多种检测技术在旋挖成孔钻孔灌注桩基桩检测中应用分析研究

胡长友，王西荣，桑多林 (安徽省地质实验研究所，安徽 合肥 230001)

1 工程及地质概况

合肥某责任公司厂房项目位于合肥市包河区合肥某责任公司厂区内。拟建1综合制剂车间，紧邻厂区综合服务楼，楼高2F，框架结构。本项目的1综合制剂车间基础设计采用旋挖钻孔混凝土灌注桩，桩端持力层为第③层：粘土，设计桩长8.10m，桩径为1000mm，单桩竖向抗压承载力特征值为1850kN，桩身混凝土强度为C30，施工工程桩总数82根。本工程场地经地质勘察后，工程地质条件简单，场地内的土层地质分布情况见表1所示。

2 试验对象的选择

基桩低应变法检测目的是检测工程桩的桩身完整性，并判定桩身缺陷的程度和位置。本工程施工工程桩总数为82根，根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106－2014），设计要求全部进行低应变法检测，检测数量82根；在工程场地内选择3根工程桩进行单桩竖向抗压静载试验，以验证工程桩单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求；选定9根工程桩进行基桩声波透射法验收性检测，检测比例为10.98%。

3 检测方法判定标准

3.1 基桩低应变法检测判定标准

根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106－2014），基桩低应变法检测根据检测信号的时域特征、幅频特征和桩身完整性的影响结果，划分为四类（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ）。

①桩身完整的Ⅰ类桩特征：2L/C时刻前无缺陷反射波，有桩底反射波。桩底谐振峰排列基本等间距，其相邻频差△f≈C/2L。

②桩身轻微缺陷Ⅱ类桩特征：2L/C时刻前出现轻微缺陷反射波，有桩底反射波。桩底谐振峰排列基本等间距，其相邻频差△f≈C/2L，轻微缺陷产生的谐振峰与桩底谐振峰之间的频差△f’>C/2L。

③桩身明显缺陷Ⅲ类桩特征：有明显缺陷反射波，其他特征介于Ⅱ类和Ⅳ类之间。

场地土层分布情况表 表1

④严重缺陷Ⅳ类桩特征：2L/C时刻前出现严重缺陷反射波或周期性反射波，无桩底反射，或因桩身浅部严重缺陷使波形呈现低频大振幅衰减振动，无桩底反射波。缺陷谐振峰排列基本等间距，相邻频差△f’>C/2L，无桩底谐振峰，或因桩身浅部严重缺陷只出现单一谐振峰，无桩底谐振峰。

3.2 静载试验极限承载力判定标准

静载试验最终结果是确定桩的极限承载力大小，极限承载力的确定一般按照以下原则进行确定。

根据沉降随荷载变化的特征确定：对于陡降型Q～S曲线，取其发生明显陡降的起始点对应的荷载值；根据沉降随时间变化的特征确定：取S～lgt曲线尾部出现明显弯曲的前一级荷载；某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h尚未达到本规范第4.3.5条相对稳定标准时，宜取前一级荷载；对于缓变型Q～S曲线，宜根据桩顶总沉降量确定，取S=40mm对应的荷载值；对于D(D为桩端直径）大于等于800mm的桩，可取S=0.05D对应的荷载值；当桩长大于40m时，宜考虑桩身弹性压缩量；按照上述四款判定桩的竖向抗压承载力未达到极限时，桩的竖向抗压承载力应取最大试验荷载值。

3.3 声波透射法基桩判定标准

根据声波声像影像学特征，将基桩检测的是否合格标准判定分为四类，其特征如下所述。

①桩身完整的Ⅰ类桩特征：所有声测线声学参数无异常，接收波形正常，存在声学参数轻微异常、波形轻微畸变的异常声测线，异常声测线在任意检测剖面的任一区段内纵向不连续分布，且在任一深度横向分布的数量小于检测剖面数量的50%。

②桩身轻微缺陷Ⅱ类桩特征：存在声学参数轻微异常、波形轻微畸变的异常声测线，异常声测线在一个或多个检测剖面的一个或多个区段内纵向连续分布，或在一个或多个深度横向分布的数量大于或等于检测剖面数量的50%，存在声学参数明显异常、波形明显畸变的异常声测线，异常声测线任一检测剖面的任一区段内纵向不连续分布，且在任一深度横向分布的数量小于检测剖面数量的50%。

