广东特思工程检测有限公司 54000
摘要：简要基检测工作是整个桩基工程中不可缺少的环节，只有提高桩基检测工作的质量和检测评定结果的可靠性，才能真正地确保桩基工程的质量与安全，说明各种桩基检测方法以及目前桩基检测技术的主要方法及其存在的局限性。
关键词：桩基检测技术；展望
引言
随着我国城乡建设事业的迅速发展，桩基工程越来越多，因而桩基工程检测技术也就成为一个热门而得到广泛重视。目前，国内外关于桩基检测技术的发展是多方面的，本文主要介绍目前较普遍的桩基检测技术：静载试验法、声波透射法、应力波反射法、高应变动力试桩法。
一、桩基检测技术的发展现状
（一）静载试验法
这是最传统的桩基检测方法，其包含堆载法和锚杆法两种。两种方法都是采用油千斤压顶在桩顶施加荷载，而千斤顶反力，前者通过反力架上的堆重平衡，后者通过反力架将反力传给锚桩，与锚桩的抗拔力平衡。其存在的主要问题是：前者必须解决几百吨甚至上千吨的荷载来源、堆放及运输问题，后者必须设置多根锚桩及反力大梁，不仅所需费用昂贵，时间较长，而且易吨位和场地条件的限制（堆载法目前国内试桩最大极限承载力仅达3000吨，锚桩法的试桩最大极限承载力也不超过4000吨），以致许多大吨位桩和特殊场地的桩（如山地、桥桩）的承载力往往得不到准确数据，桩基的潜力不能合理发挥这是桩基领域面临的一大难题。
近年来，试验吨位有了很大提高，对于大吨位的桩，在桩底埋设千斤顶和传感器进行载荷试验。2002东南大学土木工程学院在理论研究的基础上，教授龚维明博士的专利技术---自平衡测桩法，开始试验并已应用。
我国自动加载和记录系统的出现，是近几年的事情，但对静载试验法的成熟应用而言，这是一个可喜的进步，因为它确保了试验成果的真实性和分析结果的方便性，据悉我国许多省市都开始了在这种基础上进行有效管理。
（二）声波透射法
声波透射法是在桩内预埋纵向声测管道，将超声脉冲发射和接收探头置于声测管中，声测管的质量会直接影响到整个检测的顺利进行。
在检测过程中，需要在管中充满清水作耦合剂，由仪器发出周期性电脉冲通过发射探头发射并穿透混凝土，被接收探头接收并转换成电信号。由仪器中的测量系统测出超声脉冲穿过桩体所需时间、接收波幅值、接收脉冲主频率、接收波形及频谱等参数。最后由数据处理系统按判断软件对接收信号的各种参数进行综合判断和分析，即可对混凝土各种内部缺陷的性质、大小、位置作出判断，并给出混凝土总体均匀性和强度等级的评价指标。
（三）应力波反射法
应力波反射法是我国低应变动测桩法之一，主要用来检查桩身完整性，检查缩径、扩径、夹泥、断桩、空洞、离析、沉渣，并核对桩长、推算砼强度。近年来国内外对其实用和普及方面有较大提高，国产桩基动测仪和配套用传感器已达到或接近国外先进仪器，开始使这种方法的应用回归到一种正常的位置。
现在重点介绍应力反射波法：应力反射波法是以应力波在桩身中的传播反射特征为理论基础的一种方法。该方法将桩假定为连续弹性的一维截面均质杆件，并且不考虑桩周土体对沿桩身传播应力波的影响。当在桩顶施加一瞬态锤击振力，将在桩内激发应力波，由于桩与周土之间的波阻抗差异悬殊，应力波的大部分能量将在桩内传播，当波长Ｌ＞＞桩径Ｄ，应力波波长λ＞＞Ｄ时，桩可以看作一维杆件，垂直入射的应力波在桩内传播过程中，当桩内存在有波阻抗差异界面时，波将产生反射波和透射波，反射波将沿桩身反向传播到桩顶，而透射波继续向下传播。桩身的缺陷、桩底均可以根据反射波的相位、振幅、频率特性，辅以地层资料、施工记录以及实践分析经验，对其性质作出确切的判断。
反射波法动力测桩，以其测点广、经济、快捷、无损等诸多优点，成为目前人们所公认的桩基质量检测的有效方法，但也存在着缺点和不足。
1. 桩周土层对波形曲线的影响，在对桩基测试曲线进行分析时，要充分考虑到桩周土层对所采集波形曲线的影响。在桩基动测中，检测人员往往注意到桩本身的子波叠加而引起的缺陷判断，而忽略了应力波在桩中传播时，不仅受桩身材料、刚度及缺陷的影响。桩周土层的土力学性能越好，应力波在桩周土层中的损耗就越大。同时受桩周土层的土模量大小的影响。在硬土层处将会产生为似扩径的反射波，在软土层处将会产生由于应力波透射损耗小而产生似缩径的反射波。如果不考虑桩周土层对所采集曲线的影响，不了解桩侧的土质情况，有时会造成误判；
2. 较难识别桩身浅部的缺陷，因为在本质无论大桩还是小桩，桩顶近端都不可以完全套用一维应力波理论，应该用三维效应展开讨论；
3. 缺乏对缺陷程度的定量分析。应力波反射法靠单一的波形特征，要想定量给出离析段厚度、沉渣厚度、裂隙宽度及缩径程度的准确值是不可能的；
4. 第二缺陷的判断。当第一缺陷较大时，阻断了信号的上行与下达，给深部缺陷和桩底的识别增加了困难，特别是当第二缺陷为第一缺陷的两倍时更难以识别；
5. 渐变的缺陷。对于桩径缓慢变大然后突然缩径的桩，在曲线上往往不能分辨出扩径现象而只看到缩径现象，对于这种突变的桩，在曲线上表现为缩径的信号。
