探討建筑樁基檢測(cè)方法及其應(yīng)用

楊衛(wèi)科

大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司 北京市 100097

摘要：樁基作為目前工程建設(shè)中大量采用的深基礎(chǔ)形式，是保障工程結(jié)構(gòu)安全的重要組成部分，樁基檢測(cè)結(jié)果作為評(píng)價(jià)樁基工程是否合格的重要依據(jù)，引起工程參建各方人士的普遍重視。本文主要對(duì)樁基檢測(cè)的方法及其應(yīng)用淺談一些自己的體會(huì)。

關(guān)鍵詞：樁基檢測(cè)；方法；應(yīng)用

一、樁基的分類(lèi)及檢側(cè)方法

1、樁基分類(lèi)

樁基工程是一個(gè)系統(tǒng)工程，其分類(lèi)繁多。按承載性狀分為端承型樁和摩擦型樁，端承型樁又可分為端承樁和摩擦端承樁，摩擦型樁又可分為摩擦樁和端承摩擦樁；按成樁方法分為非擠土樁、部分?jǐn)D土樁和擠土樁，按樁身材料可分為鋼樁、混凝土樁、木樁等，混凝土樁又可分為預(yù)制樁和灌注樁。預(yù)制樁還可分為打入樁與靜力壓入樁等。灌注樁依成孔還可分為沖孔、鉆孔、挖孔等灌注樁；；按樁的橫截面的形狀可分為實(shí)心的圓樁、方樁，矩形樁與異狀樁，空心的圓樁、方樁等等?？傊瑯兜念?lèi)型繁多。

2、樁基檢測(cè)方法

國(guó)內(nèi)已有樁基檢測(cè)方法幾十種，主要檢測(cè)樁基承載力和樁身完整性。其中靜載荷法、反射波法、聲波透射法和實(shí)測(cè)曲線擬合法，因其可靠性高和操作簡(jiǎn)便，逐漸得到了各方認(rèn)可，并制定了相應(yīng)的規(guī)程，在工程中廣泛應(yīng)用。

（1）靜載荷法

靜載荷法用于檢測(cè)樁基承載力。靜載荷法包括樁基豎向和水平承載力檢測(cè)，工程中多用到豎向靜載荷試驗(yàn)。靜載荷法顯著的優(yōu)點(diǎn)是其受力條件比較接近樁基礎(chǔ)的實(shí)際受力狀況。由于該方法結(jié)果直觀、可靠性高，因此檢測(cè)結(jié)果可以作為設(shè)計(jì)依據(jù)。試驗(yàn)裝置由反力系統(tǒng)、加載系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成。通過(guò)施加荷載量測(cè)各級(jí)荷載及其對(duì)應(yīng)的沉降變形。根據(jù)荷載一沉降曲線、沉降一沉降隨時(shí)間變化特征確定單樁承載力，但費(fèi)用較高、周期較長(zhǎng)，故多在重要工程或?qū)痘刑厥庖蟮墓こ讨袘?yīng)用。

（2）反射波法

反射波法源于應(yīng)力波理論，基本原理是在樁頂進(jìn)行豎向激振，彈性波沿著樁身向下傳播，在樁身存在明顯波阻抗界面（如樁底、斷樁或嚴(yán)重離析等部位）或樁身截而積變化（如縮徑或擴(kuò)徑）部位，將產(chǎn)生反射波。經(jīng)接收、放大濾波和數(shù)據(jù)處理，可識(shí)別來(lái)自樁身不同部位的反射信息。據(jù)此計(jì)算樁身波速、判斷樁身完整性和混凝土強(qiáng)度等級(jí)。

（3）聲波透射法

聲波透射法用于檢測(cè)樁身混凝上質(zhì)量。聲波透射法測(cè)試是彈性波測(cè)試方法的一種，其理論基礎(chǔ)建立在固體介質(zhì)中彈性波的傳播理論上，以人工激振的方法向混凝土介質(zhì)發(fā)射聲波，在一定的空間距離上接收介質(zhì)物理物性調(diào)制的聲波，通過(guò)觀測(cè)和分析聲波在混凝土介質(zhì)中的傳播速度、振幅、頻率等聲學(xué)參數(shù)，如聲速C，頻率F、振幅A的變化及波形來(lái)分析樁身混凝上的連續(xù)性及斷層、夾砂、蜂窩等缺陷的大小、位置。對(duì)樁基缺陷和完整性進(jìn)行判別及分析。

（4）實(shí)測(cè)曲線擬合法

高應(yīng)變動(dòng)力法測(cè)試技術(shù)于上世紀(jì)80年代引入我國(guó)，90年代初國(guó)內(nèi)類(lèi)似的儀器和計(jì)算軟件也相繼面世。近幾年隨著國(guó)內(nèi)高層建筑數(shù)量的增多，該技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。它是通過(guò)在樁頂量測(cè)被激發(fā)的阻力產(chǎn)生的應(yīng)力波和速度波，來(lái)確定承載力的。目前工程界應(yīng)用最廣泛的高應(yīng)變動(dòng)力試樁法是阻尼系數(shù)法（（CASE法）和曲線擬合法（CAPWAP法）。CASE法簡(jiǎn)單快捷，可作現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)分析，但其準(zhǔn)確性受阻尼系數(shù)J值的影響較大，因此與動(dòng)靜對(duì)比的數(shù)量和測(cè)試人員的經(jīng)驗(yàn)素質(zhì)有密切關(guān)系。CAPWAP法則通過(guò)理論計(jì)算曲線與實(shí)測(cè)曲線相互擬合對(duì)樁土關(guān)系進(jìn)行分析，在各參數(shù)合理的條件下，兩曲線吻合程度越高，說(shuō)明結(jié)果越接近于實(shí)際情況，也就越能反映基樁承載力的準(zhǔn)確值。

