桩基检测技术在工程实际中的应用

桩基检测技术在工程实际中的应用

吴连富

浙江顺为工程技术有限公司 浙江省   325000

摘要：以桩基检测技术的基本原理为研究基础，综合国内外常用的桩基检测方法及工程应用等发展动态，对桩身完整性、基桩承载力和强度展开讨论，指出了桩基工程质量检测技术的优势及其局限性，提出了桩基检测技术未来的研究方向和发展前景。

关键词：桩基工程；检测技术；质量检测；承载力；工程应用

1桩身完整性检测

1.1低应变检测

低应变检测法也称低应变动力试桩法，起源于应力波理论，常见类型有应力波反射法和振动波法。将桩看做一维弹性均质杆件，在桩顶施加激振信号产生弹性波，弹性波自桩顶沿桩身向下传播，遇到断裂、蜂窝孔洞等明显波阻抗差异界面或桩身截面积产生变化时将产生反射波和透射波，反射波被桩头的传感器接收，经基桩动测仪对反射波的传播时间、幅值、波形特征等进行放大和数据处理后，可对桩身混凝土的完整性、桩身缺陷的程度及其位置有一个精确的判断，反射波波速可以由一维波动方程推导得出。

1.2声波透射法

声波透射法检测桩基完整性主要包括三种方式：桩内单孔透射法、桩外透射法和桩内跨孔透射法。前两种方法数据采集和分析复杂且误差较大，实际工程中多采用桩内跨孔透射法，该法数据处理方便、误差较小。研究发现，声波在不同介质中的传播速度和能量衰减不同，当混凝土中有不均匀介质或密实度不同时，缺陷面上会形成波阻抗界面，声波在界面上产生散射、绕射等现象，使透射波的能量减弱、首波声时变大、波速降低、波形畸形等异样，以此为依据便能直观地对桩身的完整性情况做出判断。

1.3旁孔透射波法

首先在桩的附近（约1.5倍桩宽）钻孔埋管并注入清水，埋管深度约为桩长的1.2~1.5倍，然后利用激振锤敲击桩顶，产生透射波信号，通过上下规律性变换检波器的移动高度来收集桩所发出的透射波。将检波器收集的信息传输给示波器，根据首至P波到达时间随深度变化的波形来分析桩身质量和桩底所在的深度，

与反射波法相比，旁孔透射波法具有不受桩长或桩底深部缺陷的限制、传播路径短、适用性强等特点，可以较好判断桩身情况，检波器能较为灵敏地感知和采集基桩发出的声波，有助于对信号的分析处理和判断，特别是对长筒灌注桩的检测，能够实现对整根桩体的声波信号采集。需要注意的是激振方式和频率、桩与测管的间距、土质等因素均要在检测方案策划实施前有所考虑，以降低干扰因素对检测结果的影响。

2基桩承载力检测

2.1静载荷试验

桩的现场静荷载试验多采用单桩竖向抗压静载试验对基桩的承载力进行检测，该法能准确得到基桩的极限抗压强度和承载力，抗压静载试验加载反力装置主要包括锚桩法、堆载平台法、地锚法、锚桩和堆载联合法以及孔底预埋顶压法等。其中，堆载平台法单桩竖向抗压静载试验是基桩承载力最为常见的方法之一，是利用堆载或锚桩等反力装置借助千斤顶反向施加力给单桩，用压力表和百分表分别记录上部堆载传递过来的压力和桩顶位移。通过对采集的数据进行分析处理之后，绘制承载力-位移曲线（Q-S）或时间-位移曲线（S-logt），取两者沉降差来判断桩身承载力情况，同时，由承载力-位移曲线中的曲线斜率可以判断基桩的破坏变形状态及极限承载力。

静载荷检测技术直观可靠、适用性强，是国际上公认的获得单桩竖向抗压承载力的最可靠方法。现场实测时须根据JGJ106—2014《建筑基桩检测技术规范》选取基桩进行检测。尽管该方法得到的检测结果较理想，但试验设备笨重、现场需要宽阔的场地且试验数据采集不易，故实测现场越来越多地采用了轻便快捷的无损检测技术进行承载力检测，如高应变检测法、光纤传感法等。

