基桩浅部缺陷处理前后桩身完整性对比检测分析

宋勰

摘  要：桩身完整性检测是基桩质量检测的一个重要方面。选择合理的检测方法组合对提高检测质量和效率意义重大。对某基桩进行低应变法和声波透射法组合检测，通过实测数据判定缺陷的具体位置，经开挖验证并补强处理后进行桩身完整性复测。研究结果表明采用多种检测手段进行相互验证可以有效提高检测结果的可靠性，并为缺陷桩的处理提供参考依据。

关键词：桩身完整性;低应变法;声波透射法;浅部缺陷;开挖验证

中图分类号：U213          文獻标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）11-0090-02

Abstract： Pile integrity testing is an important aspect of pile quality testing. Choosing a reasonable combination of detection methods is of great significance to improve the quality and efficiency of detection. A pile is tested by the combination of low strain method and acoustic transmission method， the specific location of the defect is determined by the measured data， and the pile integrity is retested after excavation verification and reinforcement treatment. The research results show that using a variety of testing methods to verify each other can effectively improve the reliability of the test results and provide a reference basis for the treatment of defective piles.

Keywords： pile integrity; low strain method; acoustic transmission method; shallow defect; excavation verification

引言

随着我国基础建设的持续稳定发展，桩基础因其具有诸多优良性能已迅速成为最基本、应用最广泛的基础形式之一，在国内外许多国家的工程中被广泛采用[1-2]。基桩的施工质量对整个工程的质量起着举足轻重的作用，因此，桩基检测是一项非常重要的工作，而桩身完整性检测是桩基检测的一个重要方面。桩身完整性检测的常规方法有低应变法、声波透射法和钻芯法等。在有条件的前提下，应当利用多种手段对基桩缺陷的位置和大小进行综合判定，提高检测结果的精确度，从而指导后期施工。

本文依托一个具体的桩基工程，采用声波透射法和低应变检测法对桩身完整性进行分析，判断缺陷位置为桩身浅部，并进行开挖验证，缺陷补强处理后再进行复测。通过处理前后的对比分析，论证了结合多种检测方法进行验证的必要性，以期为类似浅部缺陷基桩的处理与检测提供借鉴。

1 桩身完整性检测技术简介

1.1 低应变法

低应变法作为一种普查手段，因其具有检测速度快、成本低等优点而得到广泛应用。其检测方法是先将待检基桩桩顶经凿平处理，将专用加速度计粘于桩顶，使用橡胶或钢制手锤在桩顶进行竖向激振，产生的弹性波沿桩身向下传播。当桩身存在明显的波阻抗差异界面（如桩底，断桩或严重离析等部位）或桩身截面积发生缩径和扩径变化时，该部位将产生反射波信号并沿桩身向上传递至加速度计，将桩顶加速度计所接收到的信号经放大、滤波和数据处理，显示速度时程曲线，进而判断桩身完整性。低应变法可靠性较低，对多缺陷桩局限性较大，尤其不利于纵向缺陷的检出。对长桩和超长桩由于激振能量衰减过快，亦不适宜采用该方法判断桩身完整性。

1.2 声波透射法检测

声波透射法是利用声波的透射原理对桩身混凝土介质状况进行检测，适用于桩在灌注成型过程中已经预埋了两根及以上声测管的情况[3]。当探头在声测管里收发信号时，如遇到混凝土介质密度不同的情况，如断桩、夹泥、离析、空洞等缺陷，信号反映出来的声学参数（如声速、波幅、声时）将发生变化，仪器根据波幅、声速等参数的变化位置和幅度，进而判断缺陷的位置和大小。声波透射法检测准确度高，不但可以定位缺陷位置，还可以定量缺陷大小，但由于需要预埋声测管，不具有随机抽测性，且检测费用较低应变法高。需要指出的是，当桩径小于0.6m时，由于声测管的声耦合误差使声时测试的相对误差增大，应谨慎使用。

