基桩质量检测方法探讨
2015-06-23
1 基桩质量检测方法的分类
桩基础是建筑结构工程重要的基础形式之一，桩基工程因受岩土工程条件、基础与结构设计、施工以及专业技术水平和经验等因素的影响，不但过程复杂，而且具有极高的隐蔽性，它的检测工作往往比上部结构更为复杂，更容易发生质量隐患。基桩质量检测包括承载力和完整性检测两项重要内容，宏观上可以分为直接法和半直接法。直接法：通过现场原型试验直接获得检测项目结果或为施工验收提供依据的检测方法。主要有钻孔取芯法、静载荷试验法。半直接法：是指在现场原型试验的基础上，基于一些理论假设和工程实践经验并加以综合分析最终获得检测项目结果的检测方法。主要有低应变反射波法、高应变动力检测法、声波透射法。
2 基桩常见的质量通病
2.1 灌注桩质量通病
2.1.1 钻（冲）孔灌注桩
桩底沉渣过厚导致承载力大幅降低；钢筋笼错位；桩身倾斜；桩身混凝土离析；夹泥；缩颈；断桩等。
2.1.2 沉管灌注桩
拔管速度快导致管桩出现缩颈、夹泥或断桩；桩距过小时，邻桩施工不当使初凝的桩被振断或拉断，或因挤压而缩颈；由于动水压力作用，出现冒水现象，形成断桩；操作不当形成吊脚桩等。
2.1.3 人工挖孔桩
施工方法不当造成混凝土离析；护壁漏水，造成混凝土表面积水过多，使混凝土胶结不良，强度降低；地下水渗流严重，易使护壁坍塌，土体失稳塌落；抽吸地下水，致使水位下降，下降土层对护壁产生负摩擦力作用，易使护壁产生裂缝和错位，影响桩身质量和侧阻力的发挥。
2.2 混凝土预制桩质量通病
桩锤选用不合理，易造成桩疲劳破坏，或击碎桩头，增加打桩破损率，使沉桩无法进行；锤击拉应力会在桩身中上部产生环状裂缝；焊接质量差易造成焊口处开裂；桩身不垂直，易造成锤击偏心，使锤击能量损失大，且会造成桩身开裂、折断。
3 各种工程桩质量检测方法的适用性和局限性
3.1 静载荷试验法
静载荷试验是采用接近于竖向抗压桩的实际工作条件的试验方法，确定单桩竖向极限承载力，对工程桩的承载力进行检验和评价。静载荷试验法是目前公认的检测基桩竖向抗压承载力最直观、最可靠的检验方法，其结果可作为判断工程桩是否合格的直接依据。但我国大部分地区采用堆载法进行静载荷试验，常用堆载重物为砂包或混凝土块，其整体稳定性较差，存在许多安全隐患。
3.2 低应变反射波法
低应变反射波法检测桩身结构完整性的基本原理是：通过在桩顶施加激振信号产生应力波，应力波沿桩身传播过程中，当遇到不连续界面（如蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等缺陷）和桩底面时，将产生反射波，分析反射回来的波形特征，从而判断桩的完整性。该法具有设备简便、速度快、收费低、检测面广、不受场地条件限制等优点，已成为基桩质量检测中应用最普及的方法。其局限性是由于冲击能量较低，对大直径长桩的中、下部缺陷不敏感；不能定量评判缺陷程度或桩底沉渣情况；受土体侧阻力影响大，检测有效深度受到限制；桩身有渐变缺陷时反射波不明显，易导致漏判；桩身水平裂缝和接缝虽能反映出来，但其程度很难掌握；测试信号采集质量难以保证，桩头处理较差、冲击锤选择不当、传感器粘贴不好、大直径桩的桩头尺寸效应等都会造成实测信号受到干扰而失真，从而导致误判。
3.3 高应变动力试桩法