在樁基檢測(cè)中，除采用常規(guī)檢測(cè)方法外，還可用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)方法，地質(zhì)雷達(dá)是目前精度最高的物探儀器，其探測(cè)精度高，并以圖像方式顯示探測(cè)成果。它的探測(cè)原理是根據(jù)不同的地下介質(zhì)的電性差異，影響電磁波的傳播速度。地質(zhì)雷達(dá)通過(guò)發(fā)射天線以寬頻帶短脈沖的形式發(fā)射高頻電磁波束，電磁波在地下傳播的過(guò)程中，遇到介質(zhì)差異時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生反射波，由接收天線接收并送回主機(jī)。通過(guò)分析反射波信號(hào)的到時(shí)及波形，即可了解地下介質(zhì)的分布，達(dá)到探測(cè)的目的。

二、樁基檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

1、一般工程

對(duì)于建筑安全等級(jí)二級(jí)以下和對(duì)樁基工程無(wú)特殊要求的工程，可在基樁施工結(jié)束后采用反射波法檢測(cè)樁身混凝土質(zhì)量和實(shí)測(cè)曲線擬合法檢測(cè)基樁承載力。由于反射波法受到施工條件和地質(zhì)情況的影響會(huì)造成誤判，但實(shí)測(cè)曲線擬合法可消除這些影響，兩種方法可相互補(bǔ)充保證工程質(zhì)量。

2、高層建筑

高層建筑可根據(jù)安全等級(jí)及工程技術(shù)要求，分為兩種性質(zhì)的檢測(cè)；提供設(shè)計(jì)參數(shù)和檢測(cè)施工質(zhì)量。提供設(shè)計(jì)參數(shù)的試驗(yàn)根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用靜載荷試驗(yàn)，壓至基樁破壞，提供基樁承載力和相關(guān)參數(shù)。檢驗(yàn)施工質(zhì)量可在工程樁上進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)和實(shí)測(cè)曲線擬合法檢驗(yàn)單樁承載力，用反射波法進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)。

3、橋梁工程

由于橋梁樁基較為分散，地質(zhì)情況差別較大，采用靜載簡(jiǎn)法獲得結(jié)果缺少代表性，所以較多采用橋梁工程的樁基檢測(cè)主要采用聲波透射法和反射波法。聲波透射法檢測(cè)精度高，但需預(yù)先埋入聲測(cè)管檢測(cè)成本也較高。反射波法檢測(cè)快捷、簡(jiǎn)便對(duì)施工無(wú)影響，精度也能滿(mǎn)足工程要求。在實(shí)際工程中對(duì)于大直徑樁（大于1.5m）或?qū)痘こ逃刑厥庖蟮臉叮▎螛秵沃騼蓸兑恢?，可采用聲波透射法，其它基樁可采用反射波法，也可采用兩種方法的結(jié)合。

三、樁基檢測(cè)方法的適用性及局限性

1、靜荷載試驗(yàn)法和鉆樁取芯試驗(yàn)法都屬于靜力試樁法。該法可靠、直觀，是樁基承載力檢測(cè)的常用方法，但因費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)用高、場(chǎng)地要求高等因素而受到許多限制。靜載荷試驗(yàn)是驗(yàn)證和檢驗(yàn)樁基承載力最基本、準(zhǔn)確率最高的手段，原則上每個(gè)工程均應(yīng)采用。同時(shí)，靜載荷試驗(yàn)與高、低應(yīng)變結(jié)合，可有效地提高檢測(cè)的覆蓋面。樁基鉆芯檢測(cè)法雖具有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但也存在局限性，檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)將鉆芯法與其他方法相結(jié)合，互相補(bǔ)充，如實(shí)確認(rèn)。

2、低應(yīng)變檢測(cè)法是通過(guò)樁的動(dòng)剛度和動(dòng)靜對(duì)比系數(shù)求得樁的承載力。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、檢測(cè)速度快、費(fèi)用低廉、可以大面積概率普查檢測(cè)；采用低應(yīng)變檢測(cè)法檢測(cè)樁身完整性，以應(yīng)力波檢測(cè)和分析為特點(diǎn)的反射波動(dòng)已經(jīng)成為主導(dǎo)的方法，信號(hào)分析以時(shí)域分析為主。把檢測(cè)得到的時(shí)域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到頻域后進(jìn)行分析，已成為一種普遍采用的輔助方法。但其缺點(diǎn)是必須依賴(lài)靜載荷試驗(yàn)求出動(dòng)靜對(duì)比系數(shù)、精度較差、無(wú)法測(cè)得樁底沉渣的厚度。

3、高應(yīng)變檢測(cè)法是目前國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的樁基檢測(cè)技術(shù)。它能比較準(zhǔn)確地測(cè)定單樁極限承載力和判斷樁身結(jié)構(gòu)的完整性。但高應(yīng)變檢測(cè)法的準(zhǔn)確性受樁身性質(zhì)、測(cè)試儀器、測(cè)試條件、測(cè)試人員業(yè)務(wù)素質(zhì)等許多因素的影響。

四、結(jié)語(yǔ)

樁基工程質(zhì)量直接關(guān)系建筑結(jié)構(gòu)的安全性與可靠性，是建、構(gòu)筑物質(zhì)量的根本，在樁基礎(chǔ)的施工過(guò)程中，要重視樁基檢測(cè)工作，合理應(yīng)用樁基質(zhì)量檢測(cè)方法，不斷提高樁基檢測(cè)的質(zhì)量水平，以保證樁基工程質(zhì)量。

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