多种检测方法在桩基评定中的综合应用

（中设设计集团股份有限公司，江苏 南京 210000）

0 引言

由于检测人员经验、现场气候、地质条件以及施工工艺等多方面因素存在不确定性，因此桩基成桩质量具有不确定性，为了对桩基进行检测，及时发现缺陷桩，使桩基成桩质量得到保障，施工单位应对其进行检测。

1 桩基的几种检测方法

1.1 钻芯法

在使用钻芯法对桩基进行检测的过程中，应先用钻孔机抽取芯样，再对其沉渣厚度、桩基质量以及桩长等因素进行判断，为了对桩身混凝土强度进行进一步的判断，需要通过进一步的抗压试验。虽然钻芯法比较直观，但是其具有成本高、费时费力等缺点，通常不在大面积桩基检测中使用。

1.2 低应变反射波法

该种检测方法以一维波动理论为基础，将一个瞬时激振施加在桩基顶部，并对桩顶的速度和加速度曲线进行测量，对桩的完整性进行判断。该检测法具有成本低、设备便携、模型清晰等特点，在当前桩基检测中应用较为广泛。

1.3 超声波透射法

超声波透析法主要是将声测管埋设于桩基中，并在不同声测管中放置接收换能器和发射换能器，通过声波仪对参数变化情况进行记录和分析，达到判断桩基质量的目的。该方法具有成本低廉、操作便捷、使用简便、检测方位大、定位准确且数据可靠性高等优点，因此，除低应变检测法外，该种无损检测法应用也比较广泛。

除上述几种检测法外，还有开挖验证、高应变反射波法以及荷载试验法等。

2 相关工程实例的分析

2.1 工程实例一

某高速公路特大桥使用冲击钻成孔灌注成桩技术对35#-0桩进行施工，该桩总长为53.8米，直径为1.4米，混凝土设计强度为C30，以三角形布置法为基础对三根声测管进行布置。龄期28d后，使用非金属超声检测仪（武汉岩海公司生产）同时对三个测面进行检测，从桩底到桩顶每间隔200mm设置一个测点，得到如图1所示的结果。

图1 三个剖面的PSD、波幅以及波速曲线

根据图1可知，该桩在AB剖面桩顶以下35.8～37.8米的标高范围内波幅以及波速比临界值小，而BC剖面该标高范围内的波幅和波速更小，但是AC剖面该标高范围内的波幅和波速则没有出现异常现象。由此可知，该缺陷可能位于B声测管周围，主要缺陷类型可能为水泥浆和细集料漏浆，混凝土出现离析。使用钻芯法对该处病害进行进一步判断，图2为芯样的情况。

图2 35#-0-1号的芯样

对图2进行分析可知，该桩身的混凝土比较完整，断口拼接处无明显病害，桩底没有出现沉渣现象，局部混凝土出现沟槽和蜂窝问题，桩身混凝土抗压强度符合C30混凝土的设计要求，代表值为44.9MPa。因为该桩的直径为1.4米，因此应钻取2个孔对其进行检测，对2#芯样进行观察可知，该处没有出现明显缺陷，与超声波检测情况一致，因此该桩为Ⅱ类桩。

2.2 工程实例二

某高速公路大桥采用冲击钻孔灌注桩对桥台0#-2桩进行施工，该桩总长为24.724米，桩直径为1.6米，混凝土设计强度为C30，三根声测管以三角形布置法为基础进行布置，浇筑龄期为28d时，使用非金属超声检测仪（武汉岩海公司生产）同步对三个测面进行水平检测，从桩底到桩顶每隔200mm设置一个测点进行检测。

根据实测结果可知，在该桩顶20.1米标高以下的范围内，三个测面的波幅和波速都比临界值大，而在桩顶20.1米标高以下的位置处，波形的畸变更加严重，由此可知，该桩基在20.1米标高以下的位置缺陷较为严重，使用低应变法对其进行进一步的检测，低应变法检测波速为3900m/s，由检测结果可知，对桩头施加激振后，在20.1米标高位置处出现入射波和反射波同相的现象，随后波速下降较为明显，因此可知该处存在阻力或抗阻较小的现象，因此可知该桩的局部范围缺陷较为验证。为了对无损检测的准确性进行进一步的证实，再使用钻芯取样法对其进行检测，由于该桩直径为1.6米，因此应钻取2个孔。

