多种基桩检测方法的实例分析

胡志鸿

摘要：目前大部分工程基础均采用桩基础，基桩检测方法较多，各种方法都有各自的优点，也存在不同的局限性。在工程检测当中，都应该采用多种不同的方法进行检测，相互补充，作充分的对比分析，更好地确保桩基工程安全可靠，同时也能更好地丰富地区经验。

关键词：低应变;高应变;单桩竖向抗压静载;对比

1 工程概况

某拟建工程位于海积平原区域，设计主塔范围为15层，其余为5层，工程桩总数216根。采用PHC 600 AB 130先张法预应力混凝土管桩（简称PHC桩）。因该区第四系覆盖层很厚，基岩埋藏很深，在勘察深度范围内未揭露基岩，且周边无相同或相近地质条件PHC桩载荷试验相关数据和资料，结构上所需荷载较大（预估单桩竖向抗压极限承载力为7800kN），桩端持力层只能选在可塑～硬塑⑩2-1粘土层上，为纯摩擦桩。设计方拟选三根桩分别进行低应变法、高应变法和单桩竖向抗压静载试验，以取得可靠的数据进行下一步设计。所选桩均分布在地下室大底板下，编号为S-1#、S-2#和S-3#，强度为C80，桩长均为46.00m。桩施工采用锤击贯入法沉桩，锤重8T，落距1.5m。

2 实施方案

本次试桩共3根，采用高、低应变法及单桩竖向抗压静载试验，经建设方、监理及设计方等多方建议，并考虑到场地的情况、检测方法间的影响，以及周边工程施工对道路的影响。确定检测顺序为低应变法→高应变法→单桩竖向抗压静载试验。考虑到高应变法检测重锤瞬时激发桩土阻力与桩端支承力，对桩土间的影响相对静载试验来说基本可以忽略，且静载试验在高应变法检测不少于28d后进行，以确保检测数据科学可靠。

3 低应变法检测

低应变法是普查基桩桩身质量的最佳方法之一，它无损、快捷、高效、经济、轻便等优良特性，优势的背后也有局限性。低应变法以一维波动理论为基础，应用应力波特征来检验桩身质量。通过在桩顶施加激振信号产生应力波，该应力波沿桩身传播过程中，遇到不连续界面和桩底面时，将产生反射波，检测分析反射波的传播时间、幅值和波形特征，就能判断桩的完整性。其低应变法结果及实测曲线图如下：

4 高應变法检测

高应变法检测使用重锤冲击桩顶，使桩—土产生足够的相对位移，以充分激发桩周土阻力和桩端支承力，通过安装在桩顶以下桩身两侧的力和加速度传感器接收桩的应力波信号，应用应力波理论分析处理力和速度时程曲线，并结合实测曲线拟合法，选择实测力、速度或上行波作为边界条件进行拟合，拟合完成时计算曲线应与实测曲线基本吻合，桩侧土摩阻力应与地质资料基本相符，贯入度的计算值应与实测值基本吻合，从而获得桩的竖向承载力和桩身结构完整性。现场检测采用15T整体重锤，大于预估极限荷载的1.5倍，自由落锤，各桩均进行多次锤击，落距控制在0.5～0.8m，其高应变法实测曲线如下：

