浅谈桩基检测方法
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摘要：桩基质量的好坏直接影响建筑工程质量。为了公正客观的评价桩基质量，本文认为除了对检测单位进行资质考核、推行第三方检测认证外，还必须科学合理的规定各类检测方法的适用范围，本文通过对单桩承载力检测和桩身质量检测的分析阐述了低应变动测、预埋管声波与T射线检测法的优缺点及适用范围。
关键词：桩基质量 桩基检测 单桩承载力
中图分类号：U443.15文献标识码： A
桩基质量好坏直接影响建筑工程质量，为确保桩基质量，最好的办法是从成桩开始实行全面质量管理。但由于目前桩基检测方法繁多、检测单位混杂、检测人员素质参差不齐、检测仪器五花八门。为了客观、公正地评价桩基质量，作者认为除了对检测单位资质考核(包括检测人员素质考核与检测仪器计量认证)、推行第三方检测认证外，还必须科学、合理的规定各类检测方法的适用范围。
1 建筑物桩基安全等级的划分
目前根据建筑物的破环危及人类生命、造成经济损失与产生社会影响的严重性，把建筑物安全等级分为三级。作者认为建筑物桩基安全等级可划分为：
(1)一级建筑物。如重要的工业与民用建筑、有纪念性的大型建筑、20层以上的高层建筑、l1层以上体型复杂的高层建筑、在使用和生产工艺上对地基变形有特殊要求的建筑物柱基及单桩承受荷载在4000kN以上的建筑物。由于破坏后果很严重，其桩基安全等级为一级。
(2)二级建筑物。一般工业与民用建筑。其破环后果严重，由于桩数较多(如住宅小区、工业群) 、地质条件复杂或缺乏施工经验和试桩资料时，其单桩承裁力往往需要用静载试验确定。这类柱基的安全等级可定为二级Ⅰ类，其余二级建筑物桩基安全等级为二级Ⅱ类。
(3)三级建筑物。次要建筑，由于破环后果不很严重。其桩基安全等级为三级。
2 单桩承载力检测
单桩竖向承载力(下称单桩承载力)是与桩顶长期荷载下产生的最终位移量相联系的，是评价桩基质量的一项综合技术指标。取决于桩身质量及桩周围土对桩身的支承能力。
2.1 单桩承载力确定(设计阶段承载力检测)
《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)规定：一级建筑物单桩承载力应通过现场静载试验确定，同一条件下试桩数量不宜少于总桩数的l%，且不少于3根。对于二级、三级建筑物可参照地质条件相同的试桩资料。根据具体情况确定。
《建筑桩基技术规范》(JGJ94―2008)规定：一级建筑物及缺乏可参考试桩资料或地质条件复杂的二级建筑物单桩承载力应通过现场静载试验，并结台静力触探、动力触探等资料综合确定，同一条件下试桩资料不宜少于总桩数的l%。工程桩数在50根以内不应少于2根，其余条件下不少于3根。一般二级建筑物单桩承载力根据静力触探、标贯试验经验参数等估算。并参照地质条件相同的试桩资料综合确定。三级建筑物单桩承载力可用承载力经验公式确定。
陕西省《建筑软弱地基基础设计规范》(GBJ10―1―90)规定：一级建筑物及缺少试桩资料或地质条件复杂的二级建筑物单桩承载力应通过现场静载试验确定，同一条件下不宜少于总桩数的l%且不少于3根。对有可靠资料和经验的二级建筑物及三级建筑物柱基可用经验公式估算地基土对柱的支承能力。当工程需要时可用动力试桩作为单柱竖向承载力的参考资料。同一条件下动测数量不少于总桩数的2-4%且不少于3根。