对2个芯样进行观察可知，0#-2-1号芯样上的混凝土较为完整连续，断口拼接无明显缺陷；0#-2-2芯样从桩头到21米标高范围内存在空洞，与无损检测的结果一致，因此可将该桩判断为断桩。

2.3 工程实例三

使用低应变反射波法进行检测，如果存在浅部缺陷，检测人员可使用开挖验证法对其进行进一步的判断。某高速公路桥采用冲击钻孔灌注技术对8#桩基进行施工，该桩为摩擦桩，总长为15米，桩的直径为1.2米，混凝土设计强度为C25，浇筑龄期28d时，使用桩基完整性测试仪（美国PDA公司生产）对其进行检测，图3为低应变反射波曲线图。

图3 8# 桩低应变反射波

低应变法检测波速为3800m/s，对图3进行分析可知，对桩头施加激振后，桩头下4米标高处出现入射波和反射波同相的现象，随后波速下降速度提高，且发生多次反射信号，由此可知，在桩头4米标高左右的位置处存在缩径、空洞或者离析等问题，由于该缺陷的位置较浅，因此使用开挖验证的方法对其进行进一步检测，图4为开挖结果。

图4 8# 桩开挖验证图

对图4进行分析可知，该桩在桩顶以下2米标高处扩径较为明显，使用米尺对此处进行测量可知，桩顶4米标高处桩径符合设计桩径要求，而桩顶以下4米标高处存在的入射波和反射波同相现象是因2米左右处扩径造成的，由此可知，该桩符合设计要求。

2.4 工程实例四

某高速公路采用冲击钻孔灌注技术对匝道桥12#-1桩进行施工，该桩为嵌岩桩，总长为22.5米，桩身直径为1.4米，混凝土设计强度为C30，浇筑龄期为28d时，使用非金属超声检测仪（武汉岩海公司生产）同步对三个测面进行水平检测，从桩底部到桩顶每隔200mm设置一个测点对其进行检测，图5为实测结果。

图5 三个剖面PSD、波幅以及波速曲线

由图5可知，在桩长范围内，三个剖面的波幅和波速均比临界值大，以超声波信号为基础对该桩基进行判断可知其为Ⅰ类桩。由于该桩所处地区为熔岩地区，因此需对嵌岩桩持力层情况进行分析，使用桩基完整性测试仪（美国PDA公司生产）对其实施低应变检测，图6为实测结果。

图6 12#-1桩低应变反射波

低应变检测波速为4000m/s，对图6进行分析可知，在桩顶施加激振后，桩顶以下17.0～18.0米标高处存在入射波与反射波反相的现象，由此可知，该处阻力或抗阻较大，随后波速上升速度较快，到达桩底位置时出现入射波和反射波同相的现象，由低应变检测法的结果可知，该嵌岩桩并不是理想的持力层反射桩。

为了对其进行进一步验证，再使用钻芯法对该桩基进行检测，对检测结果进行分析可知，该桩桩身混凝土完整且连续，桩底无沉渣现象，粗细骨料胶结良好且分布较为均匀，检测结果与无损检测结果一致。但是在持力层以下位置存在溶洞，经过建设方和设计方的沟通，对桩身进行进一步的改良和设计，加长桩身长度，使其穿过溶洞。

3 结语

综上所述，在道桥的建设过程中，桩基是重要的受力构件，为了提高对桩基判断的准确性，施工单位应做到如下几点：

（1）当桩基存在问题时，技术人员应结合多种检测方法对其进行检测，达到取长补短的效果，避免出现误判和漏判现象。

（2）在使用反射波法对桩基进行检测过程中，应以基桩施工情况和地质情况为依据，必要时候还应结合开挖验证和钻芯法等方式对其进行进一步的检测，为了提高声测比例，可以适当增加声测管的数量。

（3）使用声波投射法不会受到桩长的限制，能够实时反应庄内的波幅、声速和声时等数据，在对复杂地质地区的端承桩进行测试后，还应使用低应变检测法对其进行验证，防止因地质问题造成安全事故。