桩基低应变法检测要求及常见案例分析

【摘要】文章根据工程检测实际提出桩基低应变法从信号采集到判定过程中的检测要求， 并通过检测工作中的一些实例， 总结灌注桩、预应力管桩低应变波法检测过程中的常见问题，并进行桩身完整性的分析。

【关键词】低应变法；检测要求；案例分析

中图分类号：U655.55+2 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2013）03-（页码）-页数

1.引言

随着社会经济的迅速发展，高层建筑物、深基坑工程的项目日益增多。为满足工程建设的需要，大直径灌注桩、预应力管桩在地基处理中已广泛使用。但灌注桩出现缩颈、断裂、夹泥、离析，预应力管桩出现桩断裂、错位、对接部位脱焊等质量通病不容忽视。为确保桩基工程的施工质量，根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）和《建筑地基基础检测规程》（DGJ32/TJ 142-2012）的低应变法有关检测要求，进行桩身完整性的检测，并及时反馈检测结果给质量监督机构、建设单位、设计单位、施工单位，以对桩身质量问题采取补救措施，可以有效的减少工程地基基础质量事故的发生，确保建筑物上部结构的施工质量及安全。

2 桩基低应变检测的要求

2.1 低应变法检测抽样数量要求

根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）规定：（1）柱下三桩或三桩以下的承台抽检桩数不得少于1根；（2）设计等级为甲级，或地质条件复杂、成桩质量可靠性较低的灌注桩，抽检数量不应少于总桩数的30%，且不得少于20根；其他桩基工程的抽检数量不应少于总桩数的20%，且不得少于10根；（3）对于地下水位以上且终孔后桩端持力层已通过核验的人工挖孔桩，以及单节混凝土预制桩，抽检数量可适当减少，但不应少于总桩数的10%，且不应少于10根。

根据《建筑地基基础检测规程》（DGJ32/TJ142-2012）规定：（1）混凝土灌注桩桩身完整性采用低应变法，抽检数量不应少于同条件下的总桩数的50%，且不得少于20根，每个承台抽检桩数不得少于1根；对柱下四桩或四桩以上的承台工程，抽检数量还不应少于相应桩数的50%。对地基基础设计等级为甲级和地质条件较为复杂的乙级桩基工程，应适当增加抽检比例。（2）预制桩桩身完整性采用低应变法，抽检数量不应少于同条件下的总桩数的30%，且不得少于20根，每个承台抽检桩数不得少于1根；对柱下四桩或四桩以上的承台工程，抽检数量还不应少于相应桩数的30%。

2.2 低应变法检测受检桩的条件要求

灌注桩低应变检测前，首先应将受检桩头破至设计标高，保证受检桩混凝土强度达到设计强度的70%，且不小于15MPa。桩顶面需平整、密实、干净、无积水，要凿去桩头表面浮浆、松散部位，并露出混凝土表面，妨碍测试的桩顶外露钢筋应割掉，保证桩顶与桩轴线基本垂直；预应力管桩低应变检测前，如果桩头法兰盘与桩身混凝土之间结合紧密，不必处理，否则应将桩头锯平、清洁干净。

2.3 低应变法检测现场的资料要求

为保证低应变检测的准确性和规范性，检测现场需提供有桩号的桩位平面图，当桩基质量出现质量问题避免因桩号的不准确性而影响桩基工程的加固效果；需提供准确的桩长施工记录、桩身混凝土设计强度及工程地勘报告，以准确的对桩身的完整性进行定性分析、判断。

2.4低应变测试参数的设定要求

设定桩长应为桩顶测点至桩底的施工桩长，设定桩身截面积应为施工截面积； 时域信号记录的时间段长度应在2L/c 时刻后延续不少于5ms ；桩身波速可根据本地区同类型桩的测试值设定；采样时间间隔或采样频率应根据桩长、桩身波速合理选择，时域信号采样点数不宜少于1024 点；传感器的设定值需按计量检定结果设定。

2.5低应变信号采集时测量传感器安装和激振操作要求

低应变信号采集时，传感器安装应与桩顶面垂直，保证传感器与桩顶耦合粘结牢固；选择合适的激振力锤，宜用宽脉冲、低频获取桩底或桩身下部缺陷反射信号，宜用窄脉冲、高频获取桩身上部缺陷反射信号；钻孔灌注桩的激振点位置宜选择在桩中心，传感器安装在距桩中心2/3 半径处；预应力管桩的激振点与测量传感器安装在同一平面，且与桩中心连线形成的夹角宜为90°，激振点和测量传感器安装位置宜为桩壁厚的1/2 处。（激振点和测量传感器安装示意图详见图1）

2.6低应变检测波速设定要求

反射波法检测桩身质量时，混凝土强度等级超高，波速越大。同一混凝土强度等级，波速也会有一定范围的波动，波速与混凝土强度等级间的对应关系如下：C25（波速3300～3800m/s）、C30（波速3600～4000m/s）、C35（波速3800～4300m/s）、C40及以上（波速3900～4400m/s）。通常波速根据本地区相同桩型及成桩工艺的实测值，并结合桩身混凝土强度等级及骨料品种综合设定。

2.7低应变桩身完整性判定要求

桩身完整性检测目的是了解桩身质量，为判断桩基能否承受设计承载力提供依据。由于低应变检测获取信息不能对缺陷作定量判断，故要求低应变检测时，需结合缺陷出现的深度、测试信号衰减特性以及设计桩型、成桩工艺、地质条件、施工情况综合分析、判定桩身完整性。具体为：Ⅰ类桩：桩身完整； Ⅱ类桩：桩身有轻微缺陷，不会影响桩身结构承载力的正常发挥；Ⅲ类桩：桩身有明显缺陷，对桩身结构承载力有影响；Ⅳ类桩：桩身存在严重缺陷，严重影响承载力。

