桩基检测技术在工程实践中的应用探讨

李凯

（山西建工建筑工程检测有限公司，山西太原 030006）

1 桩基检测技术的主要类型及其应用

桩基检测技术是指在桩基施工或使用过程中，对桩基的质量、性能、状态等进行检测和评价的技术。桩基检测技术可以分为静态检测和动态检测两大类。

1.1 静态检测

静态检测技术是指在桩基不受外力作用时，利用声波、电磁波、地质雷达等物理方法，对桩基的长度、直径、完整性、缺陷等进行检测的技术。静态检测技术的主要类型如下。

（1）超声波透射法。该方法是利用超声波在桩身内部传播的特性，通过在桩顶和桩底分别设置发射器和接收器，测量超声波在桩身内的传播时间，从而推算出桩长和桩身内部的缺陷位置和大小。该方法适用于混凝土灌注桩、钻孔灌注桩等。

（2）低应变反射波法。该方法是利用低应变冲击激励产生的弹性波在桩身内部反射的特性，通过在桩顶设置冲击锤和传感器，测量弹性波在桩顶的反射信号，从而推算出桩长和桩身内部的完整性。该方法适用于各种类型的桩基[1]。

（3）电阻率法。该方法是利用电流在不同介质中的电阻率不同的特性，通过在桩身表面设置电极，测量电流在桩身内部的分布情况，从而推算出桩径和桩身内部的缺陷。该方法适用于钢筋混凝土灌注桩、钻孔灌注桩等。

（4）地质雷达法。该方法是利用电磁波在不同介质中的反射和折射的特性，通过在桩身表面设置天线，测量电磁波在桩身内部的反射和折射信号，从而推算出桩长、桩径和桩身内部的缺陷。该方法适用于各种类型的桩基[2]。

1.2 动态检测

动态检测技术是指在桩基受到外力作用时，利用力学、振动学等理论，对桩基的承载力、沉降、刚度等进行检测和评价的技术。动态检测技术的主要类型如下。

（1）高应变动态试验法。该方法是利用高应变冲击激励产生的应力波在桩身内部传播和反射的特性，通过在桩顶设置冲击锤和传感器，测量应力波在桩顶的反射信号，从而推算出桩端阻力、侧摩阻力和承载力。该方法适用于各种类型的单桩。

（2）低应变动态试验法。该方法是利用低应变冲击激励产生的弹性波在土层中传播和反射的特性，通过在地面设置冲击锤和传感器，测量弹性波在地面的反射信号，从而推算出土层刚度、土层厚度和土层承载力。该方法适用于群桩或复合地基。

（3）振动法。该方法是利用桩基在外力作用下产生的振动的特性，通过在桩顶或桩身设置振动传感器，测量桩基的振动参数，从而推算出桩基的刚度、阻尼、沉降等。该方法适用于各种类型的桩基[3]。

2 桩基检测技术在工程实践中应用的关键意义

2.1 可以保证桩基设计的合理性

桩基检测技术可以在桩基设计阶段对土层参数、荷载特性、桩型选择等进行分析和验证，从而保证桩基的设计合理性。例如，通过动力触探法可以获取土层抗剪强度、密实度等参数，从而确定土层承载力和沉降特性；通过静力触探法可以获取土层压缩模量、摩擦角等参数，从而确定土层侧向阻力和端阻力；通过动态荷载试验法可以获取桩身刚度、阻尼等参数，从而确定桩身承载力和沉降特性；通过静态荷载试验法可以获取桩－土界面摩擦系数、黏聚力等参数，从而确定桩－土相互作用特性。这些检测技术可以为桩基设计提供准确的数据支持，避免设计过大或过小的情况发生。

2.2 可以保证桩基的施工质量

桩基检测技术可以在桩基施工过程中对桩身质量、位置、形状等进行监控和评价，从而保证桩基的施工质量。例如，通过超声波法可以检测桩身内部是否有空洞、裂缝等缺陷，从而评估桩身完整性；通过低应变反射波法可以检测桩身是否有断裂、偏位等问题，从而评估桩身连续性；通过高应变反射波法可以检测桩身的实际长度、截面积等参数，从而评估桩身一致性；通过声波透射法可以检测桩身的混凝土强度、密实度等指标，从而评估桩身质量。这些检测技术可以为桩基施工提供及时地反馈和调整，避免施工缺陷和错误的发生[4]。

