关于桩基检测的探讨

摘要：桩基础是建筑工程重要的基础形式之一，目前桩基检测的方法很多，本文对应用较为广泛的检测方法进行了一个比较全面的综述：包括桩基分类、检测方法及桩基检测技术的应用。

关键词：桩基检测、技术、应用

前言：

桩基础是现代建筑中应用较普遍的一种地基处理技术。但桩基础施工存在隐蔽性高、施工地质复杂、施工机械性能不稳定、人员素质良莠不齐等因素，影响桩基工程的质量。桩基质量不仅关系到建筑物的成败，更关系到人民群众的生命财产安全，所以国家强制规定桩基础必须进行桩基检测。

1 桩基分类及检侧方法

1.1桩基分类

桩基工程是一个系统工程，其分类繁多。按承载机理分为端承桩、摩擦桩、摩擦端承桩和端承摩擦桩；按成桩方法分为预制桩和灌注桩，预制桩还可分为打入桩与静力压入桩等。灌注桩依成孔方法还可分为冲孔、钻孔、挖孔灌注桩；按桩身材料可分为钢桩、混凝土桩、木桩、粉喷桩、石灰桩、砂桩、碎石桩、复合桩等；按桩的横截面形状可分为实心的圆桩、方桩，空心的圆桩、方桩，矩形桩与异状桩等等。总之桩的类型繁多。

1.2桩基检测方法

桩基检测方法分为静载荷试验和动力测桩两大类，还有抽芯法和静力、动力触探以及埋设传感器法等辅助类方法。

1.2.1 桩基的检测

（1）桩身结构完整性检测；

（2）竖向或横向承载力检测，包括单桩及群桩承载力检测；

（3）桩端持力层承载力及变形性状的检测；

（4）考虑桩同作用或复合地基中桩土荷载分担比的检测，桩体及土体应力-应变的检测；

（5）特殊条件下或事故处理中的其它检测。

1.2.2桩基按检测时间可分为

（1）为设计提供依据的先期检测；

（2）施工阶段的施工检测；

（3）施工完毕后的验收检测；

（4）施工阶段或使用阶段的鉴定检测。

1.2.3检测方法与讨论

国内已有桩基检测方法几十种，主要检测桩基承载力和桩身完整性。其中静载荷法、反射波法、声波透射法、实测曲线拟合法和基桩钻芯法，因其可靠性高和操作简便，逐渐得到了各方认可，并制定了相应的规程，在工程中广泛应用。

（1）静载荷法

静载荷法用于检测桩基承载力。静载荷法包括桩基竖向和水平承载力检测，工程中多用到竖向静载荷试验。静载荷法显著的优点是其受力条件比较接近桩基础的实际受力状况。由于该方法结果直观、可靠性高，因此检测结果可以作为设计依据。试验装置由反力系统、加载系统和位移监测系统组成。通过施加荷载量测各级荷载及其对应的沉降变形。根据荷载～沉降曲线、沉降～沉降随时间变化特征确定单桩承载力，但检测费用较高、周期较长，故多在重要工程或对桩基有特殊要求的工程中应用。

（2）反射波法

反射波法源于应力波理论，基本原理是在桩顶进行竖向激振，弹性波沿着桩身向下传播，在桩身存在明显波阻抗变化界面（如桩底、断桩、严重离析等部位或桩身截面积变化如缩径或扩径等部位）将产生反射波。经接收、放大滤波和数据处理，可识别来自桩身不同部位的反射信息。据此计算桩身波速、判断桩身完整性类别。

（3）声波透射法

声波透射法用于检测桩身混凝土质量。声波透射法测试是弹性波测试方法的一种，其理论基础建立在固体介质中弹性波的传播理论上，以人工激振的方法向混凝土介质发射声波，在一定的空间距离上接收经介质物理物性调制的声波，通过观测和分析声波在混凝土介质中的传播速度、振幅、频率等声学参数的变化及波形来分析桩身混凝上的连续性及断层、夹砂、蜂窝等缺陷的大小、位置。对桩基缺陷和完整性进行判别及分析。

(4)实测曲线拟合法

高应变动力法测试技术于上世纪80年代引入我国，90年代初国内类似的仪器和计算软件也相继面世。近几年随着国内高层建筑数量的增多，该技术得到了广泛的应用和发展。它是通过在桩顶量测被激发的阻力产生的应力波和速度波，来确定承载力的。目前工程界应用最广泛的高应变动力试桩法是阻尼系数法 (CASE)法和曲线拟合法(CAPWAP)法。CASE法简单快捷，可作现场实时分析，但其准确性受阻尼系数JC值的影响较大，因此与动静对比的数量和测试人员的经验素质有密切关系。CAPWAP法则通过理论计算曲线与实测曲线相互拟合对桩土关系进行分析，在各参数合理的条件下，两曲线吻合程度越高，说明结果越接近于实际情况，也就越能反映基桩承载力的准确值。

