建筑工程领域桩基检测技术探究

建筑工程领域桩基检测技术探究

包琪湾

核工业金华勘测设计院有限公司 321000

摘要：近年来随着我国社会经济的高速发展，各类建筑工程的数量、规模、高度都取得了较大发展。桩基础是建筑工程下部结构和地基基础的关键组成部分，桩基工程属于地下隐蔽工程，常因不当施工工艺、复杂地质条件而引起夹泥、缩颈、离析、断桩、沉渣等缺陷，发生工程质量问题后控制不当将危及上部主体结构的正常使用与安全，因此桩基质量对于建筑工程的后续施工产生着重要的影响。在桩基施工时，要严格控制其施工质量，目前常采用各类基桩检测方法对桩基工程质量进行检测与验收。笔者结合自身从业经验对建筑工程领域桩基检测技术进行分析探讨，以供同仁参考。

关键词：建筑工程；桩基；检测技术

引言

国民经济建设中浪潮中不同形式的高层建筑如雨后春笋般出现，建筑高度亦屡创新高，建筑物上部荷载增加、地基土层软弱、抗震需求，使得桩基础成为建筑工程领域常见基础形式，保证桩基施工质量是极其重要的工作。桩基检测技术是检验、评价、控制桩基施工质量的有效手段，从而保障建筑工程的质量和主体结构安全。桩基检测内容主要包含桩身完整性检测与基桩承载力检测两大部分。

1桩基检测的主要内容

1.1桩身完整性检测

施工工艺的局限性、操作人员素质参差不齐、地质条件的复杂性易致桩身产生夹泥、开裂、断裂、蜂窝、离析、胶结不良、缩颈等质量缺陷问题。桩身完整性检测的目的和任务是查清桩身缺陷及位置，对桩身材料密实性、连续性综合状况、桩身长度和截面尺寸相对变化进行综合的定性分析和评价，以便对影响桩基承载力和寿命的缺陷进行补救，同时完成桩身质量普查的目的。基桩完整性检测主要方法有：高低应变法、跨孔声波透射法、孔内摄像检测技术、钻芯法等。

1.2基桩承载力检测

在桩顶荷载作用下，基桩的桩侧阻力和桩端阻力都发挥到极限状态，进一步增加荷载将产生桩端持力层岩土压缩和塑性挤出现象，此极限状态下基桩承受的荷载就是桩的极限承载力。单桩承载力检测的目的是确定基桩竖向抗拔、竖向抗压、水平向极限承载力，为工程验收提供依据或为设计提供依据。因此按照检测目的与基桩受力状态划分基桩静载荷试验类型有：（1）单桩竖向抗拔静载试验；（2）单桩竖向抗压静载试验；（3）单桩水平静载试验。目前常采用的基桩承载力检测方法有：基桩静载荷试验与基桩高应变动力试验。

2建筑工程领域桩基检测技术

2.1基桩静载试验检测技术

基桩静载荷试验设备由荷载量测、变形量测（沉降量或上拔量）和加载反力装置两大部分组成。单桩竖向抗压试验通过千斤顶上顶反力平台所产生的竖向力将加载量逐级传递给试桩桩体。单桩竖向抗拔试验通过千斤顶上顶抗拔马鞍产生的竖向力逐级传递给桩体。静载试验采用全自动静载测试仪测读对桩顶变形量，采用高精度油压表测控桩顶荷载。根据《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2014读数和判稳要求测读桩顶变形量与荷载。将原始数据输入专业软件绘制Q～s、U～δ曲线和s～lgt、δ～lgt曲线对抗压、抗拔承载力进行评定。

基桩静载试验是设计阶段确定单桩极限承载力、施工质量验收阶段确定单桩极限承载力最有效、可靠的检测方法。本方法通常测试成本高昂，经济性不理想，对场地条件要求较高。

2.2低应变法检测技术

低应变反射波法检测技术工作原理基于一维弹性波动方程及应力波理论，是建筑工程上广泛应用于桩身完整性测试的有效方法。通过在桩顶施加低能量瞬态或稳态激振信号使得桩顶处产生应力波，应力波自桩顶沿桩身方向传播，当桩身中出现波阻抗差异的界面如缩径、断裂、离析或扩径时，部分应力波信号产生反射沿桩身向上传播直至桩顶传感器，部分应力波信号则产生透射沿桩身继续向下传播，桩顶加速度或速度传感器可精确测量上行反射波动态响应信号，由传感器把信号传至基桩动测仪对其进行转换与记录。在计算机上采用专业动测软件按照波动理论对时域或频域信号展开数据处理、计算、分析，根据低应变信号的波形、相位、幅值、频率并结合地质资料、施工工艺、施工记录对桩基完整性进行全面解释和分析，从而达到准确判定桩身缺陷程度及位置目的。

