桩基静载与低应变在桩基检测中的配合应用

胡潇潇 （安徽省建筑科学研究设计院，安徽 合肥 230031）

1 两种常见的桩基检测方法概述

1.1 静载试验法

静载试验是目前确定单桩承载力最直观、可靠的检测方法，它通过对桩施加荷载并由仪器根据荷载试验测得的沉降关系曲线，来判断单桩承载力。静载试验法包括单桩竖向抗压静载试验、单桩竖向抗拔静载试验和单桩水平静载试验。本文仅对其中的单桩竖向抗压静载试验进行分析。其试验示意图如图1所示。

图1 单桩竖向抗压静载试验

1.2 低应变反射波法

低应变反射波法具有检测方法简单快捷，检测费用低和抽检范围广的优点，作为基桩完整性检测的常用手段，它以波形的反映特征来判断基桩的缺陷程度和位置。

低应变反射波法的基本原理是通过锤子对桩顶进行激振，激振点受迫产生振动并产生沿桩身向下传播的应力波，应力波到达桩的底端开始向上反射；当桩身某处存在缺陷时，也会产生波的反射并与入射波叠加。这些反映桩身质量信息的反射信号通过安放在桩顶上的传感器接收，并在仪器上把采集到的模拟信号放大后再通过转换器转换成数字信号来综合分析，从而判断出被测桩的桩身结构完整性，对桩身完整性是否存在缺陷作出相应判断。其试验示意图如图2所示。

图2 低应变法检测系统示意图

2 静载与低应变相配合的必要性

2.1 单一静载试验在工程检测中的不足

由上文桩基静载试验和低应变试验的分析可以看出，这两种检测方法各有其检测方向。同时根据统计，同一工程单桩承载力静载试验离散性大，试验样本数一般较少。按常规的随机抽样检验方法计算各工程的承载力值，难度大且不客观。由于问题桩通常数量少，小比例抽检一般找不到，这就会让工程质量存在不确定性。但实际情况是，要做大量的静载试验是不可能的。因此，这就需要通过低应变法来和静载试验法相互配合，对工程项目进行联合检测。

2.2 低应变反射波法的优势

2.2.1 低应变反射波法检测简单、快速、成本低

静载试验的设备都比较笨重。它主要由配重块、钢梁和千斤顶等组成。检测效率基本上为每天1根。它需要投入大量的人力物力，成本高。而基桩动测仪主要是一台带有传感器和数据传输线的主机，便于携带。其检测效率可以达到每天几十根甚至几百根。

2.2.2 低应变反射波法检测可以与静载试验互补

静载试验的主要目的是测试桩的承载力。低应变试验结果可以补充和验证静载试验的结果。特别是桩身损坏的情况，例如桩身结构的破坏和桩周土的破坏。然而，静载试验得出的试验曲线不易判定其原因。而低应变反射波法则能检测出桩身缺陷及其位置，结合静载试验结果可全面掌握工程桩的质量。

2.2.3 低应变法可用于工程桩的普查

由于静载试验成本高、周期长，其检测桩数非常有限，一般只占总桩数的1%左右，使得试桩的选择具有很大的随机性。而基桩动测仪轻便、快速，适合大规模检测，采样比例一般不低于桩总数的20%～30%，而且发现问题后能及时扩大检测范围，甚至对所有工程桩进行质量检测，而静载试验则不具备这种灵活性。

2.3 两种方法相配合更有利于工程检测

由此可见，用低应变反射波法与静载试验相互配合是非常必要的，它可以丰富静载试验的信息量，同时也对积累资料，总结经验，对提高静载测试曲线的分析能力很有帮助。正因为如此，通常的桩基检测中，都需要将这两种方法共同使用，相互配合，以达到完整地检测所施工的桩是否合格的目的。下面，本文将结合工程实际，来说明这两种方法的实际运用。

3 工程实例

3.1 工程概况

某地一厂房，工程地基基础设计等级为丙级，设计采用钻孔灌注桩，设计单桩承载力特征值为1225kN，设计桩径为600mm，设计混凝土强度等级为C30，设计桩长在17m～20.0m，施工桩长在17.0m～24.0m，设计桩顶标高为 -0.600m，设计桩端持力层为⑦层中风化砂岩。

3.2 静载试验及结果

本工程所测项目为抗压桩，静载试验分级为10级，第一级加载量为分级荷载2倍。因施工所用桩有两种桩径和承载力，因此根据设计要求各试验桩的单桩竖向抗压静载试验荷载分级见表1。

本文选取其中145#桩进行分析，仪器参数设置为快速维持荷载法，其单桩竖向抗压静载试验沉降情况如表2。

①145#桩桩径为600mm，从145#桩的单桩竖向抗压静载试验Q-s曲线（如图3所示）可以看出，当荷载最大加至2450kN时，桩顶最大沉降量为5.28mm，曲线未出现陡降，末级荷载作用下的桩顶沉降量为0.43mm；从卸载回弹情况看，完全卸载后桩顶残余沉降为1.13mm，最大回弹量为4.15mm，回弹率为78.60%；从s-lgt曲线（如图4所示）可以看出，各级荷载对应的沉降曲线均较平坦，未见明显下弯。根据试验结果，依据《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2014)规范第4.4.2条，该复合地基单桩的竖向抗压极限承载力检测值可取最大试验荷载2450kN，其对应的单桩竖向抗压承载力特征值是1225kN。

图3 145#桩Q-s曲线

图4 145#桩s-lgt曲线

单桩竖向抗压静载试验荷载分级表 表1

145#桩单桩竖向抗压静载试验沉降情况 表2

试验采用武汉岩海工程技术有限公司研制的RS-1616K(S)型基桩动测仪，在桩顶部位进行竖向激振，测得该桩的低应变曲线。

②145#桩的施工桩长根据施工记录显示为24m，仪器测得该桩波速为3871m/s，该桩实测曲线如图5所示。

该桩经低应变野外测试及室内计算分析得该桩2L/C时刻前无缺陷反射波，桩底谐振峰排列基本等间距，其相邻频差Δf≈C/2L。混凝土波速正常，为完整桩，无缺陷，评定为I类桩。

图5 145#桩低应变实测曲线

3.3 结果分析

经静载试验法和低应变反射波法共同检测，该工程这两根桩桩基承载力达到设计要求，且桩身完整性评定为I类，检测合格。

4 结论

本文通过以上工程实例来探讨静载试验法与低应变反射波法在工程检测中的应用，主要以检测所得的结果对判定桩的承载力与完整性的作用进行研究总结。根据不同情况选择合理的检测方法，是保证静载试验与低应变反射波法检测结果准确的重要手段。不过，本文所进行的试验验证也具有一定的局限性，由于篇幅所限，没有列举更多的比对试验案例。本文主要从检测方法的角度上，通过部分桩的检测试验验证了静载试验与低应变反射波法相互配合的可行性。

桩基检测的多种方法各有特点，同时也有各自的适用范围和它的局限性，这要求我们客观地看待各种检测方法得出的结果，不能一概而论，更不要将这些方法对立起来，在实际的工程检测中应加强各种检测方法之间的相互配合，结合各种信息，客观、全面地对桩身质量进行评价。