2.2高应变检测

通过重锤敲击桩顶，使桩和土产生一定的相对位移，充分激发桩周土阻力和桩端支承力，安装在桩身两侧的压力盒与加速度传感器对桩顶传输过来的应力波信号进行捕捉分析，利用波形理论计算分析力和速度时程曲线，以此间接获得基桩的质量情况和极限承载力。高应变检测多用于大型桩基工程承载力检测与计算，具有无损、便捷、适用性强等特点。目前，高应变检测分析方法主要有CASE法和CAPWAP法两种，前者主要适用于打入桩的施工检测和监控，后者则利用实测曲线拟合理论模型的理论曲线得到单桩理论极限承载力，是模型理论计算的一种手段。尽管CAPWAP法的模型、原理和计算精度均比CASE法先进，但该方法分析难度也比CASE法复杂得多，实际操作难度大。因此，实际工程多采用CASE法分析计算单桩极限承载力。

2.3光纤传感技术

光纤传感器具有抗干扰能力强、灵敏度高、防腐蚀等特点，可以测量应力、应变、温度等物理量。光纤传感技术无需其它外置传感器件，以普通光纤为传感和传输介质。光纤材质纤细柔韧，很容易植入构件体内或外表，并与所监测的构件变形协调一致，桩体内的感测光缆能够对桩基的结构温度和应变进行采集测量，实现桩基承载力的检测。近年来，光纤传感技术凭借其独特的优势迅速发展，其中，分布式光纤传感技术已成为新兴科技代表，具有分布式、长距离、抗干扰强等特点，广泛应用于桩基工程的温度、应力和应变测量。

光纤传感技术适用性强、抗干扰能力强，能够准确可靠的获得桩基承载力，但当前光纤检测技术在桩基中的应用仍然处于市场推广阶段，在工程现场应用主要是以科研项目研究为主，并未完全应用到生产建设实践中。尽管光纤传感技术不够成熟，有关理论和规范有待完善，但该技术与其他检测技术相比，已在科研上表现出巨大的优势，完全能够满足桩基实测检验对准确性和适用性的要求。可以预见该项技术将会在未来桩基工程承载力检测得到推广应用。

3桩身强度检测

3.1钻芯法

钻芯法是工程中应用较多的检测方法。采用岩芯钻探技术和施工工法，沿桩身长度方向钻取混凝土芯样及桩端岩土芯样，通过对芯样的观察和强度测试，用以评价成桩质量的检测方法称为钻孔取芯法，简称钻芯法。该法能清晰判断混凝土的胶结状况和灌注桩的完整性，同时通过力学试验机对桩身混凝土强度的测试，简单快捷地获知桩体各部位的强度，进而对灌注桩的桩身质量做出综合评价。但该方法存在取样部位受限制、对桩体完整性构成破坏、成本高等问题，故工程现场多采用钻芯法对短桩进行取样检测。

3.2超声波CT技术基于X-rayCT理论的超声波CT检测技术是利用基桩超声波斜测法进行一发多收的扇形法数据采集，N个发射点，每个发射点都有M个接收数据,形成孔间射线网络（见图7），将孔间剖面划分成N×M个网格,这样便有足够的CT层析成像数据[13]。通过对数据进行收集分类，利用CT成像和图像拟合系统对采集到的数据进行分析处理，最终得到桩体二维CT成像图，缺陷位置成像清晰，进而定点取样进行强度测试，明白强度缺陷的原因。

超声波技术不受桩长影响、适用性强，CT技术能够对混凝土内部结构进行微观扫描成像，超声波CT技术综合了二者的相关特性，提高了试验精度和准确性。虽然该项技术在实际工程中应用较少且现场检测难度大，还存在相关理论知识不完善等问题，但综合检测方法比单一检测方法更具优势，检测结果更直观准确。

4结束语

桩基工程施工质量的好坏，直接影响到建筑品质的优劣乃至于结构的安全性，因此在施工过程中，对于桩基质量的控制，无论是建设方、监理方、施工方以及政府主管部门都应该引起足够的重视。而对于我们工程技术人员，要培养根据具体项目实际制定针对性的检测方案的能力。结合实际情况，通过不同桩基检测方式的灵活运用，利用各自的特点与优势，确保桩基检测工作的顺利开展，从而对桩基施工质量给出准确而全面的评价。

参考文献：

[1]程志和,邓友生,孙雅妮,蔡梦真.桩基检测技术的发展与应用研究[J].混凝土与水泥制品,2019(03):80-84.

[2]熊昌盛,毛勇强.铁路桩基检测信息管理系统研发及应用[J].铁道建筑,2019,59(02):74-77.

[3]韩叙,严明,于力海.桩基检测技术在工程实际中的应用[J].工程技术研究,2018(15):40-41.

[4]袁飞.建筑工程桩基检测及质量控制问题探讨[J].居舍,2018(34):17.