华安说，你跑后，欧阳橘红在保卫科反省了一个月，写了五万多字检讨。她怕过不了关，把思想深处点点滴滴的活思想都挖了出来。包括和雷志雄不和谐的性生活也和盘托出，把与你的关系上升到世界观的高度加以批判。在保卫科反省一个月后就接受群众批斗。批斗大会上，欧阳橘红胸前挂一串破鞋，两小时的批斗，她的眼睛都盯在自己的脚尖上，眼神不敢朝台下瞄。厂门前，有个大批判专栏，题目是《把欧阳橘红的腐朽思想批深批臭》。大批判办命令她，每天上班前二十分钟，站在批判栏前，把每一篇批臭她的文章，读二遍以上，不少于四十分钟。那时正是上班高峰，又是上班的必由之路，大家看猴似的，看她读批臭自己的文章。

③桩身明显缺陷Ⅲ类桩特征：存在声学参数明显异常、波形明显畸变的异常声测线，异常声测线在一个或多个检测剖面的一个或多个区段内纵向连续分布，但在任一深度横向分布的数量小于检测剖面数量的50%。存在声学参数明显异常、波形明显畸变的异常声测线，异常声测线任一检测剖面的任一区段内纵向不连续分布，但在一个或多个深度横向分布的数量大于或等于检测剖面数量的50%。存在声学参数严重异常、波形明显畸变或声速低于底限值的异常声测线，异常声测线在任一检测剖面的任一区段内纵向不连续分布，且在任一深度横向分布的数量小于检测剖面数量的50%。

④严重缺陷Ⅳ类桩特征：存在声学参数明显异常、波形明显畸变的异常声测线，异常声测线在一个或多个检测剖面的一个或多个区段内纵向连续分布，且在一个或多个深度横向分布的数量大于或等于检测剖面数量的50%，存在声学参数严重异常、波形明显畸变或声速低于底限值的异常声测线，异常声测线在一个或多个检测剖面的一个或多个区段内纵向连续分布，或在一个或多个深度横向分布的数量大于或等于检测剖面数量的50%。

4 检测方法数据分析与结果评述

4.1 基桩低应变法检测

基桩低应变检测时，需先对基桩桩头进行处理，以消除由于桩头因不平整，桩头破碎及钢筋使桩锤锤击时，产生的横向和纵向冲击波的影响。检测时应露出桩头，确保被测桩不浸没在水中，对桩顶松散和桩端不平整的工程桩利用人工应凿去浮浆，露出新鲜混凝土，平整桩头，并利于检测人员行走。

本次对场地内的工程桩82根全部进行低应变法检测，所测桩的波形均较完整，且波形没有毛刺，波形光滑，无需进行滤波处理，能得到很好的效果，桩顶和桩底反射波的波峰均较明显清晰易辨，现取其中的2、53桩的所测波形进行分析研判。

从2桩的波形看，桩长8.10m，波速为3689m/s，波形完整，没有毛刺，波形光滑，基本无震荡，2L/C（8.10×2/3689=0.0044s）时刻前无缺陷反射波。桩锤锤击产生的纵波在桩顶处产生明显的冲击波峰，显示桩顶明显可辨，纵波在混凝土桩中进行传播过程中，没有产生畸形波，以正常平稳的波速向桩底传送，在遇到桩底时，由于在进入土层中，混凝土与土层二者之间存在明显的密度、硬度、物质颗粒排列上的差异，具有明显的分界界面，波速发生明显改变，形成一个桩底反射波峰后进行土层中，以稳定波速继续向下传播，直至消失归零；从53桩的波形看，桩长8.10m，波速为3743m/s，波形完整，没有毛刺，波形光滑，基本无震荡，2L/C（8.10×2/3743=0.0043s）时刻前无缺陷反射波。波的基本形态与反射情况与2桩基本类似。

图1 2、53#桩低应变实测反射波分析图

2、53#桩实测结果统计表 表2

合肥某责任公司厂房项目1#综合制剂车间共施工工程桩82根，全部进行低应变法检测，低应变法检测的82根工程桩均为Ⅰ类桩，Ⅰ类桩桩身混凝土波速在3200m/s～3880m/s之间，平均波速为3543m/s。

4.2 基桩静载试验法检测

根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106－2014）第4.1.3条，加载量不应小于设计要求的单桩承载力特征值的2.0倍。本工程单桩竖向抗压承载力特征值设计要求为1850kN，最大试验荷载应不小于1850 kN×2=3700 kN，试验时分别取3700kN，根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106－2014）第4.3.3条，分级荷载宜为最大加载量或预估极限承载力的1/10，第一级可取分级荷载的2倍加载。本次试验首级加载分别为740kN，以后各级各加载370kN。

