浅谈桩基工程检测技术

摘要：本文简要介绍了一些桩基施工检测方法，并主要介绍了检测方法的基本原理及影响基桩质量检测波形的因素，运用常见检测方法检测的施工质量，具有检测速度快、费用低、便于全面普查桩的质量、判别桩的完整性和质量缺陷，是一种值得推广的方法。

关键词：桩基工程，检测，技术

中图分类号： TU473.1 文献标识码： A 文章编号：

一、工程概况

某市环城高速公路项目桥梁基础均采用用钻孔灌注桩，具体工程量如下：

桩号ZH-1：桩径1200mm，桩长29m，设计单桩承载力特征值：2600KN，桩数87根；

桩号ZH-2：桩径1300mm，桩长20m，设计单桩承载力特征值：1800KN，桩数85根；

桩号ZH-2a：桩径1400mm，桩长18.1m，设计单桩承载力特征值：1800KN，桩数6根；

桩号ZH-3：桩径1500mm，桩长20m，设计单桩承载力特征值：1300KN，桩数20根。 桩端需进入持力层为第5层细砂层，桩身混凝土强度等级为C30，桩身混凝土浇注前，孔底沉渣厚度不应小于50mm。

二、检测目的、工作量及执行标准

1.检测目的

1.1成孔质量检测：检测钻孔灌注桩孔径、孔深、垂直度及沉渣厚度是否满足规范要求。

1.2低应变动力检测：检测桩身完整性，判断桩身的缺陷程度及位置并判定桩身完整性类别。

1.3工程桩静载荷试验及高应变动力检测：判定钻孔灌注桩单桩竖向抗压极限承载力是否满足设计要求。

2.工作量

根据相关规范内容确定检测数量如下：

桩号ZH-1：成孔质量检测18孔，静载荷试验3组，高应变动力检测5根，低应变动力检测：三桩承台7根、其它桩13根；

桩号ZH-2：成孔质量检测17孔，静载荷试验3组，高应变动力检测5根，低应变动力检测：两桩承台8根、三桩承台7根、其它桩10根；

桩号ZH-2a：静载荷试验2组，高应变动力检测5根，低应变动力检测6根；

桩号ZH-3：成孔质量检测4孔，静载荷试验2组，高应变动力检测5根，低应变动力检测：单桩承台20根；

总计：成孔质量检测39孔，静载荷试验10组，高应变动力检测20根，低应变动力检测71根。

三、成孔质量检测方法

基桩成孔质量检测采用的仪器设备主要有JJC-1A型孔径仪、JNC-1型沉渣测定仪、JJX-3A型孔径测斜仪、深度记录仪（充电脉冲发生器）、电动绞车、孔口滑轮等组成。

（1）孔径仪工作原理

现场测试前，首先将“现场刻度器”套在孔径仪四根测量腿上进行现场校正，然后进行现场测量。收紧孔径仪的测量腿，套上开腿盒并下放到井孔中，开动绞车，下放孔径仪直至孔底；将四根测量腿打开，使测量腿端部完全贴住孔壁，上提孔径仪，孔径变化时测量腿张开的角度就随之改变，由凸轮相连的活动杆就会随着升降，从而改变了电路中的电阻值，电参数的变化与孔径的关系在事先的标定中已建立，随着孔口电缆的连续提升，由自动记录仪记录不同深度的孔径值，得出一条连续的孔径曲线，显示出孔径在整个钻孔深度范围内的连续变化。其测试精度在±15mm以内，且测试不受孔内介质条件限制。

（2）沉渣测定仪工作原理

利用绞车将带有特制微电极系的探头在距孔底一定调度处使其自由下落，在重力的作用下，插入孔底原状土层中；然后开动绞车慢慢提升探头，通过自动记录仪记录探头由原状土到孔底沉渣再到孔内循环液的视电阻率变化曲线，通过分析曲线变化牲，测量出孔底沉渣厚度。

（3）测斜仪工作原理

孔斜仪中的顶角指示器，安装在一个转轴倾斜时，悬锤线在方框上的电阻丝上滑动，，由于与电阻丝接触的位置不同而产生不同的电阻值，反应顶角大小，确定相应孔段的垂直度。

四、静载荷试验方法（锚桩法）

单桩静载荷试验是在桩顶向试验桩逐级施加荷载，观测并记录其沉降量，直至试桩破坏或达到设计要求的终止荷载，绘制Q～s与s～lgt曲线，然后对曲线形态进行分析，确定出单桩竖向抗压极限承载力。加载的计量装置在试验前应通过国家指定的计量单位进行标定。

