影响水利工程桩基检测质量的因素探讨

邓凯斌

摘 要：水利工程质量的优劣及其能否发挥设计的效益、功能，在很大程度取决于该工程桩基础施工质量，甚至直接关系到该工程的成败。因而对水利工程桩基的检测，各参建单位一直很重视，如何提高桩基检测数据的准确度和效率，从而对施工质量的有效判定及是否达到设计要求，这就需要检测人员具备较强专业检测能力和现场检测经验。本文是在笔者根据多年的水利工程桩基检测经验，对影响水利工程桩基检测质量的因素进行了分析，并提出了改进措施，希望对提高水利工程桩基检测质量有所帮助。

关键词：水利工程;桩基;检测;质量

中图分类号：TU473.16 文献標识码：A 文章编号：1671-2064（2019）08-0115-02

万丈高楼平地起，而平地之下的桩基础才是重中之重。桩基础工程本身的质量就决定了工程主体结构的安全性和可靠性。桩基础本身属于隐蔽工程，施工质量较难控制，且存在问题后凭目检也难于发现。往往需要专业检测设备、采用多种检测方式来保证桩基的检测质量。

1 水利工程桩基础

水利工程是用于控制和调配自然界的地表水和地下水，达到除害兴利目的而修建的工程[1]。水利工程的建筑形式比较多，主要有大坝、堤防、水电站、泵站、溢洪道、水闸、渡漕等，这些建筑物一般工程量大、投资多、工期长且施工条件复杂、受自然条件影较大。万一失事后果严重、对当地人民生产生活影响很大。水利工程桩基主要有灌注桩、管桩、水泥土搅拌桩。

2 桩基质量检测的方法

为了了解水利工程中应用的灌注桩、管桩、水泥土搅拌桩施工质量，主要检测方法有静载法、高应变法、低应变法、超声波透射法和钻孔抽芯这五种方法。

静载法是指在桩顶部逐级施加竖向压力、竖向上拔力或水平推力，观测桩顶部随时间产生的沉降、上拔位移或水平位移，以确定相应的单桩竖向抗压承载力、单桩竖向抗拔承载力或单桩水平承载力的试验方法[2]。

高应变法用重锤冲击桩顶，实测桩顶部的速度和力时程曲线，通过波动理论分析，对单桩竖向抗压承载力和桩身完整性进行判定的检测方法[2]。

低应变法低应变法是采用低能量瞬态或稳态激振方式在桩顶激振，实测桩顶部的速度时程曲线或速度导纳曲线，通过波动理论分析或频域分析，对桩身完整性进行判定的检测方法[2]。

超声波透射法由超声脉冲发射源在混凝土内发高频弹性脉冲波，用高精度接收系统记录该脉冲波在混凝土内传播过程中表现的波动特征。当混凝土内部存在不连续或破损界面时，缺陷面形成波阻抗界面，波达到该界面时，产生波的透射和反射，使接收到的透射能量明显降低;当混凝土内部存在松散、蜂窝孔洞等缺陷时，将产生波的散射和绕射，根据波的初始到达时间和波的能量衰减特征、频率变化及波形畸变程度等特征，从而获取测得范围内混凝土的声学参数。

钻孔抽芯法是利用钻孔机械在桩体中取出芯样，一般是通长钻孔，通过芯样观测桩的完整性、桩长、桩底沉碴厚度、桩底岩土层性状等，通过芯样切取试件进行抗压强度试验来推定桩体强度是否达到设计要求。

水利工程中根据检测目的对这五种检测方法一般按表1进行选择。

检测前应掌握工程地质勘察资料、桩基础施工平面图、桩基设计资料和施工记录及相关的桩基技术资料。

3 水利工程中桩基检测方法的选择

水利工程中桩基检测一般同时采用2-3种检测方式：

灌注桩：主要有静载、低应变组合;静载、钻孔抽芯组合;静载、超声波透射法组合;高应变法、钻孔抽芯组合;高应变法、超声波透射法组合。

管桩：主要有静载、低应变组合;高应变。

水泥土搅拌桩：静载、钻孔抽芯组合。

灌注桩由于自身结构的特点，5种方式都可以进行检测，但每种检测方式的侧重点不同，如果现场条件许可，对于设计承载力不大于8000kN的桩采用静载为主结合钻孔抽芯或超声波透射法检测都能较全面地反应桩基的质量;如果现场条件不许可，采用以高应变为主结合抽芯或超声波透射法及桩底的实际地质情况研判桩的质量也是可取的;如果主要是检测承载力可以采用静载、低应变组合，能够判明桩的承载力是否符合设计要求及桩的缺陷情况和位置。对于设计承载力大于8000kN的桩，如做静载检测费用会很高，常常采用高应变法、超声波透射法组合。

管桩由于是空心的，管壁也不是很厚，一般情况下是采用静载为主结合低应变进行检测。如果受现场检测条件等限制常常也只用高应变进行检测。

水泥土搅拌桩由于桩身较软声阻抗大，声波在其内部传播的距离十分有限，故高应变、低应变及超声波透射法在此类桩中完全不适用，因而静载、钻孔抽芯组合是科学有效的检测，能较全面地反应桩基的质量。

