点上,R2≥0.941;针对工况差异显著的后续施工测点,经残差修正后R2由0.80～0.91提高至0.95～0.98,MAE与RMSE指标降低54.1％～58.2％.该方法可为盾构施工拱顶管片沉降预测、监测反馈校核和掘进施工参数调整提供理论与工程参考.
盾构隧道拱顶管片沉降时序预测残差修正
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文章针对土力学实验教学中基础验证性实验占比高、复杂工程问题转化不足以及学生数据解释训练不充分等问题,设计了面向液化场地高桩码头桩基屈曲失稳的实验教学平台,并开展以学习成果达成为导向的教学改革.平台以缩尺铝合金管模拟钢管桩,以剪切稀化非牛顿流体模拟完全液化后地基弱约束状态,利用万能试验机、滑轮—砝码侧向加载系统和应变采集系统实现轴向—侧向耦合作用下模型桩屈曲过程的可视化测试.教学设计围绕"工程情境识别—模型相似设计—耦合加载测试—数据判读—工程防控表达"组织实验任务,形成课前导学、课中分组工况实验、课后数据共享与反思改进相衔接的实施路径.该改革将科研问题转化为本科生可观察、可操作、可量化的探索性实验,有助于提升学生复杂工程问题分析、模型实验设计、数据处理和工程表达能力.
土力学实验桩基屈曲实验平台成果导向教育教学改革
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首波成像法作为一种新型检测方法,其通过采集沿桩身轴向多点的动力响应信号对桩基进行虚拟成像,进而完成成桩质量检测,有效地解决了传统低应变反射波法检测桩长不足的问题,推广应用潜力巨大.本文在考虑桩身三维效应影响的基础上,构建了大直径桩轴向多点动力响应理论模型,通过忽略桩身质点的径向和环向正应力,建立了新型的三维桩体控制方程,采用平面应变模型模拟桩周土动阻力作用,并基于桩土界面连续性条件推导了大直径桩桩身轴向多点速度时域响应理论解.在验证其合理性的基础上,探讨了大直径桩轴向多点动力响应规律和首波成像法测试信号特征.研究结果表明:大直径桩首波成像法测试信号中的TD线在缺陷界面会产生相应的斜率突变,PD线在缺陷段界面表现为明显的峰值跳跃,综合分析TD线和PD线的变化特征可实现大直径桩成桩质量检测.
大直径桩三维效应首波成像法桩身缺陷
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高桩码头作为关键海上基础设施,长期受潮汐、波浪及氯离子侵蚀等环境与荷载耦合作用易发生结构损伤,需开展健康监测.构建理论建模、实测数据、模型修正与损伤诊断相结合的四维分析框架,以宁波某燃料油码头为例,通过现场动力测试获取振动信号,建立有限元模型,运用模态曲率差法和频率变化率对基桩、横梁等关键构件刚度退化与损伤位置进行量化诊断,并结合鱼骨图剖析超载、老化等根源.结果验证了该框架能有效评估结构健康状态,据此提出桩基修复、结构补强及智慧运维策略,为同类港口工程全生命周期管理提供理论依据与实践参考.
高桩码头损伤识别结构健康监测有限元分析模态曲率差法
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以山西省某新建高层住宅工程为研究对象,针对风化岩地层钻孔灌注桩持力层选择的关键技术问题,采用理论计算、现场低应变测试与深层平板载荷试验相结合的方法,系统分析了不同持力层类型、不同桩端入岩深度对桩基承载力与变形特性的影响规律.研究结果表明,相较于强风化岩,中风化岩的承载性能与沉降控制能力更好,以其为持力层时单桩竖向承载力特征值可达7800kN,较强风化持力层提高69.57%;桩端进入中风化持力层的最优深度为1m,继续增加入岩深度对承载力提高作用有限.
钻孔灌注桩承载力持力层平板载荷试验
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为克服现有桩基低应变反射波法检测的局限性,文章提出一种新型多点拾振检测技术用于评估海上和陆地服役期间桩基的完整性,其能够灵活应用于既有建筑物下桩基、浅部含缺陷桩基、存在多个缺陷桩基、超长桩基等复杂检测工况.该技术通过等间距布置的多个传感器分离得到上行波和下行波,并定义泛频响函数为上行波和下行波在频域内的比值;基于泛频响函数,利用归一化半正弦虚拟激励重构多点拾振检测结果,此举可以剔除上部既有结构的动力响应,继而对未知桩长或潜在缺陷进行识别.通过现场试验,对所提出检测技术的合理性进行验证,并进一步对测锤材质、传感器间距、截面尺寸等测试影响因素进行分析.结果表明,新型多点拾振检测技术可以用于既有结构下桩基完整性测试,且测试结果可以很大程度上避免人员操作、仪器设备、场地环境等因素的干扰,具有良好的测试稳定性和数据分析潜力.
桩基础低应变泛频响函数虚拟激励多点拾振