高应变动力试桩法是采用重锤冲击桩顶，使桩土之间产生足够的相对位移，充分激发桩周土摩阻力和桩端支承力，从而测得桩的竖向承载力和桩身完整性。高应变法检测桩身完整性的可靠性比低应变法高，但其对基桩承载力检测分析结果的准确性还不能与静载试验相媲美，对设计等级高的桩基工程，它只能作为静载试验的补充，以弥补静载试验抽检数量少、代表性差的不足。但其可以对锤击预制桩的打桩过程进行动力监测，为预制桩的信息化施工提供了一个理想的监控手段，目前在超长桩沉桩施工中应用较为普遍，这一点是静载试验无法做到的。
3.4 声波透射法
声波透射法是根据声波在有缺陷的混凝土中传播时，通过声波的声学参数和波形的变化来推断桩身混凝土质量和强度的无损检测方法。它是检测混凝土灌注桩连续性、完整性、均匀性以及混凝土强度等级的有效方法，能直观而准确地检测出桩内混凝土因灌注质量问题所造成的夹层或断桩、孔洞、蜂窝、离析等内部缺陷，是灌注桩重要检测方法之一。声波透射法具有检测全面、细致等特点，可覆盖整个桩长的各个横截面，信息量丰富，结果准确可靠，现场操作简便、迅速，不受桩长、长径比及场地的限制。它的局限性在于必须预埋声测管，检测缺乏随机性；对声测管埋设质量要求较高，且埋设后不能回收重复使用，使得声波透射法成本高，不能大面积进行检测。
3.5 钻孔抽芯验桩法
钻孔抽芯验桩是检测钻（冲）孔、人工挖孔等混凝土灌注桩质量的一种有效手段，受场地条件的限制少，特别适用于大直径灌注桩的质量检验。该法主要用于检验桩身混凝土质量、桩底沉渣、桩端持力层、桩长等，具有直观、定量等优点。但其只能对桩身局部进行检测，对桩身质量则不能给予总体评价；当桩身缩颈时不易发现问题；对较长的钻（冲）孔灌注桩或桩身出现倾斜时，不能保证钻到桩底。采用该法费用较高且速度较慢，检测面不广。
4 基桩质量检测方案的选用
不同的桩型由于地质条件、施工工艺和现场实际情况等不同，有着各自不同的质量问题，常用的检测方法也有自身的适用性，要做到有效、合理、经济地检测和控制基桩质量，就必须选择合适的检测方案。
4.1 沉管灌注桩
该桩型的质量问题主要出现在桩身中、上部软硬土层的交界处，采用低应变反射波法检测桩身完整性十分有效；同时使用静载荷法检测单桩承载力也非常可靠；而高应变动力检测法更能同时检测其完整性和承载力情况。在已进行过静载荷试验的地区，使用低应变反射波法与高应变动力检测法相互验证与补充更为适宜。
4.2 钻（冲）孔灌注桩
该桩型可采用静载荷法+抽芯检测法进行检测。对于中、小直径桩可采用低应变动力检测法＋静载荷法（或高应变动力检测法）。对于大直径钻孔桩可采用低应变反射波法＋抽芯检测法＋声波透射法，或者采用低应变反射波法+高应变动力检测法。对超长桩的桩底持力层情况，抽芯检测一般较难抽至桩底，可用高应变动力检测法作出定性的检测。
4.3 人工挖孔灌注桩
该桩型设计桩径一般都较大，通常是端承桩，其承载力设计值大，通常是通过检测桩身完整性、桩底持力层是否达到设计值来间接检测的。可采用低应变反射波法和声波透射法对桩的完整性进行普查，并根据实际情况对有疑问的桩采用高应变动力检测法或抽芯法复核桩身完整性和持力层情况。
4.4 混凝土预制桩
由于预制桩通常桩身质量较稳定，主要检测接桩处有无损伤及桩长、承载力等情况。高应变动力检测法能够克服桩周土阻力产生纵向位移，应力波能穿透横向微小裂缝，可以检测出桩的实际情况。同时采用静载荷法进行承载力检测也是一种准确可靠的方法。
不同的检测方法各有其适用性和局限性。我们在实际应用中应坚持科学、客观和慎重的态度并结合现场实际情况进行合理选择，制定行之有效的、科学的检测方案，严格把好工程质量关，确保人民生命财产安全。
