淺談基樁檢測中樁身完整性檢測的幾種方法及選用

馮建國

[摘要]在基樁檢測方法中，根據檢測目的進行劃分，主要分為基樁承載力檢測和基樁完整性檢測。其中基樁完整性檢測的主要任務是：了解基樁在該場地施工是否滿足設計要求；樁身是否有缺陷并判斷缺陷的位置和程度；是否對建筑物產生不利影響；對基樁的Ⅲ類、Ⅳ類樁身缺陷進行有效的加固處理。本文通過比較幾種基樁完整性檢測方法的優(yōu)劣，分析在樁基檢測中檢測方法的選擇。

[關鍵詞]基樁完整性；低應變檢測法；高應變檢測法；聲波透射檢測法；鉆芯檢測法

萬丈高樓平地起，地基基礎工程的質量直接影響到整個建筑物主體結構的質量安全，關系到人民財產和生命的安全，并對國家本就緊張的資源造成不必要的浪費和流失。隨著我國國民經濟持續(xù)快速的發(fā)展，高層建筑物的層數(shù)由原來的十幾層增加到三十幾層甚至更高，結構體型也由原來的單一變得復雜多樣，懸殊相差很大，地上空間不足改為擴展地下空問的建筑物越來越多。樁基礎也成為了許多建筑物的首選形式。而樁基礎中基樁的質量問題也顯得尤為重要，但因基樁屬于地下或水下的隱蔽工程，需要施工單位對基樁施工的工藝、方法及地質情況，對基樁的影響等技術應全方位的掌握，這需要高學歷和豐富的施工經驗，才不容易對基樁的質量造成影響，而現(xiàn)在施工一線的工人不具備這樣的能力，所以樁基檢測便成為判定樁基質量，排除施工隱患的重要依據和手段，也是保證樁工程建設不可缺少的一個重要環(huán)節(jié)。

20世紀80年代以來，我國基樁檢測技術得到了迅猛的發(fā)展，尤其是基樁動測技術有著全新的改變。這使的我們檢測人員的技術能力和檢測經驗有著更高的要求。既需要有巖土工程、樁基設計理論、樁基施工技術等方面的知識，也要有土（動）力學、波動和振動理論、計算機應用技術等多門理論與技術，既要掌握檢測技術和熟練操作儀器設備的能力，也要善于對數(shù)據進行綜合的有效評價。還有，在檢測前期，必須考慮到檢測參數(shù)和方法的有效統(tǒng)一和建筑工程的成本、進度的控制。目前，我國對于樁基檢測主要包括基樁樁身質量檢測（包括樁身強度檢測和樁身完整性檢測）和基樁承載力檢測。而樁身質量檢測我國規(guī)范認可的主要方法有四種，分別為低應變檢測法、高應變檢測法、聲波透射檢測法及鉆芯檢測法。

1分析基樁完整性檢測方法的優(yōu)劣及選用

1.1低應變檢測法

技術原理是當樁長L遠大于樁徑D（L>D）時，可稱為一維彈性桿件。當在樁頂施加一激振源，產生的壓縮波將沿樁體向下傳播，其傳播特性與樁身材質、樁體長度、樁身截面及樁端、樁周土有直接關系。在樁頂設置一速度（或加速度）型傳感器與檢測儀器相連接。當振動波沿樁體向下傳播時，遇到介質密度波速及樁徑發(fā)生變化，形成波陰抗界面，彈性波將向上反射并到達樁頂。傳感器將反射信號送入測試儀器即可記錄到一條完整的振動波形時域曲線。從儀器上讀出波的雙程旅行時間T，根據樁長L可計算波在樁身中傳播的速度V。

V=2L/T

若樁身有缺陷存在時，可根據波形的形態(tài)、相位、振幅及頻率來判斷其性質，并可讀出雙程旅行時間△T，用波速可反求出其深度位置△L。

△L=V·△T/2

上述計算是通過向計算機程序輸入有關參數(shù)自動完成的。

在低應變檢測過程中發(fā)現(xiàn)，完整樁的曲線可從四個方面確定：第一，曲線光滑無毛刺；第二，曲線最終回歸基線；第三，曲線實際反應的情況與設計參數(shù)相吻合；第四，多次錘擊后，曲線的重復性好。

用低應變檢測基樁的主要優(yōu)點是，檢測儀器體積小，攜帶方便，檢測時間快，造價在四種檢測方法中最低，不會對基樁產生破壞，缺點是對缺陷程度不好確定，需要采用其它檢測方法進行驗證。

