试论建筑桩基检测技术

陈观勇

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摘要：近年来，桩基在建筑、桥梁等建设工程中得到广泛应用。桩基是各种建筑物的基础形式之一，属于隐蔽工程，起着将结构上部荷载传递到较深和较好地层中的作用，是构筑物的重要组成部分，对工程结构质量和安全起着相当重要的作用。它是建筑物的基础，一旦基础失稳，势必造成整体建筑物破坏。因此，必须加强对桩基工程的检测，避免造成整体建筑物破坏，最大限度保障人民生命财产安全。

关键词：桩基工程；桩基检测技术；现状

一、桩基工程检测的现状

1.1检测单位的硬件设备参差不齐在技术装备上，有的单位静载试验的装备能力已达3000多吨，低应变和高应变均采用进口先进设备；而有些较差的单位，甚至连计量器都不能进行定期标定。

1.2检测的市场行为不规范

由于检测市场不规范、片面压价，一些单位在检测工程中，现场数据采集不认真，数据资料处理草率，甚至冒用检测人员或技术负责人签名；有个别单位还出现出卖资质或与不具备检测能力的单位、个人联营，或将盖好章的空白检测报告交给无资质方使用的现象；一些地区搞地方保护主义，垄断经营，阻止外地检测队伍的进入，妨碍了技术进步和检测质量。

1.3检测成果不够精确

一是应反映或引用的资料不全，数据不准，结论简单或结论含糊。二是静载试验的内容与执行的规范不符，原始记录潦草且涂改严重，观测时间不充分，基准梁安置不标准，长度不够，Q-S曲线、S-Lgt曲线采用手工绘制，误差大，极限承载力标准值、基本值判断不准。三是低应变检测采集的曲线一致性差、有的注意锤重、落距的选择，锤击力不够，分析时选用的参数不合理或过于简单、不全。四是一些单位没有编制相关的检测方案或检测方案过于简单、不能对整个检测过程起到指导作用。

二、常用的桩基检测技术

（一）桩的承载力的检测

2.1静载实验方法

桩基的静载试验就是在桩顶施加荷载，分析在其施加过程中桩土间的作用，最后再去测量P?S曲线的性质，从而判断桩基的承载能力及其施工质量。

目前的静载实验法主要采用地锚法、锚桩法、堆载联合法和平台法等。在动态检测技术还未发展成熟前，静载检测法仍是桩基检测最准确，最基本的方法之一，尚不能代替。因此，对静载试验应该更加重视，如何不断的改进静载试验的检测分析方法，提高其准确性，成为每一位工作者最为关注的课题。

近来，国内外学者成功研究出一种新的静载实验法。主要装置是一种经过特别设计的千斤顶荷载箱，在实验的过程中，将其安装在桩底或桩身的任一截面处。在实验时，其只有传统方法中一半的加荷量，能够直接测出桩端和桩侧的阻力。

2.2高应变动测法

高应变动测法的基本方法是利用重锤打击桩顶，导致桩产生自上而下传播的高能量应力波，使桩身各截面产生运动，从而激发桩周的土阻力，土阻力对桩周的反作用，在桩内形成向上传播的压缩波和向下传播的拉伸波。通过在离桩顶约2倍桩径的桩身处实测的力曲线和加速度曲线，经应力波理论分析得到桩土体系的有关参数，揭示桩土体系在接近极限阶段时的工作性能，分析桩身质量，确定桩的极限承载力，还可对桩身完整性做出准确评价。

（二）桩的完整性检测

1.超声波透射法

超声波透射法检测桩身结构完整性的基本原理是：由超声脉冲发射源在砼内激发高频弹性脉冲波，并用高精度的接收系统记录该脉冲波在砼内传播过程中表现的波动特性；当砼内存在不连续或破损界面时，缺陷面形成波阻抗界面，波到达该界面时，产生波的透射和反射，使接收到的透射波能量明显降低；当砼内存在松散、蜂窝、孔洞等严重缺陷时，将产生波的散射和绕射；根据波的初至到达时间和波的能量衰减特性、频率变化及波形畸变程度等特征，可以获得测区范围内砼的密实度参数。检测记录不同侧面、不同高度上的超声波动特征，经过处理分析就能判别测区内部存在缺陷的性质、大小及空间位置。

声测管是探头运动的通道。在实际检测中，声测管埋设时应按设计图要求绑缚于桩基的钢筋笼上。因为超声波透射法检测桩基质量不受桩长，桩径的影响，成为目前我国较受欢迎的桩基检测方法。为使检测工作顺利，可先用测绳进行声测管检查，检测项目包括实际桩长，声测管内有无异物堵塞等，检查完毕后在管中装入清水以待检测桩基质量。

2.低应变法

又称为低应变发射波法，它是以应力波在桩身中的传播反射特征为理论基础的一种方法。使用小锤敲击桩顶，通过粘结在桩顶的传感器接收来自桩中的应力波信号，采用应力波理论来研究桩土体系的动态响应，反演分析实测速度信号、频率信号，桩身的缺陷、桩底均可以根据反射波的相位、振幅、频率特性，辅以地层资料、施工记录以及实践分析经验，对其性质进行综合分析判断。

