建筑工程基桩检测技术

刘 冀

中化地质矿山总局湖南地质勘查院,湖南长沙 410004

0 引言

本工程为住宅项目2期，共分为6种户型：A1、A2、B1、B2、B3、C2；其中A类为地上二层，B、C类为地上三层。本项目所采取的桩基础为预制桩基础和超流态混凝土灌注桩基础，单栋桩数量A、B类小于50根，C类大于50根。地基基础设计等级为丙级，桩基础安全等级为二级。

对设计等级高、地质条件复杂、施工质量变异性大的桩基，或低应变完整性判定可能有技术困难时，提倡采用静载试验、钻芯或开挖等直接法进行验证。根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）3.1.1条强制性规定，本工程桩应进行单桩承载力和桩身完整性抽样检测。

1 桩的静载试验

单桩竖向抗压静载试验：采用接近于竖向抗压桩的实际工作条件的试验方法，确定单桩竖向抗压承载力，是目前公认的检测基桩竖向抗压承载力最直观、最可靠的试验方法；也是宏观评价桩的变形和破坏性状的依据。静载试验所得荷载-沉降（Q-s）曲线的型态随桩侧和桩端土层的分布与性质、成桩工艺、桩的形状和尺寸、应力历史等诸多因素而变化。虽然试验中也能得到与承载力相对应的沉降，但必须指出，静载试验中的沉降量s与建筑（构）物的后期沉降量s＇是不一样的。

Q-s曲线是桩土体系的荷载传递、侧阻和端阻的发挥性状的综合反应。由于桩侧阻力一般先于桩端阻力发挥，因此Q-s曲线的前段主要受侧阻力制约，而后段则主要受端阻力制约。但是对于下列情况则例外：1）超长桩（L/D＞100），Q-s全程受侧阻性状制约；2）短桩（L/D＜10）和支承于较硬持力层上的短至中长（L/D≤25）扩底桩，Q-s前段同时受侧阻和端阻性状的制约；3）支承于岩层上的短桩，Q-s全程受端阻及嵌岩阻力制约。

采用荷重传感器和压力传感器时，一般要求传感器的测量误差不应大于1%。沉降测量宜采用位移传感器或大量程百分表，对于机械式大量程（50mm）百分表，全程示值误差和回程误差分别不超过40μm和8μm，相当于满量程测量误差不大于0.1%。因此《规范》要求沉降测量误差不大于0.1%FS，分辨力优于或等于0.01mm。常用的百分表量程有50mm、30mm、10mm，量程越大、周期检定合格率越低，但沉降测量使用的百分表量程过小，可能造成频繁调表，影响测量精度。

在基桩静载试验过程中，为了有效地确保不会因桩头破坏而终止试验，但桩头部位往往承受较高的垂直荷载和偏心荷载，因此，一般应对桩头进行处理。

2 低应变动力检测

2.1 检测原理

在桩身顶部进行垂向激振，弹性波沿着桩体向下传播。桩身内存在明显波阻抗差异的界面或桩身截面积变化部位，将产生反射波。经接收放大、滤波和资料处理，即可识别来自桩身不同部位的反射信息，据此计算桩身波速，判断桩身完整性。本次检测设备为中科院武汉岩土力学研究所生产的RSM-PRT基桩仪及配套速度、加速度传感器，检测设备经过国家相关计量单位认证，并标定合格。在测试前应先将桩头浮浆清除整平，然后用耦合剂将传感器与桩头紧密接触。正确全面检测基桩质量，在桩顶中心（2/3）R处位置上安置换能器，并在桩中心位置进行垂向激振，多方位、多频段激发。低应变动力检测见图1所示。根据桩反射波的到时、幅值和波形特征等来判据并对桩身的完整性进行综合分类。

图1 低应变动力检测示意图

2.2 现场检测准备

1）动测宜在基槽开挖至设计底标高凿去桩头浮浆或松散、破损部分，露出新鲜密实混凝土面，并使桩头保持平整，现浇桩离桩边10cm～20cm成等腰三角形磨三个直径为10cm的特平点；

2）一般情况下，检测桩检测时混凝土龄期需14天以上，工期进度紧迫时，可适当缩短龄期，但混凝土应达到设计强度等级的70%，且不小于15MPa；

3）桩头的材质、强度、截面尺寸应与桩身基本等同；

4）桩顶面应平整干净密实并与桩轴线基本垂直且无积水，妨碍正常测试的桩顶外露主筋应割掉；

5）清除桩头碎石、杂物、泥浆和积水，使桩头保持清洁、干燥；在检测之前，桩顶承台不得绑扎钢筋；

6）本工程的抽检数量为工程桩总数100%的基桩进行检测。

2.3 检测技术

采取小应变进行基桩的检测，其测试参数设置的合理是很关键，笔者总结了一些关于基桩检测参数设定的要点如下：

1）时域信号记录的时间段长度应在2L/c时刻后延续不少于5ms；幅频信号分析的频率范围上限不应小于2 000Hz；

2）设定桩长应为桩顶至桩底的施工桩长，设定桩身截面积应为施工截面积；

3）桩身波速按本地同类型的测试值初步设定；

4）采样时间间隔或采样频率应根据桩长、桩身波速和频域分辨率合理选择；时域信号采样点数不宜少于1024点。

对于测量传感安装和激振操作应采取以下要点：

1）传感器安装应与桩顶面垂直；用耦合剂粘结时，应具有足够的粘结强度；

2）实心桩的激振点位置应选择在桩中心，测量传感器安装位置宜为距桩中心2/3半径处。空心桩的激振点与测量传感器安装在同一水平面上且在壁厚1/2处，并与桩中心连线成90°夹角；

3）激振点与测量传感器安装位置应避开钢筋笼的主筋影响；

4）激振方向应沿桩轴线方向；

5）瞬态激振应通过现场敲击试验，选择合适重量的激振力锤和锤垫，宜用宽脉冲获取桩底或桩身下部缺陷反射信号，宜用窄脉冲获取桩身上不缺陷反射信号。

信号采集和筛选应采取以下要点：

1）每个检测点的纪录有效信号数不宜少于3个；

2）检查判断实测信号是否反映桩身完整性特征；

3）不同检测点及多次实测时域信号一致性较差，应分析原因，增加检测点数量；

4）信号不应失真和产生零漂，信号幅值不应超过测量系统的量程。

3 结论

本文结合桩基检测实例，探讨了本工程所采用的桩基检测技术的原理及其在建筑工程桩基检测中施工技术，结合该基础检测，提出桩基检测技术的方法以及桩基检测要点，旨在能为类似工程的桩基检测提供参考借鉴。

[1]刘鼎辉.桩基检测技术在建筑工程中的应用研究[J].黑龙江科技信息，2011(6).

[2]徐泽勇.浅谈桩基检测技术在建筑工程中的使用[J].科技创新导报，2010(11).