2.3 可以保证桩基的安全状况

桩基检测技术可以在桩基使用和维护阶段对桩基的变化、损伤、风险等进行检测和预警，从而保证桩基的安全状况。例如，通过应变计法可以监测桩身的应力、应变、变形等变化，从而评估桩身的工作状态；通过声发射法可以监测桩身的裂纹、腐蚀等损伤，从而评估桩身的损伤程度；通过地震波法可以监测桩基周围的土层变化、地震影响等风险，从而评估桩基的安全系数。这些检测技术可以为桩基使用和维护提供有效的信息和建议，及时发现和处理桩基的问题，防止工程事故的发生[5]。

3 桩基检测技术在工程实践中应用的不足之处

3.1 检测方法的选择不合理

桩基检测技术有多种方法，如静载试验、动载试验、低应变反射波法、声波透射法、超声波法等，不同的方法有不同的适用范围和优缺点，需要根据桩基的类型、规格、数量、地质条件等因素综合考虑。然而，在工程实践中，有时会出现检测方法的选择不合理的情况，具体如下。

使用静载试验作为唯一的检测方法，忽视了动载试验和无损检测方法的作用。静载试验虽然是最直接和可靠的检测方法，但它也有一些局限性，如费时费力、破坏性大、不能反映桩身完整性等。动载试验和无损检测方法可以作为静载试验的补充和预判，提高检测效率和范围，降低检测成本和风险[6]。

使用动载试验作为唯一的检测方法，忽视了静载试验和无损检测方法的作用。动载试验虽然是一种快速和经济的检测方法，但它也有一些局限性，如受锤击能量、土层阻力、桩头刚度等因素的影响，不能准确反映桩基的真实承载力。静载试验和无损检测方法可以作为动载试验的验证和修正，提高检测精度和可信度。

使用低应变反射波法作为唯一的无损检测方法，忽视了其他无损检测方法的作用。低应变反射波法虽然是一种常用和有效的无损检测方法，但它也有一些局限性，如受桩头条件、桩身材料、桩身裂缝等因素的影响，不能全面反映桩身完整性。声波透射法、超声波法等其他无损检测方法可以作为低应变反射波法的补充和对比，提高检测覆盖率和敏感度。

3.2 检测设备的质量不高

桩基检测技术需要使用各种专业的设备，如静载试验设备、动载仪器、低应变仪器、声波仪器、超声波仪器等，这些设备的质量直接影响着检测结果的准确性和可靠性。然而，在工程实践中，有时会出现检测设备的质量不高的情况，具体如下。

设备老化或损坏，导致数据采集不稳定或失真。例如，静载试验设备中的油压试验机或液压试验机可能会出现油压不稳或漏油现象；动载仪器中的应变计或加速度计可能会出现信号干扰或漂移现象；低应变仪器中的传感器或示波器可能会出现灵敏度下降或噪声增加现象等[7]。

设备校准或标定不准确，导致数据分析不正确或误差过大。例如，静载试验设备中的荷重计或位移计可能会出现零点偏移或量程偏差现象；动载仪器中的锤击能量或桩头刚度可能会出现测量不准或计算不当现象；低应变仪器中的波速或阻抗可能会出现估算不合理或标定不一致现象等。

4 桩基检测技术在工程实践中应用的主要策略

根据工程特点和要求，选择合适的桩型、桩材、桩长、桩径、桩间距等参数，以满足设计荷载和安全系数的要求，同时考虑施工难度、成本和环境影响等因素。

在施工过程中，采用有效的施工方法和设备，控制好施工质量，如桩身的垂直度、平整度、完整性、密实度等，避免出现裂缝、空洞、偏心、断裂等缺陷，同时注意防止对周围土层和建筑物的干扰和破坏[8]。