2.8低应变检测报告要求

根据CNAS在桩基检测的评审要求，低应变检测报告应涵盖建设、勘察、设计、监理、施工单位五大主体单位名称；涵盖基础、上部结构型式、设计要求、检测目的，检测数量、工程概况、地质条件描述、受检桩的桩号、桩位、相关施工记录、检测设备及检测过程描述；检测报告并要准确提供受检桩的检测数据，实测与计算分析曲线、汇总成果及桩身完整性检测结论。

3.低应变检测案例分析

3.1低应变无法检测桩型分析

当低应变信号采集时复杂、无规律，桩身设计桩身截面多变、渐变的混凝土灌注桩、弯曲的钻孔灌注桩、桩身缺陷很小及桩底存在沉渣较厚的钻孔灌注桩，无法采用低应变法进行检测。（具体无法检测桩型详见图2）

当存有以上情况时，宜采用桩身取芯、超声波相结合法对桩身完整性综合分析、判别。

3.2桩长偏短案例

某工程采用人工挖孔灌注桩，设计桩长为9.50m，设计混凝土强度为C35，桩底部分设计剖面为扩径，扩径深度为1.0m。信号采集如图3所示，取极限波速4300m/s，约7.0m处有一个与入射波反向波，为扩径部分，约8.0m处有一个与入射波同向波，为桩底反射波。桩底部分施工与设计剖面图相符，故此桩比设计桩长短约1.5m，但因低应变法为定性分析，故判该桩为Ⅲ类桩。如进行桩身混凝土钻芯复检，当钻芯桩长为8.0m 时，根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）表7.6.4，可判定该桩为Ⅳ类桩。

3.3钻孔灌注桩身浅部混凝土强度不足

某工程采用钻孔灌注桩，设计桩长为45.40m，设计混凝土强度为C35，施工结束28d后进行桩身混凝土试压块强度检测，已达设计强度时，进行低应变检测。信号采集如图4（a）所示，波形在整体上呈大波浪形式，波形振荡，幅值大，延续时间较长，据此信号桩身的完整性无法判别。查看桩头，由于钻孔灌注桩混凝土浇筑时桩身浅部混凝土漏振，导致混凝土强度不足，故要求将桩身浅部混凝土强度不密实混凝土凿去后检测，信号采集如图4（b）所示，故可判定该桩为Ⅰ类桩。

3.4钻孔灌注桩身浅部缺陷

某工程采用钻孔灌注桩，设计桩长为44.60m，设计混凝土强度为C35，信号采集如图5所示，检测到桩顶浅部存有明显缺陷，但低应变采集浅部时存有盲区，再浅的缺陷不能定量推测，因桩身浅部缺陷的危害较大，故判定该桩为Ⅲ类桩。需对缺陷位置进行开挖验证，并对桩身浅部缺陷进行加固处理。

3.5钻孔灌注桩扩径

某工程采用钻孔灌注桩，设计桩长为12.0m，设计混凝土强度为C40，信号采集如图6所示，查看工程地勘报告，距桩顶4.0m处为淤质土层，此桩在松软土层施工时，发生扩颈现象，扩径后桩身截面积增加，出现一个与入射波相位相反的波，之后出现一个与入射波相位同向的波，同向处不应判定为缺陷，而是在4.0m处桩径后渐缩至原设计桩径时的体现。根据《建筑地基基础检测规程》（DGJ32/TJ 142-2012）表15.4.3规定，对灌注桩中出现对设计条件有利的扩径，不应判定为缺陷，故可判定该桩为Ⅰ类桩。

3.6预应力管桩桩身浅部缺陷

某工程采用预应力管桩，设计桩长为28.0m，设计混凝土强度为C80，信号采集如图7所示，检测到桩身浅部存有明显缺陷，故可判定该桩为Ⅲ类桩。对桩身浅部进行开挖分析、验证，缘由为该桩打入时遇坚硬土层，导致桩身浅部混凝土压爆。

3.7预应力管桩接缝处轻微缺陷

某工程采用预应力管桩，设计桩长为33.0m，设计混凝土强度为C80，此桩为三节桩焊接合成，根据桩施工记录，桩长配型为8m（上） +12m（中）+13m（下），信号采集如图8所示，分析该桩，因焊接处漏焊、虚焊，造成桩身接头处轻微缺陷，故可判定该桩为Ⅱ类桩。

3.8预应力管桩接缝处严重缺陷或断裂

某工程采用预应力管桩，设计桩长为33.0m，设计混凝土强度为C80，此桩为三节桩焊接合成，根据桩施工记录，桩长配型为8m（上） +12m（中）+13m（下），信号采集如图9所示，分析该桩因桩身焊接处脱焊或虚焊、漏焊，当桩体打入时或土方开挖过程中，受周边土体的侧向挤压，导致桩身接头处断裂，出现严重缺陷，故可判定该桩为Ⅳ类桩。检测此类型桩，需根据设计单位要求对桩身进行加固处理。

4.结束语

低应变检测，由于其检测便捷、效率高已广泛采用，在低应变检测中，我们需严格按低应变检测要求，结合设计桩型、成桩工艺、地质条件综合对桩身完整性分析、判定，不放过任何桩身缺陷。还需协助施工单位分析缺陷产生的原因，要求其改进施工工艺，避免同类型缺陷反复发生，以确保桩基工程的施工质量。