（1）加载分级

共分9级加荷，第一级加载到960kN，以后每级以480kN压力递增，终止荷载为4800kN。

（2）沉降观测

根据有关要求，试桩桩顶的沉降观测在每级加载后按第5.10.15min各测读一次，以后每隔15min测读一次，累计1h后每隔30分钟测读一次。

（3）沉降相对稳定标准

每小时的沉降不超过0.1mm，并连续出现两次，认为已达到相对标准，可加下一级荷载。

（4）终止加载条件

当出现下列情况之一时，即可终止加载：

①在某级荷载作用下，桩顶沉降量为前一级荷载作用下沉降量的5倍；

②当Q-s曲线上明显有可判定极限承载力的陡降段，且桩顶总沉降量超过40mm时；

③在某级荷载作用下，桩顶沉降量为前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24小时的桩顶沉降尚未达到相对稳定时；

④当Q-s曲线呈缓变形时，且桩顶总沉降量超过60mm时；

⑤加载已达设计要求值。

（5）卸载

试验过程中，当试桩出现前述终止加载条件中的任意一情况时便可终止加载，并对其进行卸载。同加载过程一样，卸载也分级进行，每级卸载值为加载分级值两倍，每级荷载维持1小时，按第15、15、30min测读桩的回弹量后即可进行下一级卸载。最后一级卸载后维持3小时，测读时间为第15、15mini，以后每隔30min测读一次，即可结束该试桩的静力载荷试验。

五、高应变动力检测方法

5.1动测原理

高应变试桩法是用重锤冲击桩顶使桩周土产生塑性变形，实测桩顶力和速度时程曲线，通过波动理论分析计算单桩的极限承载力和桩的完整性。桩为一维为均质弹性体，可包含有裂隙、阻抗变化和截面变化等缺陷，信号沿桩身传播可发衰减。

高应变动力检测曲线拟合法是将桩和土化为一系列的单元，以实测的一条曲线为边界条件，利用特征线上的相容关系在预先输入桩土模型各参数的前提下，逐单元求解界面处的状态量，当计算得到的测点处状态量之一与实测的另一条曲线重合较好时，说明预先输入的桩土模型参数接近实际；曲线拟合法能求得许多桩土参数，包括各土层的摩～阻分布，根据拟合好的参数可模拟静载试验，分析桩的变形特性。估计桩侧与桩端土阻力分布，模拟静荷试验的Q-s曲线等。

5.2试验方法

5.2.1锤击装置及激发方式

锤重应大于预估单桩极限承载力的1%。采用自由落锤，尽量重锤低击。检测时宜实测每一锤击力作用下桩的贯入度，为使桩周土产生塑性变形，单击贯入度宜为2～6mm。检测时用吊车将锤吊起，用脱钩器使锤自由式下落，冲击桩顶，用安装在桩下两侧的两对应变计和加速度计拾取桩在冲击力的作用下的反映信号，用FDP204PS动测仪记录分析。

5.2.2传感器安装

在桩顶下桩侧表面分别对称安装加速度传感器和应变式力传感器两对，直接测量桩身测点处的响应和应变，并将应变换算成冲击力。按规范要求，传感器分别对称安装在距桩顶2D的桩侧表面处（D为桩的直径），应变传感器的中心和加速度传感器中心应位于同一水平线上，两者之间的水平距离不宜大于8cm。

从成桩到开始试验时间歇时间一般应控制在28天。考虑工期等因素时，可在桩身强度到设计要求的前提下（通过混凝土试块抗压强度试验结果及低应变动测结果判定），根据土层因素适当调整间歇时间。

六、低应变动力检测方法

6.1动测原理

在桩身顶部进行竖向激振，弹性波沿着桩身向下传播，当桩身存在明显波阴差阻异的界面（如桩身面的变化、桩端等部位）时，在该处的将发生反射波，经接收大、滤波和数据处理，可识别来自桩身不同部位的反射信号，以判断桩身完整性并据此计算桩身波速。

6.2测试方法

在桩顶放置加速传感器，接收锤过程中产生的加速信号，通过信号接收处理系统放大A/D转换，变成数字信号付给微机，信号经过计算机处理以后，判断每根桩的桩身完整性（包括失陷类型和失陷位置）。

传感器采用的是加速传感器，粘结时采用高浓度黄油，粘结层可能薄。传感器安装点在距桩的中心约2/3半径处，安装时应与桩顶面垂直。桩身完整性按表2判定：

桩身完整性表判定一览表

6.3仪器设备

检测仪器采用美国PDL公司生产的P.I.T桩身完整性动侧仪。

七、结束语

通过以上各种检测方法及措施，不仅让我们掌握桩基检测的基本原理，同时针对现场桩基检测时出现各种异常情况，能作出更为准确的判断，从而为桩基工程质量提供可靠数据参数。

参考文献

1、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ/T F50-2011）

2、《地基基础设计规范》GB50007-200

3、《桩基技术规范》JGJ94-2008

4、《桩基检测技术规范》JGJ106-2003/J256-2003