1.3 钻芯法

钻芯法属于一种直观的有损检测方式，适用于人工挖孔桩、钻（冲）孔等现浇混凝土灌注桩的检测，尤其适用于大直径砼灌注桩。它可以用于检测桩身完整性、桩身混凝土强度、实际桩长、桩底沉渣厚度及桩端持力层的岩土性状。根据芯样的连续性、完整性、胶结程度、骨料特性等对桩身完整性进行判断。

2 工程实例

2.1 某基桩桩身完整性检测分析

该工程位于山东省某市，1#基桩为冲击成孔灌注桩，桩长16.0m，桩径900mm，桩身混凝土强度为C35，沿钢筋笼内侧呈对称状布置3根通长声测管。根据地质勘察资料，桩周各土层自上而下分布为：第（1）层杂填土;第（2）粉质粘土;第（3）层粘土;第（4）层粉质粘土;第（5）层全风化辉长岩;第（6）层强风化辉长岩;第（7）层中风化辉长岩。利用声波透射法对1#基桩进行测试，测试结果见图1（a、b、c）。

结果显示：基桩东侧1-2剖面桩顶以下0.6～1.8m处存在连续的声学参数明显异常，具体表现为波幅、声速明显低于临界值，PSD曲线在该深度范围内发生突变。对该可疑区域进行交叉斜测，排除因声测管耦合不良等非桩身缺陷性因素后，判定该区域（0.6～1.8m）存在明显缺陷。采用低应变法对该桩进行补充测试，图2为低应变时域曲线结果。波速取3900m/s，时域信号显示在2L/c时刻前距桩顶约0.7m处开始出现明显的缺陷反射波。低应变检测结果验证了声波透射法的结论。

2.2 浅部缺陷开挖验证与处理

由于是桩身浅部缺陷，业主和监理单位决定对该桩进行开挖验证，开挖并进行适当混凝土破除后在桩身东侧距离桩顶0.7～1.8m的部位混凝土存在离析以及桩身出现缩径的缺陷。施工单位追溯原因推断是现场施工人员在基桩灌注过程中，由于拔管过快，导致该部位导管内混凝土量过少或和易性较差。经设计单位与监理单位共同决定，对该桩桩头进行全面积混凝土破除，破除范围为0～2.3m，采用高强无收缩灌浆料进行灌注补强，待28d后进行桩身完整性和竖向抗压承载力检测。

2.3 处理后复测

对处理后的1#基桩进行低应变法（图3）和声波透射法（图4）复测。低应变时域曲线显示在2L/c时刻前无缺陷反射波;聲波透射法显示之前的缺陷部位声测线参数均无异常，接收波形正常，综合判定桩身完整性为Ⅰ类。对该桩采用静载法测试单桩竖向抗压承载力，测试结果表明1#基桩单桩竖向抗压承载力满足设计要求。

3 结论

（1）基桩检测应根据检测目的、检测方法的适应性来合理选择检测方法。低应变法对桩身横向缺陷更敏感，声波透射法对纵向缺陷反应灵敏，有条件时可通过多种检测方法的相互补充、验证，来提高检测结果的准确性，减少缺陷的误判和漏判。（2）对桩身浅部缺陷，开挖验证是一种常规的辅助性验证手段。实践表明，采用声波透射法和低应变法对浅部缺陷基桩处理前后的桩身完整性进行对比分析是可靠有效的。

参考文献：

[1]CUBRINOVSKI M，KOKUSHO T，ISHIHARA K. Interpretation from large-scale shake table tests on piles undergoing lateral spreading in liquefied soils[J].Soil Dynamics and Earthquake Engineering，2006，26（2-4）：275-286.

[2]张廷雷，蒋良文，谭兵.桩身缺陷产生原因及预防措施研究[J].铁道工程学报，2018，2（2）：35-40.

[3]中国建筑科学研究院.JGJ106-2014.建筑基桩检测技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.