多种方法结合的桩基检测技术及其应用

[摘 要] 本文以胜利发电厂三期热电厂工程石膏脱水车间桩基检测为工程实例，介绍了静载试验法、高应变法、低应变法3种桩基检测技术的各自特点及局限性，并利用该3种方法对本工程桩基进行了检测与分析，进而对桩基质量进行评价。研究成果为桩基检测技术综合应用提供了重要的指导意义和借鉴经验。

[关键词] 桩基检测 静载试验 高应变法 低应变法 综合应用

[Abstract] Based on the engineering example of pile foundation detection of gypsum dehydration workshop in Shengli power plant phase 3 thermal power plant project， the characteristics and limitations of pile foundation detection technology was introduced with static load test， high strain method and low strain method. The pile foundation quality in this project was analyzed and evaluated by using the 3 above methods. The research results provide an important guiding significance and referential experience for integrated application of pile foundation detection technology.

[Key words] pile foundation detection；static load test；high strain method；low strain method；integrated application

1 引言

隨着我国经济建设和城市化进程的快速发展，高层建筑与大型基础设施迎来了建设高潮，其桩基础的施工安全及检测技术也受到了工程界与学术界的广泛关注。为了确保桩基质量及其可靠性，多种方法结合的桩基检测技术正逐步推广。如何充分发挥各种检测方法的优点，利用其之间的互补性来弥补各自缺点[1]，对我国桩基检测技术发展及其综合应用推广具有重要作用。

桩基是建筑物结构的主要承重部分，其质量优劣及可靠性直接影响建筑物的安全稳定[2]。目前，应用广泛的桩基检测方法主要有静力检测法、高应变法[3]、低应变法[4]和超声波法[5]等。

本文以胜利发电厂三期热电厂工程石膏脱水车间桩基检测为工程背景，通过静载试验法、高应变法、低应变法3种桩基检测技术相结合，确定了桩基单桩竖向抗压承载力、桩身完整性、桩身缺陷程度及其位置等检测项目，为桩基检测技术综合应用提供了重要的指导意义。

2 桩基检测方法及综合应用

本工程采用的3种桩基检测技术其各自特点及局限性如下。

（1） 单桩竖向抗压静载试验

静荷载试验法与动荷载试验相比，其所施加的荷载速率最慢，最接近于实际工程的加载速率，最显著优点是其受力条件最接近实际桩基实际受力状况[6]。该方法通过分级施加荷载来量测各级荷载与对应的沉降变形情况，根据荷载—沉降曲线、沉降—时间变形特征，然后根据曲线推求单桩竖向抗压承载力特征值等参数。

该方法检测结果直观可靠，是桩基承载力检测最基本、最准确的方法；其局限性为检测费用较高、周期较长、受场地限制较大。

（2） 高应变法单桩竖向抗压承载力检测

利用重锤对桩顶进行瞬态冲击，使桩基在高能量的冲击荷载的作用下，在桩和桩周土之间产生瞬时剪切破坏，从而充分地激发桩周土对桩的全部阻力作用，在桩顶附近采集有代表性的某一桩身截面的轴向平均内力F（t）与轴向平均速度V（t）的时程曲线，通过计算可确定单桩极限承载力。

高应变法能够较为准确的测定单桩极限承载力和判断桩身结构完整性；其局限性为检测准确性受桩身性质、测量条件、测量仪器及测试人员专业素质等因素的影响较大[6]。

（3） 低应变法桩身完整性检测

低应变法以一维线弹性杆件模型为依据，通过在桩顶施加低能量的激振能量，引起桩身及周围土体的微幅振动，用加速度传感器实测桩顶加速度，积分成速度响应时域曲线，利用波动理论或机械阻抗理论对记录结果加以分析，判定桩基施工质量与桩身完整性。

低应变反射波法具有操作简单、快速经济、无破损检验的优点，其缺点为需要依靠已有的动静对比系数、精确度较低、无法测出桩底沉渣厚度。

上述3种桩基检测技术各有其优缺点与适用性，采用静载荷试验与高、低应变法相结合，可以有效提高检测覆盖面，减少检测时间与费用，充分发挥各方法的优势，多种方法相互补充、综合应用。

3 工程实例分析

3.1 工程概况

胜利发电厂三期1×600MW级热电厂工程石膏脱水车间，位于东营市东营区西城，北侧紧靠南二路，东距东青高速公路约2km，交通便利。根据本工程的岩土勘测报告，各地层岩性分布自上而下依次为：杂填土，粉土，粉质粘土，粉土，粉砂等。基桩采用预应力混凝土管桩，桩端持力层为⑨层粉砂。