该检测方法具有快速、高效、测试成本低、适用于大面积桩身质量普查等优势。此法对检测人员专业素质要求较高，在桩身截面尺寸复杂多变的情况下判断难度较大。

2.3声波透射法检测技术

声波透射检测技术是基于声波传播理论和声波振动方程检测桩身完整性的方法。检测时通过预埋于桩身内声测管构成声波换能器移动通道，利用超声波检测仪脉冲发射探头（发射换能器）径向发射高频脉冲波穿过桩身混凝土到达接收探头（接收换能器）。超声脉冲波在混凝土中传播遇到波阻抗变化的缺陷（空洞、断裂、疏松、离析、夹层）界面时，脉冲波产生散射、绕射、透射或反射，能量、频率、波形特征发生变化，因此可建立混凝土质量与波形特征、声学参数间的定性关系。接收系统根据接收到的波形信号到达时间、能量衰减特征、声频、波幅、波形特征变化等参数，可以判断桩身缺陷的类型、分布状态、位置、程度、范围大小等情况。

声波透射检测技术优点是检测结果准确可靠，可定量分析出桩身缺陷大小和确切部位；应用的范围不受桩长、桩径限制，无检测盲区。其缺点是需预埋声测管，给施工造成不便，增加成本。

2.4高应变动力试桩法检测技术

高应变动力试桩法主要用于对桩基的抗压承载力和完整性进行检测与判定。在桩顶处通过锤击系统施加竖向瞬态冲击荷载，使桩与土产生的相对位移，桩身产生加速度与土阻力效应，便于充分发挥桩侧土阻力和桩端土阻力，同时在惯性力的作用下桩身内部将产生应力和变形，由安装在桩顶附近且对称分布于桩身两侧的加速度和应变传感器量测传递而来的桩土系统响应信号，通过实测力与速度时程曲线，利用波动理论计算与分析获得桩身阻抗和土阻力变化信息，以此来确定桩基的竖向抗压极限承载力以及桩身完整性。

同常规静载荷试验相比，此法具有较好的经济效益和时间效益。从检测结果的角度分析，高应变检测法兼具静载荷试验法的承载力确定与低应变法的桩身完整性测试两大检测功能。此法对基桩承载力的检测结果准确度劣于静载荷试验。

2.5孔内摄像检测技术

该技术是近些年发展起来的新技术。孔内摄像技术方法要求被检测的预应力桩或灌注桩上要具备平行桩身的竖向孔，采用高分辨率和高清晰度孔内摄像头伸入竖向孔内对桩身进行拍摄观察，结合现场观察情况对拍摄的照片逐帧观察，分析桩身的缺陷位置、形式及大小并判定桩身完整性。

孔内摄像检测不受地质条件、场地条件等因素的限制；效果直观，可对缺陷的位置和形式做出准确的测量和描述；不受长度限制。但该方法亦有局限性：只能看到桩内壁情况，无法检测焊缝情况；当距离摄像头稍远或孔内水体浑浊时，无法获取清晰图像，造成检测数据的不准确。

2.6钻芯法检测技术

钻芯法用于检测灌注桩的桩长、强度、沉渣厚度和完整性，判定或鉴别桩端持力层岩土性状。此法采用液压钻机对灌注桩从桩顶开始连续取样钻探，通过芯样砼的胶结情况来判定桩身砼的胶结情况，通过芯样的单轴抗压试验来确定桩身混凝土强度，通过桩底附近芯样确定灌注桩的沉渣厚度及入岩情况。

钻芯法检测有直观、实用的优势，一次完整钻芯检测即可完成对桩身质量多项参数获取。此法缺点：桩长较长或桩径较小时，钻头易偏出桩位，无法钻取至桩底；检测费用高，周期长。

结束语

万丈高楼平地起，桩基工程的质量直接决定了建筑工程质量，若桩基存在质量缺陷而未及时检测出来，将严重影响工程后续施工并留下重大安全隐患。因此保证桩基施工质量是建筑工程下部结构和地基基础分部工程质量的关键和要点。桩基工程的质量检测结果易受到施工环境、检测方法等因素影响，在实际应用时，检测人员应该充分考虑不利因素影响，选择合理的检测方法，采用一种或多种检测方法并用对桩基的质量进行准确、客观、科学地分析与评定。

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