桩基检测技术及其展望

【摘 要】桩基属于隐蔽工程，需要通过桩基检测来评价其施工质量。介绍了常用的桩基检测方法，分析了现有方法的应用范围及其优缺点，并分析了桩基检测技术的发展方向。

【关键词】桩基检测；检测方法；优缺点；发展展望

1 引言

桩基础能适应各种不同的地层，提高承载力，有效的减弱建筑物沉降，在工程建设中得到了越来越多的应用。由于高层建筑的兴起和工程地质条件的日趋复杂，桩基技术面临着新的挑战。桩基检测是桩基工程中不可缺少的环节，只有提高桩基检测工作的质量和检测评定结果的可靠性，才能确保桩基工作的质量安全。如何快速准确地检验工程桩的质量，是研究人员和工程技术人员面临的一个重要的研究课题。

2 常用桩基检测方法及其优缺点

常用的检测桩基完整性方法有：钻孔取芯法、低应变法、高应变法、超声波法等，不同检测方法特点不同，在实际应用中，需要根据检测的特点选择合适的检测方法，有时候甚至综合使用几种方法完成检测。

2.1 钻孔取芯法

钻孔取芯法可以了解灌注桩的完整性，查明桩底沉渣厚度以及桩端持力层的情况，是检验灌注桩混凝土强度的唯一可靠的方法，直观易判断。该法桩身完整性判定标准如下：

Ⅰ类：混凝土芯样连续、完整、表面光滑、胶结好、骨料分布均匀、呈长柱状，芯样侧面仅见少量气孔。Ⅱ类：混凝土芯样连续、完整、胶结较好、骨料分布基本均匀、呈柱状、断口基本吻合，芯样侧面局部见蜂窝麻面、沟槽。Ⅲ类：大部分混凝土芯样胶结较好，但有下列情况之一：芯样局部破碎且破碎长度不大于10cm；芯样骨料分布不均匀；芯样多呈短柱状或块状。Ⅳ类：钻进很困难；芯样任一段松散、夹泥或分层；芯样局部破碎且破碎长度大于10cm。

钻孔取芯法适用于直径不小于800mm混凝土灌注桩，对查明混凝土离析、疏松、夹泥、空洞比较有效，对局部缺陷和水平裂缝的判断不十分准确，宜与其它检测方法结合。

2.2 低应变反射波法

低应变反射波法基本原理是：在桩基的顶部施加激振信号产生应力波，应力波在沿桩身传播过程中，如遇到不连续界面和桩底界面时，会产生反射波，通过综合分析反射波的传播时间、幅值和波形特征，判断桩身的完整性及是否存在缺陷。低应变反射波法桩身完整性判定标准见表1：

低应变反射波法不需要预埋声测管，可以在不提高工程造价的前提下完成检测；现场检测工作量小，数据处理比较快捷，工作效率高，可快速发现基桩重大质量缺陷。

低应变反射波法只能根据变化的波阻抗情况来辨认扩径和缩颈，对于各种类型缺陷的性质、方位和程度不能准确分析；定量分析缺陷程度还在起步阶段，只能定性分析缺陷的程度；存在检测盲区，导致对缺陷的误判和漏判。

表1 低应变反射波法桩身完整性判定标准

类别 时域信号特征 幅频信号特征

Ⅰ类 2L/c时刻前无缺陷反射波；有桩底反射波 桩底谐振峰排列基本等间距，其相邻频差Δf≈c/2L

Ⅱ类 2L/c时刻前出现轻微缺陷反射波；有桩底反射波 桩底谐振峰相邻频差Δf≈c/2L，轻微缺陷谐振峰与桩底谐振峰间频差Δf ′>c/2L

Ⅲ类 有明显缺陷反射波，其他特征介于Ⅱ类和Ⅳ类之间

Ⅳ类 2L/c前出现严重缺陷反射波或周期性反射波，无桩底反射波；或波形低频大振幅衰减振动，无桩底反射波。 缺陷谐振峰排列基本等间距，相邻频差Δf ′>c/2L，无桩底谐振峰；或因桩身浅部严重缺陷只出现单一谐振峰，无桩底谐振峰

2.3 高应变反射波法

高应变反射波法：利用几十甚至几百牛的重锤锤击桩顶，同时在桩两侧距桩顶一段距离处对称安装力和速度传感器，测定重锤冲击作用下的力和速度信号。它作用在桩顶上的能量大，应力和应变水平接近或达到工程桩的应力应变水平，动荷载使桩克服土阻力产生贯入度，从而使桩土之间产生塑性位移，桩侧和桩尖阻力都得到一定程度的发挥。可以对单桩的承载力进行判断，也可以评价桩身的完整性。该方法所需激振的能量大，费用高，常用于桩基承载力的检测。

2.4 超声波法

超声波法指在砼灌注桩中预埋的声测管之间发射并接收超声波信号，通过实测超声波在砼介质中传播的声时、PSD、频率和波幅衰减等声学参数，来判定桩身完整性的检测方法，适用于直径不小于800mm的灌注桩的完整性检测。

超声波法是长大桩完整性检测的唯一最有效的方法；当桩身在不同截面位置有多处缺陷时，检测互不影响；判定桩身缺陷的准确性和可靠性高。但需要预埋声测管，增加了额外负担；且现场检测，数据处理工作量大，效率偏低。

3 桩基检测技术展望

对基桩检测情况的判定应综合各种条件、原因，在检测工作中，应利用多种方法验证检测，不断积累经验，提高检测水平，改善检测设备，为建设工程提供准确可靠的检测结果。桩基工程是地下隐蔽工程，给正确地检测、有效的验证带来较大的困难，桩身质量检测基本上仍处于定性阶段，完全定量化更需要一个艰苦长期研究过程。因此，有必要进行进一步的研究，以期更加完善桩身完整性检测方法。

参考文献：

[1]刘冀.桩基检测技术的综合应用[D].长沙：中南大学，2011.

[2]高红刚，解翔，董明华.低应变反射波法在桥梁桩基检测中的实例分析[J].工程地球物理学 报，2006（6）.

[3]张磊.超声波透射法与低应变反射波法在基桩检测中的对比研究[D].西安：长安大学，2012