低应变和单桩静载荷试验及钻芯法在基桩检测的应用

【摘 要】文章采用了低应变法和钻芯法综合检测钻孔灌注桩的质量以及单桩竖向静载荷试验确定单桩承载力，并对质量问题的出现原因进行讨论，提出了处理办法。

【关键词】基桩检测；反射波法；单桩竖向静载荷试验；钻芯法；措施

引言

在基础工程中，混凝土灌注桩由于施工进度快、经济效益好，能适应于各处复杂的地形地质条件和满足各种土工构筑物对基础承载力的需要，在实际施工中得到广泛应用。但由于桩基工程属隐蔽工程，施工过程的管理和监督较为困难。在地质情况复杂多变的情况下，单一检测方法难以满足工程需要，往往需要用两种或两种以上方法对桩身完整性进行检测，对实际情况进行综合分析判断。根据本工程的实际情况，按照《建筑基桩检测规范》（JGJ106一2003））的规定，最终采用了低应变法和单桩竖向抗压静载荷试验综合检测冲孔灌注桩的质量，并使用钻芯法对问题桩的质量加以验证。

1工程概况

某工程项目8#楼为小区高层住宅楼。拟建建筑设计为地下2层，地上26层，箱筏基础，剪力墙结构，±0.00相当于绝对标高30.50m，基础埋深4.50m。该楼采用钢筋混凝土冲孔灌注桩基础。设计钢筋混凝土灌注桩有效桩长26m，桩径1200mm，桩间距不等，单桩承载力特征值6500kN，桩端持力层为微风化灰岩，总桩数为265根。工程桩桩身混凝土强度等级C35。冲孔过程中采用泥浆护壁工艺，成桩后采用桩底桩侧后压浆技术进行处理。

2低应变动力检测

2.1低应变动测方法甚本理论

在基桩桩身完整性检测手段中，低应变反射波法应用最为广泛，最简单，最快速。但是低应变反射波法还存在着一定的局限性，如：在桩周土阻力、桩身阻抗有较大变化等情况下，采用低反射波法检测基桩的缺陷及位置时，缺陷及位置与实际存在相当大的误差。因此，运用其它的检测手段对低应变反射波法进行验证是必要的。

试验设备分两个系统：1激振系统与激振力锤，其作用是对桩施加冲击，使桩产生振动。2测量系统，其作用是测量桩顶的振动响应，主要由拾振器、电荷放大器、数据采集及处理部分组成。

2.2小应变检测结果分析

《建筑基桩检测规范》（JGJ106-2003）依据对桩身完整性的检测结果，按缺陷程度划分为I～IV类。工程实践也证明，作桩身完整性检测能够较可靠地发现一定深度范围内桩的质量问题。按桩身完整性情况对成桩分类，又便于发现问题，为设计考虑基础加固处理提供依据。

本工程低应变测试共抽检总桩数的30%，且每个承台下不少于一根。检测结果为；一根Ⅱ类桩（18号桩），一根Ⅲ类桩（39号桩，14.5m处存在明显缺陷），均出现在1号楼。其余检测桩的波形曲线均匀，频率高、衰减快，有桩底反射波，均属于I类桩。按照规程，当采用低应变法或超声法抽检所发现的Ⅲ、Ⅳ类桩之和小于抽检桩数的20%时，应按Ⅲ、Ⅳ类桩数的2倍扩大抽检。根据上述规定，在1号楼再抽取33、50号两根桩做低应变检测，结果33号桩为I类桩，50号桩为Ⅲ类桩（桩底明显缺陷）。针对50号桩再次扩大抽检低应变两根，结果均为I类桩。

3单 桩竖向抗压静载荷试验

3.1检测设备及方法

试验最大加载值为单桩承载力特征值2倍，取13000kN，加载分10级进行，采用快速维持荷载法，每小时加一级荷载，每级加载为要求最大试验荷载的1/10，第一级按2倍分级荷载加载，然后分5级卸载到零。压重平台提供的反力总和不应小于试验最大加载值的1.2倍。基准梁安置时，与试桩及压重平台支撑点之间的中心距离不小于4m，确保检测结果不受影响。