1.2高應變法

高應變動力基樁檢測時，將2只加速度傳感器對稱安裝在距樁頂1.0 m的樁側表面，另2只加速度傳感器對稱安裝在錘兩側。吊起重錘，自由落下，錘擊樁頂?shù)闹行模瑳_擊產生的力，沿樁身傳遞應力波，安置在樁側的傳感器采集到來自樁身不同部位的加速度信號與力的信號，通過樁基動測系統(tǒng)的收集、放大和A/D轉換，轉變成數(shù)字信號，后傳給計算機，再經過分析軟件的處理之后存人磁盤。室內分析時，將現(xiàn)場采集的數(shù)據回放，通過波動擬合程序進行實測曲線擬合，判定地基土處于天然狀態(tài)下的單樁豎向抗壓極限承載力。波動擬合程序的基本理論依據是一維波動理論，將樁視為均質彈性桿件，若忽略去基樁的樁身粘結性，則可建立一維波動方程。利用實測信號進行多次擬合與計算來估算基樁的樁側和樁端土的阻力分布情況，擬合靜載試驗的Q-s曲線。在高應變檢測過程中發(fā)現(xiàn)，承載力確定主要以靜參數(shù)加動參數(shù)，所以在動參數(shù)測定時要保證錘重、落距、儀器的安置情況與實際采集的數(shù)據是否相符外，還應確定靜參數(shù)的設定和取值，最好以該場地相應的靜載荷檢測數(shù)據為準，沒有此類數(shù)據時，需參照類似的靜載荷數(shù)據，才能保證高應變的檢測結果。用高應變檢測基樁的主要優(yōu)點是，缺陷的位置較為準確，能對承載力進行評價，檢測時間短，不會對基樁產生破壞；缺點是造價與鉆芯的價格基本一致，缺陷程度不好確定，需要通過其他檢測手段進行驗證。

1.3聲波透射法

聲波透射法的檢測原理是將超聲脈沖發(fā)射換能器與接收換能器放置于預埋聲測管中，管中注滿清水。通過儀器發(fā)出一系列電壓脈沖，經發(fā)射換能器轉換為超聲脈沖，該脈沖被接收換能器接收并轉換成電信號，由超聲儀器對信號進行綜合分析處理，即可對樁身混凝土的完整性、缺陷的范圍、位置和程度，以及樁身混凝土整體均勻性等做出準確判斷。聲測管的埋設是根據樁徑大小，在樁身內預埋2～4根聲測管。聲測管內徑要大于換能器外徑；聲測管要有足夠的徑向剛度、下端封閉、上端加蓋、管內無異物；連接處應光順過渡，管口高出混凝土頂面100一以上；澆筑混凝土前應將聲測管有效固定。聲波透射檢測時，檢查聲測管是否通順，并在管內注滿清水，每兩根聲測管編為一組。發(fā)射和接收聲波換能器分別放置到聲測管內的相同高度，由下向上等高同步提升。提升間距不大于100 mm。提升過程中，應校核換能器的深度和校正換能器的高差，并確保測試波形的穩(wěn)定性，提升速度不宜大于0.5 m/s。實時顯示、記錄每條聲測線的信號時程曲線，并讀取首波聲時、幅值。聲測線的間距，儀器設置參數(shù)在同一檢測剖面上應保持不變。聲波透射法數(shù)據分析時按照規(guī)范要求，繪制聲速一深度曲線和波幅一深度曲線，計算聲速異常判斷臨界值和幅度異常判斷臨界值。在聲波透射檢測過程中發(fā)現(xiàn)，曲線有問題時，不能完全確定該基樁存在問題：需要重新測量管距再次測量，觀察兩次采集的數(shù)據是否一致；采用斜側的方法對缺陷位置再次進行檢測。最終確定基樁缺陷的位置，并通過低應變方法和鉆心法進一步確定基樁的缺陷程度。用聲波透射檢測基樁的主要優(yōu)點是，缺陷的位置比較準確，造價適中，時間比鉆芯要短；缺點是缺陷程度不好確定，要靠其它輔助方法進行確定。

1.4鉆心法

鉆芯法是一種科學、直觀、實用的檢測方法，是驗證檢測樁身完整性的方法之一，通過鉆芯法可以對基樁的整體情況進行確定，檢查混凝土有無氣孔、松散、斷樁或樁底沉渣厚度等，也能對芯樣進行抗壓強度試驗，確定樁身強度。但鉆芯時成孔的垂直度很難控制，對于受檢樁的樁長較長時，鉆芯就很容易偏離樁身，故規(guī)范要求受檢樁的樁徑不宜小于800mm，長徑比不宜大于30 m。在鉆心檢測過程中發(fā)現(xiàn)，在鉆取芯樣時，第一，需保證速率均勻且不能過快；第二，芯樣位置位置的選取也很重要；第三，根據基樁強度的不同應選取不同的設備。用鉆心檢測基樁的主要優(yōu)點是，檢測的結果比較直接，缺陷的位置與程度容易確定；缺點是對基樁會產生局部破壞，且造價高，時間長。

總之，四種基樁完整性檢測方法各有所長。所以，樁基工程的合理檢測方法如下：對于直徑大于800 mm，并已埋置聲測管的基樁，建議用聲波透射法檢測；對于直徑小于800 mm，建議用低應變法檢測；對于有承載力要求的用高應變法檢測；對于有檢測中有疑問的基樁用鉆心法檢測。

2結語

總之，基樁檢測方法都有其優(yōu)缺點，只有根據實際情況與要求，選用不同的檢測方法，相互配合和補充，使其在基樁檢測中發(fā)揮不同的作用，才能做出準確、可靠的判定。而促進基樁檢測技術的進步，提高檢測人員自身的工作水平，對我們從事巖土工程檢測的人員來說非常重要。也只有這樣，才能為檢測質量的提高做有力保障，這樣才能滿足和適應檢測市場的需要。