4 各种方法的优缺点及应对措施

静载法在一般情况是检测桩基承载力最直接有效的方法，优点是检测数据直观、可靠。缺点是水利工程往往比较偏远，荷载等交通运输困难，现场地质条件较差运输车辆及吊车难以靠近桩位，有时现场位置狭窄没有堆载的空间。因而有些项目如果要做静载就要花费较多的时间及费用做准备条件，且静载试验费用也较高。检测过程时间长且抽检率低。水利工程一般工期都很紧，所以在时间和经济两方面的压力下，委托方往往放弃此种检测方式。对于搅拌桩等小吨位的静载试验，一般可以就地取材，用现场的砂土作为荷载、用挖机作为装卸及吊装工具来解决。对于大吨位静载试验如果不具备检测条件，则只能改变检测方法。在软基中的管桩和水泥土搅拌桩，在打完桩后或在堆载过程中，通常发现桩体有上浮的现象，这是由于在打完桩后桩周土体回缩和桩周附近施工车辆行走或静载配重等导至深层土体变形和位移。桩体上浮严重影响了静载试验数据的准确性，经过多年的经验，对于这种情况的桩，在检测前进行一定程度预压（预压加载量为桩顶沉降能基本稳定1小时即可，且不应超过最大加载量的三分之一），然后油表压力卸载至0，位移传感器全部预压4cm。再加载开始正式试验记录。这样基本消除了桩体上浮对检测数据的影响。

高应变法是实测桩顶部的速度和力时程曲线，通过波动理论分析，来推算桩基的承载力。优点这种方法不但能检测承载力还能反应桩内部的缺陷情况，且操作相对简单快捷，由于能量大可以检测出桩身较深处的缺陷，动态响应信号不仅反映桩-土特性，而且和动载作用强度、频谱成分和持续时间密切相关，从而计算分析单桩承载力。但这种方检测承载力是一种间接方法，在计算时，设置桩周和桩底的地质参数往往是根据设计单位地勘和施工单位提供的资料进行确定，这样常常与实际情况差别较大导致结果误差也大。另外桩头的处理、锤击设备和锤击能量的选择、锤垫的选用、传感器的安装、落距对中等这些都会对检测结果产生较大影响。因而在高应变法检测时除了在各个环节严格把控外，做少量静载进行比对校正也是主要考虑的措施。

低应变法主要是通过记录应变波在桩内的传播及反射情况来判断桩的完整性及缺陷情况和位置。该方法操作方便快捷、检测费用低廉。但这种方法由于激振的能量低只能检测出桩顶部分的缺陷且无法得出桩的承载力情况。对于中间有接头的桩声波往往传播不到桩低，对于长径比较大的桩，桩底反射波难以传到桩顶被传感器接收，正因如此，对于管桩（特别是中间有接桩的）及小断面方桩经常检测不到底波。且对纵向裂缝和水平裂缝的检出率低，实际长度及缺陷深度位置计算存在误差，同样桩头的处理、锤击，设备和锤击能量的选择、锤垫的选用、传感器的安装、落距位置等这些也会对检测结果产生较大影响。由于该检测方式只能反映桩顶部分的缺陷情况，检测范围及指标有限，建议该检测仅作为静载或高应变的辅助检测。

超声波透射法常用于混凝土灌注桩，通过预埋测声管利用超声波进行检测，具有检测仪器轻便、抗干扰能力强、观测准确度高、结果直观可靠，在桩身中上下移动测试，可详细查明桩身混凝土内部的缺陷性质、缺陷位置、缺陷范围及缺陷的严重程度等优点。对缺陷的性质及位置判别明显优于高、低应变检测方式。但此种方式最大的缺点无法获得桩的承载力数据;另外在实际操作中测声管很难保持绝对垂直、平行，如测声管固定、连接不好，可能会造成成严重倾斜、弯折、翘曲，使同一剖面内各测点的测距发生很大的差异[3]，导致推算的声速与所测剖面的实际声速差别很大，从而引起误判;还有一点是，经常发现测声管上部或中间被水泥块或其它异物封堵，检测无法进行。采取的措施，重视测声管的安装质量、做好测声管的保护措施，对声测管出现的倾斜情况进行管距修正。如果要获得明确的承载力，可以做少量静载或高应变。

钻孔抽芯法是通过取出的芯样进行观测，来了解桩的完整性和桩底沉碴厚度以及桩端持力层的情况，是评价桩身强度比较直观可靠的方法。缺点是：（1）此种方法由于取出的芯样有限，对桩的局部缺陷和水平裂缝等判断就不一定准确;（2）抽芯有一定破坏性对桩的承载力有一定影响;（3）对长径比较大的桩容易钻到桩体外，难以抽到桩底芯样;（4）偶尔碰到竖向钢筋，再向下钻进困难;（5）对于水泥土搅拌桩，由于本身强度较低，在钻取过程中往往对芯样会造成较大的扰动和破坏，不能反映桩的真实质量。鉴于以上情况，采取的措施：（1）在检测前对桩的情况进行细致了解;（2）选取适宜的取样机械;（3）在取樣过程中保证钻杆的垂直度;（4）采用具有丰富取芯经验的操作人员;（5）根据桩的性质类型采用静载或高应变等方法结合进行。

5 结语

总而言之，在当前的水利工程中，桩基检测的方法主要有这5种，但是其优缺点也非常的明显，有些方法采取一定的应对措施后能明显提高检测质量和效率。在具体的工程检测实践中，需要考虑到现场的实际条件，分析各方面的具体因素，选择2～3种检测方法来综合分析评定桩基的施工质量和承载力，水利工程基础的安全性和可靠性就能得到有效保证。

参考文献

[1] 叶锋华.基桩钻芯法检测质量控制措施分析[J].广东建材，2019（02）：41-42.

[2] JGJ 106-2014.建筑基桩检测技术规范[S].中国建筑工业出版社，2014.

[3] 赵剑.基桩超声波透射法检测过程中易遇到的问题及处理方法[J].甘肃科技，2012，28（22）：135-137.