Case法和擬合法分析结果如下：

试验参数

实测参数

曲线拟合法分析

桩身结构完整性描述

完整类别

桩号

桩径

测点

桩长

承载力

预估极限值

弹性波速

测点处

最大冲击力

测点处

最大速度

测点处

最大动位移

贯入度

主要土参数

动测

承载力

摩阻力

端承力

桩顶

最大位移

Qs

Qt

Js

Jt

#

mm

m

kN

（m/s）

kN

m/s

mm

mm

mm

mm

--

--

kN

kN

kN

mm

S-1

600

42.80

7800

4200

13457

6.54

27.43

2.6

1.93

4.18

0.82

0.56

8779

7612

1167

32.80

完整

I

S-2

600

44.80

7800

4200

14245

6.93

27.75

2.9

1.07

4.57

0.98

0.87

8969

7857

1112

39.20

完整

I

S-3

600

44.80

7800

4200

10711

5.68

26.91

3.1

桩身12.7m左右严重缺陷，不作拟合分析

Ⅳ

S-1#和S-2#桩拟合分析曲线及模拟静载Q-s曲线图如下：

S-3#桩在高应变法检测之前桩身12.1m左右轻微缺陷，而在高应变法检测首次锤击后，曲线反映12.7m左右严重缺陷，后再进行低应法检测，缺陷位置反映在12.2m左右。桩周上部土阻力较小，又因接桩位置的焊缝质量相对较差，重锤锤击后致使原缺陷程度加重。

5 单桩竖向抗压静载试验

单桩竖向抗压静载试验是目前公认的检测基桩竖向抗压承载力最直接、最实用、最可靠的试验方法，也是一项安全隐患最大、成本最高、耗时最长的方法。模拟桩基实际工作状态的最直接的方法，即平台上堆放试块作反力的装置。本次试验的桩加载至最大试验荷载7800kN时，维持荷载且达到相对稳定，Q-s曲线呈缓变形，s-lgt曲线大致呈平行规则排列，综合分析各桩的极限承载力均不小于7800kN。其动静结果汇总见下表：

桩号

（#）

桩径

（mm）

桩长

（m）

极限承载力（kN）

总沉降量（mm）

残余沉降量（kN）

承载力特征值对应的沉降量（mm）

动测极限承载力（kN）

动测桩顶位移（mm）

动静对比误差（%）

S-1

600

44.00

7800

30.31

16.04

10.32

8779

32.80

12.6

S-2

600

46.00

7800

35.39

17.76

7.95

8969

39.20

15.0

S-3

600

46.00

7800

30.62

12.11

11.73

--

--

--

S-3#桩高、低应变法检测到桩身存在严重缺陷。依上述单桩竖向抗压静载试验结果来看，承载力仍可达到预估的设计要求，缺陷对桩的承载力发挥未产生影响。

6 对比分析

低应变法相对高应变法的激振频率要高，对反映桩身缺陷的精度要高些。S-1#桩和S-2#桩，高低应变法检测完整性均为Ⅰ类。S-3#桩，低应变法检测12.1m左右轻微缺陷，高应变法首次锤击后反映在12.7m左右严重缺陷，其低应变法检测在12.2m左右严重缺陷，该桩最后一节接桩位置为12.0m，相对来说低应变法对缺陷位置反映精度要高些。

S-1#和S-2#桩动静对比误差均在20%内。静载试验极限荷载为预估最大的试验荷载，根据其沉降量分析，其Q-s曲线均为缓变形，结合规范取40mm为桩的极限承载力（暂不考虑桩的压缩量），桩的实际承载能力肯定高于静载试验的最大试验荷载，动静对比的误差相对会减小些。相对来说本次高应变动测法的测试结果还是比较可靠、比较准确的。

7 总结

基桩检测方法较多，各种方法都有各自的优点，也存在不同的局限性。低应变法快捷、经济，是普查基桩质量的优良手段。高应变法检测经验和理论都已趋于成熟，但因素诸多，致使仍不能独立作为单桩竖向抗压承载力的判断依据，若采用高应变法仅进行完整性检测应时降低锤重（大于0.3%抗压承载力特征值且大于20kN），以免重锤锤击后加重原有缺陷程度。静荷载试验有着耗时长、成本高和危险性高等缺点，但提供的承载力数据十分可靠。动静荷载测试的对比分析试验应推广，根据产生误差的原因，并采取有效的措施，使高应变动测法所得到的参数更加合理，使测量结果可以更加准确，最终使高应变法检测单桩竖向抗压承载力更加可靠。

参考文献：

[1]陈凡，徐天平等.桩基质量检测技术.中国建筑工业出版社.2003

[2]羅骐先.桩基工程检测手册.人民交通出版社.2004

[3]广东省标准《建筑地基基础检测规范》（DBJ 15-60-2008）.2008