从抽选的3根（31、53、64）桩的静载数据可以分析出（图2）：31桩的单桩竖向抗压静载试验Q～S曲线上可以看出，当荷载最大加至3700kN后，桩顶总沉降量为26.52mm，Q～S曲线未出现陡降，末级荷载作用下的桩顶沉降量为4.95mm；从S～lgt曲线看，各级荷载所对应的时程曲线均较平坦，未见明显下弯；从卸载回弹情况看，该桩完全卸载后桩顶残余沉降量为10.29mm，最大回弹量为16.23mm，回弹率为61.20%。53桩的单桩竖向抗压静载试验Q～S曲线上可以看出，当荷载最大加至3700kN后，桩顶总沉降量为21.12mm，Q～S曲线未出现陡降，末级荷载作用下的桩顶沉降量为5.05mm；从S～lgt曲线看，各级荷载所对应的时程曲线均较平坦，未见明显下弯；从卸载回弹情况看，该桩完全卸载后桩顶残余沉降量为9.07mm，最大回弹量为12.05mm，回弹率为57.05%。；64桩的单桩竖向抗压静载试验Q～S曲线上可以看出，当荷载最大加至3700kN后，桩顶总沉降量为24.78mm，Q～S曲线未出现陡降，末级荷载作用下的桩顶沉降量为6.60mm；从S～lgt曲线看，各级荷载所对应的时程曲线均较平坦，未见明显下弯；从卸载回弹情况看，该桩完全卸载后桩顶残余沉降量为10.84mm，最大回弹量为13.94mm，回弹率为56.26%。根据《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106－2014)规范第4.4.2条，3根（31、53、64）桩的单桩竖向抗压极限承载力不小于最大试验荷载值（3700kN）。

图2 53#桩静载试验结果分析图

本次检测的3根工程桩，静载试验法结果显示，基桩极限承载力均为最大试验荷载值，即3700kN，单桩竖向抗压承载力特征值均可取1850kN，均对应满足设计要求。

4.3 基桩声波透射法检测

声波透射法检测桩身完整性的基本原理是：事先在桩内预埋若干条声测管，作为声波接收和发射换能器的通道，通过声波仪发射换能器向桩身混凝土发射声波信号，声波信号在混凝土的传播过程中，将桩身存在的缺陷范围、程度、位置等信息由接收换能器接收并转化为电信号，经过声波仪处理后显示在屏幕上，声波仪根据声学特征，如声波到达时间、幅度大小、频率变化和波形畸变程度，经过分析处理，从而判定出桩身混凝土缺陷范围、程度和位置，并根据规范判定桩身完整性的类别。

图3 6#桩声波透射法影像图

6桩的波形看，桩长8.10m，所有声测线声学参数无异常，均在临界值以上，接收波形正常，波形没有轻微畸变，异常声测线未见。6-1-2剖面中，声速平均值为5006m/s，临界值为4889m/s，声幅平均值 129.885dB，临界值为123.885dB，二者均在允许的标准差范围内，声速的标准差为0.058，声幅为2.496；6-1-3剖面中，声速平均值为5220m/s，临界值为4889m/s，声幅平均值131.870dB，临界值为125.870dB，二者均在允许的标准差范围内，声速的标准差为0.056，声幅为1.076；6-2-3剖面中，声速平均值为4947m/s，临界值为4889m/s，声幅平均值131.059dB，临界值为125.059dB，二者均在允许的标准差范围内，声速的标准差为0.041，声幅为1.007。

从桩的波列影像学上看，自桩底向桩顶，声波影像均较平整，连续。因此从声测线判断，该桩声学参数没有异常存在、在任意检测剖面的任一区段内，异常声测线在纵向均呈连续分布，且在任一深度内，三个剖面横向上的声测线与波列影像在数量基本无分布，占所有检测剖面比例为0。

从声波的波列影像上，还可以直观判断出，桩长8.10m，桩的施工桩长和设计桩长均为8.10m；检测的桩身长度符合设计要求；该受检桩的桩身完整性好，桩身内部无断裂、内部灌注的砂石颗粒与混凝土分布较为均匀，无较大的碎石块存在，在桩身内部也无泥土等软弱物存在；桩身垂直度较好，无偏离和弯曲现象存在；桩身无膨大，缩颈现象。施工的这根桩完整性好，判定为Ⅰ类桩是客观的、无疑的。

本次声波透射法检测工程桩9根，平均声速4.342 km/s～5.770 km/s，均为Ⅰ类桩。

5 结论

本次的检测工作采用多种检测方法，对场地内的基桩进行施工质量进行验收性检测，从检测结果分析判定，本场地内的基桩采用低应变法和声波透射法检测桩身完整性均为Ⅰ类桩。

①合肥某责任公司厂房项目1#综合制剂车间共施工工程桩82根，全部进行低应变法检测，低应变法检测的82根工程桩均为Ⅰ类桩，Ⅰ类桩桩身混凝土波速在3200m/s～3880m/s之间，平均波速为3543m/s。

②本次声波透射法检测工程桩9根，平均声速4.342km/s～5.770 km/s，均为Ⅰ类桩。

③单桩静载试验结果表明，基桩的极限承载力为3700kN，符合设计要求。