目前由于业主往往从眼前利益出发，设计时仅考虑静载试验检测费用较大，对现场条件要求较高、费力费时。一方面考虑单桩承载力确定的精度对工程安全重要性及合理布桩能降低工程造价，致使大多数工程单桩承载力未按有关规定用静载试验确定，而是参照勘察部门已有的试验资料或根据设计人员的经验确定。后果是地质条件复杂或无设计施工经验的大部分工程适得其反，既耽误时间，又浪费钱财。如陕西某工程设计前未按有关规定用静载试验确定单桩承裁力，工程桩结束后静载试验时发现单柱承载力达不到设计要求，直接经济损失达几百万元。另外某工程系外地没计院设计，由于对陕西地质情况未摸透，φ800钻孔灌注桩设计单桩承载力为2l00kN静戴试验加载至4200kN时，其桩沉降不到3mm。而相邻某工程同样类型桩，由本地设计院设计其单桩承载力3400kN静载结果满足设计要求，两者相比，后者仅桩基工程就节省工程造价上百万元。
2.2 单桩承裁力检测(桩基工程验收检测)
《建筑地基基础设计规范》、陕西省《建筑软弱地基基础设计规范》未对工程桩单柱承载力检测作出具体要求。但《建筑桩基技术规范》规定：为确保实际单柱承载力达到设计要求，应根据工程重要性、地质条件、设计要求及工程施工情况进行静载试验或可靠的动测。施工前未进行静载试验的一级建筑物或施工前未进行静载试验、且地质条件复杂、施工质量可靠性低、确定单桩承载力可靠性低，桩数多的二级建筑物桩基应用静载试验检测单桩承载力。一般二级建筑物或三级建筑物及一、二级建筑物桩基静载试验的辅助检测可采用可靠的动测方法进行单桩承载力检测。
由于静载试验其加荷方式接近于实际的加荷情况，无疑是单桩承载力检测中最直接、最可靠的检测方法。有关规范和工程实践均把静载试验置于优先地位。动力试桩检测单桩承载力的方法很多，一类高(大)应变如锤击贯入、Case、实测曲线拟合与动静法等，特别是实测曲线拟合法用特定能量(mgh)的重锤冲击桩预，迫使桩与桩周土之间产生塑性位移，通过CAPWAPC软件计算(人为因素少)可得到桩侧土与桩端力阻力分布、模拟静载P-S曲线，可较准确地计算单桩承载力。另一类方法为低(小)应变动测，如共振法，机械阻抗法、动参数法、水电效应与应力波反射法，从理论上是不能直接得到单桩承载力的，所测单桩承裁力不是有了极限承载力考虑安全系数后求得，而是在完全不知道一根桩的P-S曲线走向如何就确定单桩承载力。其安全度不能保征，带有很大的地区经验与人为因素。
2.3 单桩承载力检测方法
鉴于用低应变动测确定单桩承载力的局限性，高应变确定单桩承力的精度及静载试验相对检测价格昂贵、对现场条件要求高、抽检桩随机性差、无代表性，作者认为：
(1) 由于高应变动力试桩与静载试验两种方法有着本质的不同，静载试验得到的是维持荷载作用下与最薄弱破坏模式相应桩土体系失去承载刚度时的外部荷载。高应变动力试桩得到的是冲击荷载下桩周土对桩所能提供的最大阻力。正常情况下研究性试桩及设计阶段宜用静载试验确定单桩承载力。
(2) 桩基工程验收检测时单桩承载力可根据工程的重要性、地质条件、设计要求及施工情况按一定比例用静载试验或经考核确认的高应变动测进行检测，被检测桩应具有随机性与代表性。为确保建筑工程质量，设计前未进行单桩静载试验的一级建筑物桩基工程或设计前未进行单桩静载试验的二级I类建筑物桩基工程，除分清有关责任外，单柱承载力可以按如下规定检测：有条件做静载试验的应按有关规定做静压试桩。不具备做静载试桩的桩基施工质量异议时可采用高应变动测进行检测，高应变试桩数量不应少于总数的5%且不少于5根。桩基施工质量有异议时试桩数量应适当增加。具体由设计单位提出，并经工程所在质监部门审核认可。
(3) 设计前已进行单桩静载试验的一级建筑物和二级工类建筑物桩基、二级Ⅱ类建筑物桩基或三级建筑物桩基有必要时(如实际地质资料与设计资料不符、缺乏施工经验或桩身质量存在问题)可用高应变动测或静载试验方法检测单桩承裁力，具体由设计单位确定。