在桩基检测中，除采用常规检测方法外，还可用地质雷达探测方法，地质雷达是目前精度较高的物探仪器，并以图像方式显示探测成果。它的探测原理是根据不同的地下介质的电性差异，影响电磁波的传播速度。地质雷达通过发射天线以宽频带短脉冲的形式发射高频电磁波束，电磁波在地下传播的过程中，遇到介质差异时，就会产生反射波，由接收天线接收并送回主机。通过分析反射波信号的旅行时间及波形，即可了解地下介质的分布，达到探测的目的。

对于桩基有缺陷的部位 可采用CT 成像的检测方法不仅可以较准确地确定缺陷的尺寸及空间分布，而且大大减少了室内计算的工作量。

2 桩基检测技术的应用

2.1一般工程

对于建筑安全等级二级以下和对桩基工程无特殊要求的工程，可在基桩施工结束后采用反射波法检测桩身混凝土质量和实测曲线拟合法检测基桩承载力。由于反射波法受到施工条件和地质情况的影响会造成误判，但实测曲线拟合法可消除这些影响，两种方法可相互补充保证工程检测质量。

2.2高层建筑

高层建筑可根据安全等级及工程技术要求，分为两种性质的检测；提供设计参数和检测施工质量。提供设计参数的试验根据设计要求采用静载荷试验，压至基桩破坏，提供基桩承载力和相关参数。检验施工质量可在工程桩上进行静载荷试验和实测曲线拟合法检验单桩承载力，用反射波法或声波透射法进行桩身完整性检测。

2.3桥梁工程

由于桥梁桩基较为分散，地质情况差别较大，采用静载荷法获得结果缺少代表性，且检测费用较高，所以较少采用。桥梁工程的桩基检测主要采用声波透射法、反射波法和基桩钻芯法。声波透射法检测精度高，但需预先埋入声测，管检测成本也较高。反射波法检测快捷、简便对施工无影响，精度也能满足工程要求。在实际工程中对于大直径桩（大于0.8m或对桩基工程有特殊要求的桩(单桩单柱或两桩一柱)可采用声波透射法，其它基桩采用反射波法，也可采用两种方法的结合。基桩钻芯法直观、可靠，可检测桩身混凝土完整性、混凝土强度，其优越性在于可校验桩端持力层及沉渣厚度。

3 桩基检测方法的适用性及局限性

（1）静荷载试验法和基桩钻芯法可靠、直观，是桩基检测的常用方法，但因费时、费力、费用高、场地要求高等因素而受到许多限制。静载荷试验是验证和检验桩基承载力最基本、准确率最高的手段，原则上每个工程均应采用。同时，静载荷试验与高、低应变结合，可有效地提高检测的覆盖面。桩基钻芯检测法虽具有独特的技术优势，但也存在局限性，检测过程中应将钻芯法与其他方法相结合，互相补充，如实确认。

（2）低应变检测法的优点是设备简单、检测速度快、费用低廉、可以大面积概率普查检测，采用低应变检测法检测桩身完整性，以应力波检测和分析为特点的反射波动已经成为主导的方法，信号分析以时域分析为主。把检测得到的时域数据转换到频域后进行分析，已成为一种普遍采用的辅助方法。但其缺点是对竖向裂缝不敏感、对桩截面渐变、多变的桩较难进行分析、精度较差、较难检测出缺陷类型、无法测得桩底沉渣的厚度。

（3）实测曲线拟合法是目前国内外广泛应用的桩基检测技术。它能比较准确地测定单桩极限承载力和判断桩身结构的完整性。但高应变检测法的准确性受桩身性质、测试仪器、测试条件、测试人员业务素质等许多因素的影响。

4 结束语

桩基施工质量关系到整个建筑物的工程质量， 桩基检测既不同于常规的建筑材料试验， 又不同于普通的建筑结构检测。桩基作为目前工程建设中大量采用的深基础形式，是涉及结构安全的重要组成部分，它取决于勘察、设计、施工等多方面因素，稍有不慎，就可能造成质量事故。因此，不断提高桩基检测的质量水平，不断强化对桩基检测队伍的管理，具有重要意义。