本工程对预应力混凝土管桩采用了3种桩基检测技术：①单桩竖向抗压静载试验，检测桩数3根；②高应变法单桩竖向抗压承载力检测，检测桩数5根；③低应变法桩身完整性检测，检测桩数21根。桩位平面分布如图1所示（图中仅标出了所检测的桩基编号），桩基参数及检测工作量如表1所示。

3.2 检测目的及仪器

（1） 检测标准：

本工程采用的3种桩基检测技术均按照《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）[7]中的相关规定及技术要求进行。

（2） 检测目的：

①单桩竖向抗压静载试验：用于判定单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求；

②高应变法单桩竖向抗压承载力检测：对施工完且达到休止时间的基桩确定单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求；

③低应变法桩身完整性检测：用于检测桩身完整性，判定桩身缺陷程度并确定其位置。

（3） 检测仪器：

①单桩竖向抗压静载试验：QF630T-20型分离式油压千斤顶1台、大量程百分表4块、油泵1台、单桩竖向抗压静载试验设备一套。②高应变法单桩竖向抗压承载力检测：中科智创RSM-PDT基桩动测仪1套、重锤（5t）1块。

③低应变法桩身完整性检测：中科智创RSM-PDT基桩动测仪1套。

4 桩基检测结果分析

4.1 单桩竖向抗压静载试验结果

本工程采用堆载反力装置对35#、44#、56#桩（如图1所示）分别进行单桩竖向抗压静载试验，限于篇幅，本文只对35#桩（桩长27m，桩径600mm）检测结果进行详细说明。

由圖2可知，在Q-s曲线中，随着荷载的增加，曲线斜率逐渐变大，当荷载增加至4200kN时，桩顶最大沉降量为17.03mm，曲线尾部未出现明显陡降段。卸载后最大回弹量为11.32mm，回弹率为66.5%。

在s-lgt曲线中，随着荷载的增加，曲线间距由密变疏，当荷载加至4200kN时，曲线尾部未出现明显向下弯曲现象。

整理上述3根预应力混凝土管桩的单桩竖向抗压极限承载力如表2所示，可以看出，所检测的3根桩的单桩竖向抗压极限承载力均为4200kN，极差与平均值之比小于30%，取4200kN作为该工程预应力混凝土管桩的单桩竖向抗压极限承载力统计值，其单桩竖向抗压承载力特征值为2100kN。

4.2 高应变法单桩竖向抗压承载力检测结果

本工程高应变法采用Case法对5#、18#、28#、41#、64#桩（如图1所示）进行检测，5#的测试曲线如图3所示。

根据图3曲线通过计算机分析可知，桩基最大质点速度为2.48m/s，桩顶最大位移为4.57mm，最终位移0.99mm，最大打击力为4750kN，通过阻尼系数法确定的单桩竖向抗压极限承载力为4545kN。

整理上述5根检测桩的单桩竖向抗压极限承载力如表3所示。

4.3 低应变法桩身完整性检测结果

本工程采用低应变反射波法对1#、6#、7#、12#等共21根桩（如图1所示）进行检测，1#的测试曲线如图4所示。

4 结论

通过静载试验法、高应变法、低应变法3种桩基检测技术相结合，判定了胜利发电厂三期热电厂工程石膏脱水车间桩基的单桩竖向抗压承载力、桩身完整性、桩身缺陷程度等情况，确保了桩基施工质量。3种桩基检测技术所得结论如下：

（1） 采用静载试验法实测的3根桩的单桩竖向抗压承载力特征值为2100kN，符合单桩竖向抗压承载力特征值2000kN的设计要求。

（2） 采用高应变法所测的5根桩的单桩竖向抗压极限承载力分别为4545kN、4828kN、4468kN、4603kN、4516kN，均大于设计极限承载力4000kN，满足设计要求。

（3） 采用低应变法所测的21根桩均为Ⅰ类桩，满足安全要求。

参考文献

[1] 田晓强. 桩基检测中多种方法的综合应用[J]. 建材技术与应用，2012，6：22-24.

[2] 吴文鑫. 低应变法桩基检测在深圳水务工程中的运用[J]. 现代物业，2013，4：98-99.

[3] 梁胜增. 高应变桩基承载力检测法的分析与应用研究[D]. 成都：西华大学，2009.

[4] 黄晏辉，王诗东. 低应变反射波法在桩基检测中的应用[J]. 中国西部科技，2015，5：57-58+49.

[5] 陈继平，陈必慧，江周勇. 超声波法在桥梁桩基检测中的应用[J]. 山西建筑，2009，11：305-306.

[6] 吴永清. 桩基检测技术及其应用[J]. 福建建材，2008，6：41-42.

[7] 中华人民共和国行业标准编写组. JGJ 106–2003建筑桩基检测技术规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2003.

作者简介：

王家文（1990-），男，汉族，助理工程师，工学学士，长期从事基坑及桩基检测等方面的研究。

单位：山东正元工程检测有限公司，邮编：250000，