(4) 静载试验或高应变动测方法检测单桩承裁力达不到设计要求时，由设计单位提出处理方法，报当地质监机构备案。
3 桩身质量检测
桩基质量检测包括桩身质量与单桩承载力两方面内容。桩身质量主要采用动测、预埋管超声波、T射线、钻芯或局部开挖进行检测。《建筑桩基技术规范》规定：对于一级建筑物、地质条件复杂或成桩质量可靠性低的桩基工程应进行成桩质量检测。检测方法可采用可靠的动测方法，对于大直径桩还可采用钻取岩芯、预埋管超声波法，检测数量根据具体情况由设计确定。
陕西省《建筑软弱地基基础设计规范》规定：动测是检测桩身混凝土质量的方法之一，适应于确定桩身是否断裂、蜂窝状结构、夹泥夹砂、缩颈或鼓肚等现象。当进行桩身质量检测时，随机抽查的桩数不少于总数的10%，并不少于10根。若发现上述质量缺陷时，应再增加抽查根数或进行普查。作者认为：
(1) 正常情况下，桩基工程可根据建筑物的重要性、抗震设防等级、建筑场地地质条件及成桩质量可靠性等用动测方法进行桩身质量检测。为确保一级建筑物灌注桩质量，可在工程桩总数5%且不少于3根的工程桩中预埋声波管。进行超声波与T射线检测。分别确定桩身混凝土纵波波速与混凝土密度，根据桩身混凝士动弹性模量E =P*C^2来判断桩身质量，并可用于对动测方法进行标定。
(2) 由于低(小)应变动测操作方便、检测速度快、检测费用低，以现场条件要求不高，近些年发展非常迅速。低应变动测方法很多。就其原理而言，机械阻抗、共振法在动态力(输入)和桩土体系(输出)为已知的情况下，识别桩身结构完整性如断桩、缩颈、扩颈、混凝土离析和空洞等缺陷；反射波法、动参数法、水电效应法基于应力波传播理沦，利用缩颈、离析、桩尖由于阻抗减小，产生拉伸反射波(同向反射)，而扩颈和土阻力由于阻力增加，产生压缩反射波(反向反射)。根据桩顶所接收到的时程特征曲线不同来确定桩身完整性。根据桩身材料动弹性模量E =P*C^2，忽略桩身材料密度变化，用纵波波速判断桩身材料强度。同一条件下桩基施工质量无异议时检测数量不少于总桩数的10%且不少于l0根。桩基施工质量有异议时应适当增加桩基检测数量。一级建筑物、成桩质量可靠性低或单桩单柱桩基工程桩身质量原则上全部检测。
(3) 对声波透射、T射线、动测等方法检测结纶有疑问或未按有关要求在混凝土浇灌时做试块及试块试压结果不符合要求时，可以用钻芯或局部开挖方法对桩身质量做进一步检测。用芯样试压确定桩身混凝土强度。
(4) 经抽芯、局部开挖、声波透射、T射线或动测等方法认为桩身质量达不到设计和有关规定要求时，由施工总承包单位提出处理方案，经设计、建设单位(监理单位)同意。并经工程所在质监部门批准后实施。
4 结论与建议
低应变动测、预埋管声波与T射线检测方便，检测速度快。检测价格便宜。特别是低应变动测对现场条件要求不高，能随机抽样且抽样检测率高，不愧为桩身质量检测的好方法；对于大直径成孔灌注桩可用预埋管声波、T射线检测与动测方法相结合检测桩身质量；对动测、预埋管声波与T射线桩身检测结果有疑问时可用局部开挖、钻芯等方法做进一步检测或验证。单桩承载力应根据工程的重要性、设计要求、地质情况、施工情况及桩身质量检测情况用静载试验或可靠性高的高应变动测方法检测。桩身质量检测方法最好不得用于单桩承载力检测。
参考文献
[1]王振江. 混凝土桩基动测新技术简介[J]. 水利水电工程1994(2)
[2]曾利民. 动测法检测桩基承载力和完整性[J]. 中国安全科学学报2005(2)