在施工完成后，进行必要的桩基检测，包括静载试验、动载试验、声波检测、超声波检测等，以评估桩基的承载力、沉降特性、完整性、刚度等指标，判断桩基是否符合设计要求和规范标准，及时发现并处理可能存在的问题[9]。

在使用过程中，定期或不定期地对桩基进行检测和监测，如应力监测、位移监测、温度监测等，以了解桩基的工作状态和变化情况，预警和诊断可能出现的损伤或失效现象，采取必要的维护和修复措施。

以下举例说明上述策略在工程实践中的应用。

例1：某高层建筑物采用钢管混凝土灌注桩作为地基处理方法，设计荷载为3000kN/根，设计安全系数为2.5。根据地质勘察报告，该地区土层由上至下依次为填土层（厚度为3m）、黏土层（厚度为10m）、砂层（厚度为15m）、岩石层。经过计算和优化，确定了桩型为直径800mm、长度25m 的钢管混凝土灌注桩，桩间距为3m。在施工过程中，采用自升式钻机进行钻孔，并在钻孔过程中注入水泥浆以稳定孔壁。钻孔完成后，在钢管内灌注C30 混凝土，并用振动棒进行密实。施工完成后，在每个桩群中选择一根代表性的桩进行静载试验，并在每个单桩上进行声波检测[10]。静载试验结果表明，所有试验桩的极限承载力均大于7500kN/根，满足设计要求。声波检测结果表明，所有检测桩的完整性良好，无明显的缺陷。因此，该桩基工程的施工质量和性能均达到了预期目标。

例2：某桥梁工程采用预应力混凝土桩作为地基处理方法，设计荷载为2000kN/根，设计安全系数为3.0。根据地质勘察报告，该地区土层由上至下依次为软土层（厚度为20m）、粉土层（厚度为10m）、砂砾层（厚度为5m）、岩石层。经过计算和优化，确定了桩型为直径600mm、长度30m 的预应力混凝土桩，桩间距为2.5m。在施工过程中，采用柴油锤进行打桩，并在打桩过程中测量桩顶速度和加速度，以控制打桩能量和打入深度。打桩完成后，在每个桩群中选择一根代表性的桩进行动载试验，并在每个单桩上进行超声波检测。动载试验结果表明，所有试验桩的极限承载力均大于6000kN/根，满足设计要求。超声波检测结果表明，所有检测桩的完整性良好，无明显的缺陷。因此，该桩基工程的施工质量和性能均达到了预期目标[11]。

例3：某地铁隧道工程采用钻孔灌注桩作为地基处理方法，设计荷载为1500kN/根，设计安全系数为2.0。根据地质勘察报告，该地区土层由上至下依次为黏土层（厚度为5m）、砂层（厚度为10m）、黏土层（厚度为15m）、砂层（厚度为20m）。经过计算和优化，确定了桩型为直径500mm、长度40m 的钻孔灌注桩，桩间距为2m。在施工过程中，采用旋挖钻机进行钻孔，并在钻孔过程中注入水泥浆以稳定孔壁。钻孔完成后，在钢筋笼内灌注C25 混凝土，并用振动棒进行密实。施工完成后，在每个桩群中选择一根代表性的桩进行静载试验，并在每个单桩上进行声波检测。静载试验结果表明，所有试验桩的极限承载力均大于3000kN/根，满足设计要求。声波检测结果表明，所有检测桩的完整性良好，无明显的缺陷。因此，该桩基工程的施工质量和性能均达到了预期目标[12]。

5 结语

综上所述，桩基检测技术在工程实践中应用具有关键意义，可以保证桩基的设计合理性，为桩基设计提供科学地依据；可以保证桩基的施工质量，为桩基施工提供有效地监控；可以保证桩基的安全状况，为桩基使用和维护提供及时的预警。因此，桩基检测技术是工程实践中不可或缺的一项技术，相关人员应当加大对这一技术的研究和实践力度，从而提高我国工程质量和安全性能。