3.钻芯法

其方法是利用专用混凝土钻芯机，直接从所需检测的结卡勾或构件上钻取混凝土芯样，按有关规范加工处理后，进行抗压试验，根据芯样的抗压强度推定结构混凝土立方体抗压强度的一种局部破损的检测方法。因直观、可靠、准确而广泛运用于现场混凝土质量检测中。抽芯检测设备一般采用普通液压钻机及金刚石单动双管钻具，采用中等压力、较高转速及中等泵量钻进，施工中要保持钻进参数一致，匀速钻进，随时观察钻进的情况。钻孔要准确确定钻孔位置，可采用长岩芯管或大直径钻杆，以减小环状间隙，防止钻斜。取样后，要对取出芯样的胶结性、骨料大小及充填情况作详细描述记录，并在芯样上按要求标明孔号、回次、进尺等芯样信息。

三、检测中需要注意的问题

（一）各种墩、桩及桩墙结构的完整性检测，常用低应变或高应变动力试桩法。对于大直径桩，用声波透射法或钻芯法检测比较合理。对于桩长大于30m，难以准确判定桩完整性时，可采用抽芯法。抽芯可以较准确地判断桩体混凝土的强度。同时，也可采用声波透射法进行检测。

（二）高、低应变动力试桩法的适用范围：当桩长比直径大于30m时，或桩体有两个以上缺陷时，动力试桩法难以提供准确的桩体完整性信号。因此，针对目前大量使用的超长桩，动力试桩必须加以改进，提高动测信噪比，提高检测精度。

（三）桩基检侧的桩位应结合设计情况和施工质量综合确定，除考虑对整个工程具有代表性外，应选择结构受力比较重要的部位、地质条件比较差的桩，由设计、监理等单位共同认定，新规范为此对一些重要的或成桩质量可靠性差的桩基工程要求必须采用静载试验法来确定。（四）尽管在目前桩的静载试验仍被国内外公认为评价桩承载力最直观、可靠的方法，但由于测试仪表的精度、试验方法的限制、分析方法的差异和工程判断的能力等因素，其测试误差也能达到10％。因此，如何改进静载试验测试、分析方法，提高静载试验的可靠度，就很迫切。近年来，试验吨位有了很大提高，国内已有不少单位可以从事30000吨位以上的加载，也有许多研究人员对相关的负摩阻现象进行了研究和探讨，对于大吨位的桩，在桩底埋设千斤顶和传感器进行载荷试验。

（五）桩身完整性检测宜采用两种或多种合适的检测方法进行。当采用低应变法或声波透射法检测时，受检桩混凝土强度至少达到设计强度的70％，且不小于15MPa。当采用钻芯法检测时，受检桩的混凝土龄期达到28d或预留同条件养护试块强度达到设计强度。当基础埋深较大时，桩身完整性检测应在基坑开挖至基底标高后进行。

（六）基桩低压应变法动测的关键是要取得准确、可靠的测试信号，所以现场检测人员应操作熟练，有丰富的动测信号分析经验，现场应及时排除干扰信号，遇到异常信号时，应分析原因，多换几个监测点，特别对大直径桩，桩截面各部位的运动不均匀性会增加，桩浅部的阻抗变化往往表现出明显的方向性，故应增加检测点数量，每个检测点得采集信号不宜少于3个，通过叠加平均提高信号比。现场应保证采集到一致性好、真正反映基桩质量特性的动测信号。

四、桩基检测技术的展望

基于小波理论与人工神经网络技术的桩基检测信号处理方法是目前研究的发展方向之一，国内有学者已经在上述研究领域取得了一定的进展，人们可以通过选择合适的小波基函数对原始信号进行小波分析，实现信号时频分解，区分出不同物理本质的信号成分，结合场地条件分辨有效信号与干扰信号，再通过对“噪声”时段及频段的抑制，可以实现信号消噪，改善信号质量，从而提高桩基检测资料分析水平，人工神经网络是在物理机制上模拟人脑信息处理机制的信息系统，它不但具有处理数据的一般计算能力，而且还具有处理知识的思维、学习、记忆能力。它采用类似于”黑箱”的方法.通过学习和记忆而不是假设找出输入、输出变量之间的非线性关系，在执行问题和求解时，将所获取的数据输入给训练好的网络，依据网络学到的知识进行推理，得出合理的答案。如果将小波分析作为神经网络的前置处理手段，从基桩检测信号小波变换的分量中提取特征，最后将这些特征输入人工神经网络进行训练和分类，则可进而实现基桩质量智能化的分类和缺陷的诊断。

总之，在桩基检测技术中，静载试验工作仍应加强，不能为了省钱、省时而减少动静对比试验，在桩的动力检测方法未有突破性进展之前，桩的静载试验仍是桩承载力检验值可靠的评定标准，在桩承载力检测问题上，任何企图以更省力、更省时的方法来得到与静载试验同等效果的想法都是不现实的

参考文献：

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