灌注桩检测技术综合应用浅析

灌注桩检测技术综合应用浅析

徐广祥

中建三局集团有限公司

摘要：灌注桩是一种设备投入小、施工操作简单、地质条件适应性强的施工技术，其目前已被广泛应用到我国建筑工程施工领域。但是桩基工程属于地下隐蔽工程，施工工序较多，工艺流程衔接紧密，影响施工质量的因素很多，不可避免会出现断桩、缩颈、夹泥和沉渣过厚等质量缺陷，因此施工中如何控制桩基工程质量，对缺陷桩如何有效处理，用合适的检测方法对桩基质量进行检测等显得尤其重要。

关键词：灌注桩；基桩检测；对比验证

前言

灌注桩具有承载力高、稳定性好、适应性强、施工孔深不受限制等优点，在工业与民用建筑工程、市政工程、公路桥隧工程等项目中得到广泛应用。由于灌注桩施工工序多、对各环节技术要求高、隐蔽性很强，若施工技术环节控制不当，极容易产生缩径、塌孔、夹泥、沉渣等质量缺陷，严重影响基桩承载力和使用寿命，给工程造成重大隐患，因此科学合理的判定灌注桩的质量对保障建筑物的安全具有十分重要的意义。本文针对灌注桩常见质量缺陷所采用的桩基检测方法展开讨论分析。

1.常用检测方法的基本工作原理

1.1静载试验法

在桩顶部逐级施加竖向压力、竖向上拔力或水平推力，观测桩顶部随时间产生的沉降、上拔位移或水平位移，由获得的力与位移曲线（Q-S），或位移时间曲线（S-Lgt）等资料，按照国家行业标准以确定相应的单桩竖向抗压承载力、单桩竖向抗拔承载力或单桩水平承载力的试验方法即为静载试验法。静载试验法可以分别检测桩基的抗压、抗拔和水平承载力，应用比较广泛，静载试验可确定桩的承载力，可为设计提供依据，也可以为工程验收提供依据，是获得桩轴向抗压、抗拔以及横向承载力的最基本、最可靠的方法。

1.2钻芯法

采用岩芯钻探技术和施工工艺，在桩身上沿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测试，用以检测桩长、桩身缺陷、桩底沉渣厚度以及桩身混凝土强度、密实性和连续性，判定桩端岩土性状的检测方法称为钻孔取芯法，简称钻芯法。每根受检桩的钻芯孔数和钻孔位置应该符合规范的规定，在对芯样的观察和测试过程中，应细致、严谨，以保证检测结果的准确性。

1.3高应变法

高应变检测实际上是用重锤锤击桩顶，使桩产生一个位移，实测桩顶部的速度和力时程曲线，通过波动理论分析，对单桩竖向抗压承载力和桩身完整性进行判定，同时测出桩身中锤击应力随时间的变化及桩身质点振动速度随时间的变化，再经过数值拟合计算，确定单桩承载力的一种检测方法。用于本方法的锤击设备宜具有稳固的导向装置，桩顶面应平整，桩顶高度应满足锤击装置的要求，桩锤重心应与桩顶对中，锤击装置架立应垂直。

1.4低应变法

采用低能量瞬态或稳态激振方式在桩顶激振，实测桩顶部的速度时程曲线或速度导纳曲线，通过波动理论分析或频域分析，对桩身完整性进行判定的检测方法。瞬态激振设备应包括能激发宽脉冲和窄脉冲的力锤和锤垫；力锤可装有力传感器；稳态激振设备应包括激振力可调、扫频范围为10～2000Hz的电磁式稳态激振器，桩头的材质、强度、截面尺寸应与桩身基本相同，桩顶面应平整、密实，并与桩轴线基本垂直。

1.5声波透射法

桩基成孔后，灌混凝土之前，在桩内预埋若干根声测管作为声波发射和接收换能器的通道，桩身混凝土灌注若干天后开始检测，在预埋声测管之间发射并接收声波，通过实测声波在混凝土介质中传播的声时、频率和波幅衰减等声学参数的相对变化，然后对这些检测数据进行处理，分析和判断，以确定桩身混凝土缺陷的位置、程度，从而推断桩身混凝土的完整性的检测方法。声波发射与接收换能器进行圆柱状径向振动，沿径向无指向性，水密性满足1MPa水压不渗水，谐振频率宜为3050kHz，外径小于声测管内径，有效工作面轴向长度不大于150mm。

2.常用检测方法的应用

2.1单桩竖向抗压静载试验法的应用

单桩竖向抗压静载试验法适用于检测单桩的竖向抗压承载力，当埋设有测量桩身应力、应变、桩底反力的传感器或位移杆时，可测定桩的分层侧阻力和端阻力或桩身截面的位移量。本法为设计提供的试验桩，应加载至破坏；当桩的承载力以桩身强度控制时，可以按要求的加载量进行。应用这种检测方法可以：确定单桩竖向抗压极限承载力；判定竖向抗压承载力是否满足设计要求；通过桩身内力及变形测试、测定桩侧、桩端阻力；验证高应变法的单桩竖向抗压承载力检验结果。

2.2单桩竖向抗拔静载试验法的应用

单桩竖向抗拔静载试验法适用于检测单桩的竖向抗拔承载力，当埋设有桩身应力、应变测量传感器时，或桩端埋设有位移测量杆时，可直接测量桩侧抗拔摩阻力或桩端上拔量。为设计提供依据的试验桩应加载至桩侧土破坏或桩身材料达到设计强度。应用本法可以：确定单桩竖向抗拔极限承载力；判定竖向抗拔承载力是否满足设计要求；通过桩身内力及变形测试，测定桩的抗拔摩阻力。

2.3单桩水平静载试验法

单桩水平静载试验法适用于桩顶自由时的单桩水平静载试验，检测单桩水平承载力，当埋设有桩身应变测量传感器时，可测量相应水平荷载作用下的桩身应力，并由此计算桩身弯矩。为设计提供依据的试验桩宜加载至桩顶出现较大水平位移或桩身结构破坏，对工程桩抽样检测，可按设计要求的水平位移允许值控制加载。应用本法可以：确定单桩水平临界和极限承载力，推定土抗力参数；判定水平承载力是否满足设计要求；通过桩身内力及变形测试，测定桩身弯矩。

2.4钻芯法

钻芯法适用于检测混凝土灌注桩的桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性，判断或鉴别桩端持力层岩土性状，判定桩身完整性类别。

2.5高应变法

高应变法适用于检测桩基的竖向抗压承载力和桩身完整性，监测预制桩打入时的桩身应力和锤击能量传递比，为沉桩工艺参数及桩长选择提供依据。对于大直径扩底桩和Q-S曲线具有缓变型特征的大直径灌注桩，不宜采用本方法进行竖向抗压承载力检测。应用本法可以：判定单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求；检测桩身缺陷及位置，判定桩身完整性类别；分析桩侧和桩端土阻力。

3.总结语

钻孔灌注桩检测技术为桩基质量和桩身完整性的判断提供了可靠的依据，近年来，高速公路的迅猛发展和检测技术的进步，对灌注桩的质量要求也越来越高。随着桩基检测技术的不断完善，必将为高层建筑、重型厂房、桥梁、港口码头等大型建筑消除安全隐患。

参考文献：

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[2]建筑地基基础检测规范（DBJ-15-60-2008）（2009年版）[S].

[3]徐攸在.桩的动测新技术（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社2002.