浅谈桩基检测中的典型问题及处理方法

何成，焦海棠，邢立辉

（1.湖北震泰建设工程质量检测有限责任公司，湖北武汉 430000；2.武汉地震工程研究院有限公司，湖北武汉 430000）

随着近年来中国经济的高速发展，基础设施建设规模呈现指数式增长，桩基础在很多与民生有关的行业都发挥重要作用，例如水利水电、桥梁、港口、高层建筑、铁路等得到了较为广泛的应有[1-3]。桩基础作为地下隐蔽工程的一部分，工程质量受岩土工程条件、设计方案、施工工艺选型、相关从业者的技术水平以及建设各方的管理经验等多方面的制约[1]，它深埋于地下又无法进行直接观察，施工质量较难控制，桩基检测是判断桩基质量的重要手段和依据，也是工程建设过程中不可或缺的部分[3]，但是受限于中国桩基检测发展较晚，行业门槛相对较低，桩基检测中仍然存在很多的问题和不足[4]，因此需要加强行业引导监督、完善相关制度以及提高专业水平。

笔者在多年的实践中，发现当某种检测结果不合格时，往往会要求检测单位给出不合格结果的具体原因或者具体的缺陷类型，这有助于设计单位有针对性地进行最优化处理，例如承载力不合格到底是桩身缺陷引起的还是桩周、桩端土层达到极限状态引起的，前者属于施工问题，而后者属于设计、勘察问题；又如完整性检测中缺陷桩的缺陷类型到底是夹泥、空洞、断桩、缩径、离析还是桩底沉渣过厚？这就对检测人员的专业水平提出了更高的要求，既不能漏判，也不能误判，因此需要采用多种检测方法进行综合判定或相互验证[5]，这有助于检测人员更加准确定性甚至定量判别桩身存在的问题以及具体原因。通过笔者近几年在桩基检测过程中所遇到的几个典型案例，分析利用不同检测方法得到的缺陷桩信号特征和区别，为桩基质量的总体评价提供准确依据，为类似工程提供参考。

1 仪器设备

低应变设备为武汉岩海工程技术有限公司生产的基桩动测仪，型号为RS-W（P）；静载试验设备为武汉中岩科技有限公司生产的静载荷测试仪，型号为RSM-JC5（A）。

2 实例一：基于静载试验、钻芯法检测的相互验证

2.1 工程概况

拟建场地属于堆集平原区，场地表层分布人工填土，其下依次分布第四系全新统冲洪积层与上更新统冲洪积层，下伏基岩主要为白垩-古近系东湖群（K-Edn）紫红色碎屑岩，局部分布二叠系下统孤峰组硅质岩与栖霞组灰岩、石炭系黄龙组灰岩及泥盆系五通组石英砂岩与细砂岩。设计桩型为Φ800 mm 钻孔灌注桩，设计桩长为21～33 m，设计持力层为灰岩，设计单桩抗压承载力特征值为5 000 kN。

2.2 检测结果

施工完成后，抽取Y-82 号桩进行单桩竖向抗压静载试验，其施工桩长为23.0 m（设计桩长22.7 m），根据JGJ 106—2014《建筑基桩检测技术规范》[6]的要求进行分级加载。承载力加载到6 000 kN 时，总沉降量为11.71 mm，Q-S曲线平缓，无明显陡降段；承载力加载到7 000 kN 时，总沉降量为41.53 mm，大于40 mm，且该级沉降量大于上级的5 倍，Q-S曲线出现明显陡降（如图1 所示）。根据规范，该单桩竖向抗压极限承载力为6 000 kN，不满足设计要求，Y-82 号桩静载试验结果如表1 所示。

表1 Y-82 号桩静载试验结果汇总表

图1 Y-82 号桩静载试验Q-S 曲线图

鉴于该桩未预埋声测管，为查找不合格原因，对该桩进行了低应变和钻芯检测，对低应变结果进行分析，桩身疑似在6.7 m 存在先扩径后缩径情况（如图2所示）。钻芯结果显示：桩身完整性为I类，检测桩长为23.80 m；23.80—23.90 m 为褐黄色粉质黏土夹混凝土碎石；23.90—24.05 m 为中风化灰岩，不完整，局部夹泥；24.05—26.20 m 为溶洞充填物（为可塑状粉质黏土）；26.20—26.80 m 为坚硬微风化灰岩（如图3 所示）。