3.2单桩竖向载荷试验结果及分析

加载等级及静载试验所得桩顶中心沉降量S与荷载Q所绘制的关系曲线，由Q-s曲线可看出，检测各桩Q-s曲线均无明显比例界限，为缓变形曲线，各桩沉降量均很小。18、39、75、112、178号桩在加到最大荷载时，各桩均没有达到极限破坏，单桩竖向极限承载力仅取所施加的最大荷载，则可得单桩竖向极限承载力≥13000kN。所测各桩单桩竖向极限承载力从回弹曲线看，回弹均较大，这表明试桩主要处于弹性工作状态，桩侧摩阻力及桩端阻力均没有充分发挥作用。也可由此判断，最大加载量小于单桩竖向极限承载力，把最大加载量定为单桩竖向极限承载力是偏于安全的。而50号桩在加载到第七级时，总沉降量为48.45mm，超过最大沉降量允许值（40mm），终止试验。该桩极限承载力为7800kN，承载力特征值为3900kN，未满足设计要求。另外在50号桩旁边选取两根未做过低应变的桩作扩大抽检，结果均满足设计要求。

4钻芯法检测

钻孔抽芯检测目的是检测桩身砼质量、桩身砼强度是否满足设计要求；桩底沉渣是否符合设计及施工验收规范要求；持力层是否符合要求；施工记录桩长是否属实。针对小应变为Ⅲ类桩的39和50号桩，根据规范要求，决定每桩各钻两个孔进行抽芯检测。本次钻孔抽芯检测设备采用衡阳探矿厂生产的XY-150型油压钻机，101mm单动双管金刚石钻具。抽芯结果显示；39号桩：抽芯桩长19.1m，15m-15.1m有蜂窝。桩底无厚沉渣，抽取砼芯样抗压强度代表值为39.5MPa，持力层为完整微风化灰岩，岩石饱和单轴抗压强度为71MPa，符合设计要求。50号桩：抽芯桩长17.1m，桩底有150mm厚沉渣，抽取砼芯样抗压强度代表值为37.5MPa，持力层为完整微风化灰岩，岩石饱和单轴抗压强度为63MPa，沉渣厚度不符合设计要求。

5结论

根据检测结果，经分析可以作出如下结论：低应变反射波法检测与钻孔抽芯法检测结果对比，证明了低应变反射波法检测明显缺陷及其位置有较高的准确性，此次低应变检测达到了检测桩身缺陷及位置，判定桩身完整性类别，为静载检测提供依据的目的。《建筑基桩检测规范》（JGJ106一2003）规定增加了单位工程中桩基低应变反射波法检测的数量，特别是当发现Ⅲ类Ⅳ类桩后，进一步规定了扩大检测数量，本例中查出了有严重质量隐患的50号桩。该规定具有合理性。导致桩基静载检测不合格的原因很多，文中提到的桩底沉渣超标只是众多原因之一。要找出真正的原因对症下药，必需进一步通过检测手段验证。该例通过抽芯方法验证，事实证明是正确的。

通过分析低应变反射波法和钻芯法两种方法对桩身质量的检测，并介绍其在工程实例中的应用，笔者认为低应变反射波法具有简便、快速有效等优点，可作为一种普查手段；钻芯法可根据小应变检测结果对有疑问的桩进行抽查，从而对疑问桩进行准确判断。这两种方法具有平行性和互补性，综合这两种方法可对桩身质量有一个较准确的判断。同时，通过对问题桩进行单桩竖向抗压静载荷试验，也为设计合理处理问题桩提供了科学依据。

参考文献：

[1]建筑基桩检测技术规范JGJ106-2003；

[2]建筑桩基技术规范JGJ94-2008；