桩基检测技术及优缺点

浅析桩基检测技术及优缺点

摘要：随着高层建筑物高强度地基处理的需要，桩基础成为土木工程中主要的基础形式之一，其理论成果也不断出现。在桩基础的施工过程中，桩基检测是一个不可缺少的环节。桩基检测是对单桩承载力和桩身质量等内容进行全面评价的重要措施，它是评价桩基工程是否合格的依据，同时也是对不合格桩进行补强的基础。又因为桩基是隐蔽工程，所以其检测和事故后的处理均较困难，因此，在桩基设计前和施工后都需要进行必要的试验和检测，以保证桩基工程的质量。

关键词：桩基检测；静载试验；高应变动力检测；低应变动力检测

1.概述：

作为一种古老的基础形式，桩的应用至今已经有12000~14000 年的历史，最初的桩是木桩。我国是使用桩基比较早的国家之一，始建于公元247 年的上海龙华塔及十世纪筑成的杭州湾大海塘的石砌岸壁，是凝聚我国古代劳动人民聪明智慧的，最早采用桩基础而完好保存至今的著名建筑。在浙江省余姚市河姆渡村发掘的新石器时代的文化遗址中，发现数百根桩(圆桩直径约Φ60mm～180mm 不等，方桩的截面约60×100mm 至150×180mm 不等)，经测定这些桩距今约为6000 年至7000 年，这是全球迄今发现的规模最大的木桩遗存。人类应用木桩经历了漫长的历史时期，直到19 世纪后期，钢筋、水泥和钢筋混凝土相继问世，木桩逐渐被钢桩和钢筋混凝土桩取代。最先出现的是打入式预制桩，随后发展了灌注桩。后来随着机械设备的不断改进和高层建筑对桩基的需要，产生了很多新的桩型，开辟了桩利用的广阔天地;桩的广泛应用也促进了人们对桩的进一步探索研究，其中包括新桩型、施工手段、检测手段、模型实验和设计计算方法等的研究。近年来由于高层建筑和大型构筑物的大量兴建，桩基显示出卓越的优越性，它以其巨大的承载潜力和抵御复杂荷载的特殊本质以及对各种地质条件的良好适应性，已成为高层建筑的主要基础形式。19 世纪以来，随着水泥、混凝土、钢材、大型打桩机械和成孔机械的运用，使桩的形式多样化，规模和强度大大提高。国内外基础工程中所采用的桩型大约有100余种。随着科技的发展，桩基的施工、试验及检测等技术也等到了极大的发展。

2.桩基检测技术及优缺点：

2.1桩基检测技术

这种方法具有科学、直观、实用等特点，在检测混凝土灌注桩方面应用较广。一次完整、成功的钻芯检测，可以得到桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性的情况，并判定或鉴别桩端持力层的岩土性状。抽芯技术对检测判断的影响很大。某工程先用XY－1型工程钻机，采用硬质合金单管钻具，用低压慢速小泵量及干钻相结合的钻进方法，结果采芯率不到70%，芯样完整性极差，大多呈碎块；后来改用SCZ－1型液压钻机，采用金刚石单动双管钻具，采芯率达99%，芯样呈较完整的圆柱状。所以，《技术规范》对钻机和钻头作了相应的规定，就是为了避免抽芯验桩的误判。在桩的施工中，成孔质量的检测方法有:超声波接触式仪器组合法两种法和。成孔质量的好坏直接影响到混凝土浇注后的成桩质量：桩孔的孔径偏小则使整桩的承载能力降低；桩孔上部扩径将导致成桩上部侧阻力增大，而下部侧阻力不能完全发挥；桩孔偏斜则会削弱了基桩承载力的有效发挥；桩底沉渣过厚使得有效桩长减少。因此，成孔质量检测对于控制成桩质量尤为重要。成孔质量检验的内容主要包括桩孔位置、孔深、孔径、垂直度、沉渣厚度等。

优缺点：科学、直观实用。抽芯技术对结果的影响较大，由于钻孔施工时往往采用泥浆护壁，如果施工时泥浆原料不适合。地质条件复杂或施工人员操作不当等，容易导致泥浆性能指标达不到规范要求，从而施工过程中出现坍塌孔、扩径、缩径、孔底沉渣厚度等缺陷。进而导致桩基出现各种各样的质量问题，因此有必要在成孔后灌注混凝土前对成孔质量进行检测，减少桩基安全隐患。