图2 Y-82 号桩低应变检测结果附图

图3 钻芯法检测现场照片

检测现场的芯样指标如表2 所示。

表2 检测现场的芯样指标

2.3 结果分析

静载试验出现承载力不满足设计要求情况时，往往需要重点关注成桩质量，因为基桩的承载力直接决定了建筑上部结构的安全，对此的相关处理不仅仅要着眼于不合格桩本身，而且需要考虑出现这种情况是个别现象还是普遍现象，同时为了尽可能发现缺陷桩，应提高静载试验的抽检比例。具体到本案例，从低应变和钻芯的结果综合分析，桩身完整性较好，主要存在的问题是桩底沉渣和桩底溶洞，灰岩作为持力层，具有承载力高的优点，但是灰岩常发育溶洞，所以在灰岩地区，前期勘察时已发现偶尔存在溶洞，按照相关规范要求，应进行一钻一孔超前钻勘察，但由于本场地地层变化较大，非灰岩和灰岩区交错重叠加之工期紧张等其他原因，前期并没有进行超前钻施工，同时成桩施工过程中清孔不彻底导致了桩底沉渣过厚，最终导致质量事故发生。据此推断其他桩也可能存在类似的问题，而后期加倍抽检进行静载试验的结果显示多达10 余根桩承载力不满足设计要求，也从侧面印证了这种推断，通过这些桩的设计处理，降低了工程的质量风险。静载试验是承载力检测中比较常用的检测方法，也是桩身完整性分类的参考依据，桩身完整性类别可定性分为I、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ共4 个类别[6]，在Ⅱ、Ⅲ类桩中考虑了缺陷严重程度对桩身承载力的影响，这两者的判别往往比较困难，因为实际工作中很难准确定性判断缺陷严重程度与承载力的定量关系，因此当完整性类别结果存在疑问时，可以采用静载试验进行承载力检测，以期获得更加可靠的结果。

3 实例二：基于低应变检测与开挖的验证

3.1 工程概况

拟建场地地貌单位属于长江Ⅲ级阶地。上部为全新世冲击黏性土，下卧基岩为志留系泥岩。拟建建筑基础拟采用Φ800 mm 钻孔灌注桩，前期破坏性试桩设计桩长25 m，设计持力层（5）-2 中风化泥岩，设计单桩承载力特征值4 750 kN。

3.2 检测结果

本工程共设计4 根破坏性试桩，在进行静载试验前先进行了低应变检测，结果发现SZ1 桩在约2.7 m处出现严重缺陷反射波信号，并伴有周期性的多次反射波，初步判断为Ⅲ类桩（如图4 所示）。由于缺陷的位置较浅，场地条件较好，采用直接开挖方式查看缺陷位置的情况，开挖到2.0—2.5 m 时出现了局部扩径形态，当时怀疑缺陷信号是否与此处的扩径有某种联系，在检测人员坚持下，再往下挖至3.0 m 处发现桩身存在严重的夹泥夹渣现象（如图5 所示），与低应变结果高度吻合。

图4 低应变检测结果附图

图5 现场开挖照片

3.3 结果分析

低应变反射波法作为一种半直接的检测方法，现场信号采集以及室内信号解译都直接影响结果的准确性。低应变对某些深部缺陷的信号反应较为困难，这与低应变本身具有一定的局限性有关，同时也与低应变检测时的锤击方式、敲击锤的类型有很大的关系，这在一定程度上降低了低应变检测的准确性，因此在前述案例中，低应变检测结果无法与其他检测方法得到的结果一致。但是低应变作为一种普查性质的检测方法，具有仪器设备轻便、检测速度快、检测费用低等优点，在完整性检测过程中仍被广泛使用，桩身存在浅部缺陷时，低应变检测一般能够给出缺陷反射波的信号。在本案例中，低应变信号显示了强烈的多次反射波，而一次反射波的位置较浅，因此选择直接开挖方式进行验证，如果遇到缺陷位置较深或者没有直接开挖的条件，且没有对声波检测结果进行综合判定的情况下，一般会采用钻芯法进行验证。但钻芯法存在以点代面的情况，对于轻微缺陷或者部分缩径的情况有时无能无力，笔者在实际检测过程中也遇到过低应变型号显示为Ⅲ类桩，但钻芯至缺陷位置时显示芯样完整的情况，针对此种情况检测人员应增加一个钻孔或者采用其他检测方法（如超声波法或现场开挖）进行综合判定。

本案例为破坏性试桩检测，其目的是验证设计参数的合理性与适宜性，以便于合理控制建设成本与安全储备，因此需要验证极限状态下的基桩承载力，准确说是验证桩周土层与桩端持力层的受力极限状态。此时要求桩身是完整的，因此静载试验前的桩身完整性检测是必要的，以排除桩身完整性问题导致的桩基承载力不足，从而达到试验效果。目前对于桩身完整性的检测方法主要为低应变反射波法、声波透射法和钻芯法，低应变对于深部缺陷不敏感、信号解译具有多解性，但具有检测速度快、检测费用低等优点[1-2]，一般用于大面积普查性质的检测；钻芯法作为一种微破检测手段，取样部位有限，所反映的混凝土质量局限于钻芯的芯样，存在一定的盲区，也存在漏判和误判的情况，同时钻芯法设备尺寸相对较大，成本较高，对桩身存在一定的损伤，不宜进行大规模的检测，一般进行抽检；而声波透射法在检测成本和时间方面介于低应变法和钻芯法，在准确性方面与钻芯法基本相当，同时也是一种无损的检测方法，因此，在破坏性试桩上预埋声测管以便进行后期完整性检测是比较经济、可靠的检测手段。

4 结束语

目前各种桩基检测技术均存在一定的优缺点，不同检测技术针对同一对象，得到的结果可能偏差很大，有时甚至相反，不能完全反映出桩基的全部特性。因此，检测人员应当综合考量施工工艺、地质、设计要求和现场操作等多种因素开展检测工作，不宜单从检测数据、信号得出结论，以免造成漏判和误判，当某种检测方法显示桩身质量有问题时，应结合其他检测方法进行综合评判。静载试验是目前承载力检测最直观有效的方法，也是其他检测方法的评定准绳，工程桩的预期使用功能通过桩的承载力实现，因此，当发现桩身承载力不满足设计要求时，应采取其他方法（如低应变、声波透射法和钻芯法）找出具体原因，以期达到最优的处理效果。