2.2桩的承载力的检测

I

2.2.1静荷载试验法

这是目前公认的检测基桩竖向抗压承载力最直接、最可靠的试验方法。但在工程实践中发现，基准桩的问题有时会被检测人员所忽视，容易出现基准桩打入深度不足，试验过程产生位移的问题。静荷载试验法用于检测基桩承载力静荷载试验法包括基桩竖向和水平承载力检测，工程中多用到竖向静载荷试验。静荷载试验法显著的优点是其受力条件比较接近桩基础的实际受力状况。静载试验主要适用于工程试桩的承载力检测，对于工程桩检测不能做破坏性试验。其检测精度高，相对误差在10%范围内。

优点；操作过程比较简单，最直接、最可靠，适用性强。

缺点；劳动强度大，危险性高，测试人员十几小时长期呆在荷载底下，容易疲劳，困乏，影响测试工作，而且。危险时时存在，人为干扰因素多。

2.2.2高应变动测法

桩基高应变动检测，就是利用重锤对桩顶进行瞬态冲击，使桩周土产生塑性变形，在桩头实测力和速度的时程曲线，通过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。它的主要功能是判定桩竖向抗压承载力是否满足设计要求。高应变法在判定桩身水平整合型缝隙、预制桩接头等缺陷时，能够在查明这些“缺陷“是否影响竖向抗压承载力的基础上，合理判定缺陷程度，可作为低应变法的补充验证手段。目前在某些地区，利用高应变法增加承载力和完整性的抽查频率，已成为一种普遍做法.

优点：仪器设备较为轻便，检测速度快费用较传统的静荷载试验，高应变动测技术具有下列优点：低，这是高应变动测相对传统的静荷载试验比较突出的有点，所以可做到对工程进行大比例检测：高应变动测除了和静载荷试验所不具备的功能：在混凝土预制桩及钢桩打桩过程中检测桩身应力，进行锤击效率监测，为选择沉桩工艺参数和确定桩长确定依据。

缺点：力量一旦过大就会破坏桩的结构。

2.3桩的完整性检测

2.3.1应变动测法

基桩的低应变动测法就是通过对桩顶施加较低的激振能量，引起桩身及周围土体的微幅振动，同时用仪表量测和记录桩顶的振动速度和加速度，利用波动理论或机械阻抗理论对记录结果加以分析，从而达到检验桩基施工质量、判断桩身完整性、预估基桩承载力等目的。测试过程是获取好信号的关键，测试中应注意：①测试点的选择。测试点数依桩径不同、测试信号情况不同而有所不同，一般要求桩径在120cm以上，测试3～4 点。②锤击点的选择。锤击点宜选择距传感器 20～30 cm 处不必考虑桩径大小。③传感器安装。传感器根据所选测试点位置安装，注意选择好粘贴方式，一般有石蜡、黄油、橡皮泥在保证桩头干燥，没积水的情况下。④尽量多采集信号。一根桩不少于10 锤，在不同点，不同激振情况下，观测波形

的一致性，以保证波形真实且不漏测。

2.3.2超声波透射法

用高精度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。

优点：其他完整性检测方法相比，声波透射法能够进行全面、细致的检测，且基本上无其他限制条件。

缺点：由于存在漫射、透射、反射，对检测结果会造成影响。

2.3.3反射波法

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。反射波法目前在国内，绝大多

数的检测机构采用反射波法（瞬态时域分析法）检测桩身完整性，主要原因是其仪器轻便、现场检测快捷，

同时将激励方式、频域分析方法等作为测试、辅助分析手段融合进去。当然，低应变法检测时，不论缺陷

的类型如何，其综合表现均为桩的阻抗变小，而对缺陷的性质难以区分，这是其最大的局限性。

优点：仪器轻便、现场检测快捷，以其测点多。经济。便捷等优点，应用十分普遍，尽管从理论到实

际应用较为成熟但本身还有一定的局限性。

缺点：测量时桩的阻抗变小，对缺陷的性质难以区分。

3.结束语：

利用成孔质量检测、静载试验检测、低应变动力检测和高应变动力检测等技术对某办公楼工程的基桩进行了检测，

了解被测桩的桩身完整性和桩身混凝土质量，并初步判断桩端土支承强弱，选择合适的方法，进而对桩基质量做出

评价，以确保建设工程的质量。基检测人员在测试工作中要做到实事求是，一丝不苟，来不得半点马虎，以免给工

程造成事故隐患。

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