（四）高应变动力试验法
高应变动力测试是通过在桩顶量测被激发的阻力产生的应力波和速度波，来确定承载力的。目前工程界应用最广泛的高应变法是CASE法和波形拟合法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
1. CASE法是一种通过一维波动方程计算而获得岩土对桩的支撑阻力的新方法。它有三条基本假定：桩身是等阻抗的；桩周与桩尖土对桩的运动阻力分为动阻力和静阻力两部分，动阻力全部集中在桩尖，忽略了桩侧土阻力；静阻力模型为理想刚塑性体，忽略了应力波在传播过程中的能量损耗，包括桩身中内阻尼损耗和向桩周土的逸散。基于以上三条基本假设，由行波理论和波动方程推导出CASE法单桩极限承载力公式：
Ｒs=Ｒ－JＣ（2Ｆｔ1－Ｒ）
其中Jc是地区性经验系数，土质不同，Jc凭经验取值的变异性会很大。
2. 波形拟合法波形拟合法目前被认为是确定单桩承载力最准确的方法。它是通过现场把实测力波和速度波输入计算机进行迭代计算，把桩―土系统变为离散的质弹模型，假定各单元桩和土参数，以实测的桩顶速度波（或力波）作为边界条件，用特征线法求解波动方程，反算桩顶力波（或速度波），使计算的波形和实测波形拟合。若两者不吻合，调整桩土参数，再次计算，直至吻合。此时各参数是最佳估算值。最终求得承载力、侧阻分布和计算的Ｑ－Ｓ曲线。
高应变法的局限性：
（1）CASE法适用于打入桩的施工过程检测和监控，或者在具有一定的经验基础上，用于评定工程桩的验收合格性。但由于该法的假定条件与基桩施工的实际条件差别较大，首先，假设桩身等阻抗，这对钢桩、预制桩和预应力管桩在桩身无缺陷的情况下基本适用，而对灌注桩是难以达到；其次，假设动阻力完全集中于桩尖，而实际情况是随着桩的相对位移，桩侧必然产生动阻力，只是相对较小而已；再次，假设静阻力模型为刚塑性体，即桩一旦被打动，则静阻力马上达到极限值，这也与实际不符。所以，CASE法测桩，必须在桩被打动的前提，充分发挥土的全部静阻力，并从波形上正确判断桩尖的反射位置，选用恰当的阻尼系数Jc才可比较准确地确定单桩极限承载力。
（2）波形拟合法虽然和CASE法一样，也是在柴油锤冲击材质均匀、强度较高、侧面光滑的钢管桩、预制桩等基础上建立起来的，它不象CASE法那样严格要求贯入度和侧面光滑与截面的一致性，但当桩间土变形不够充分时，承载力同样偏于保守。而且它假定桩周土体内无变形存在，也极不合理。
（3）高应变动力测试数据采集质量直接关系到计算结果的准确性。正确采集信号是良好结果的前提条件。影响采集信号的因素很多，如桩头处理的好坏、锤击位置及能量大小、传感器安装、外界干扰、仪器本身性质等。
二、对基桩检测技术发展的展望
1、静载荷试验将长期存在
静载荷试验作为基桩检测最传统、最基本、最可靠的方法必将长期存在，静载试验自动化、新方法、分析技术等研究工作应该继续予以重视。我国自动加载和记录系统的出现，是近几年的事情，但对静载试验法的成熟应用而言，这是一个可喜的进步，因为它确保了试验成果的真实性和分析结果的方便性。
2、基桩动测行业的技术水平不断提高
在正确的基桩动测原理指导下，积极积累实践经验，对各种动测方法的适用范围、各自的优缺点进行综合分析，开发高质量的基桩动测仪器设备与分析软件，提高整个基桩动测行业的技术水平。
3、 加强成孔检测技术的研究
基桩检测中的成孔检测技术的研究应得到加强，特别是孔底沉渣厚度测定仪器的研究开发日益迫切。因为沉渣厚度制约着灌注桩承载力的大小，极大地限制了灌注桩优势的发挥。做好基桩的成孔检测工作，必将有效地提高桩的承载力，提高桩的成桩质量，从而减小成桩后的检测工作量，达到降低造价、加快工程进度的目的。
4、提高高应变动力试桩结果的精确性
基桩动测技术在分析计算中的不少桩土参数仍靠经验决定。在实测曲线拟合分析计算过程中，与计算有关的未知量很多，多达几十个，甚至上百个，这就难以避免人为因素。各桩段的阻抗是变数，混凝土的非浅性特性更为明显，还有土的软硬化系数定量关系，这就需要广大从业人员积累更多的资料，探讨新的数学模型，进一步提高高应变动力试桩结果的精确性。
5、加强桩基检测机构的资质管理
对于测桩单位资质考核成绩，特别是确定承载力的考核成绩，是否能全面反映参加考核的单位和采用的试验方法的真实情况，还值得商榷。尚应加强基础理论与专业理论的考核，是否可以参照对设计、勘察和施工单位颁发执照的办法，对参加考核单位资质的全面、综合评定也应作为考核依据之一，以避免考核中出现的偶然性。
桩基已经成为我国工程建设的重要基础形式，桩基工程受到岩土工程条件、基础与结构设计、桩土体系相互作用、施工以及专业技术水平和经验等因素影响，桩基的质量具有高度的隐蔽性。为了保证桩基的安全可靠，质量检测至关重要。要进- -步全面推进桩基检测技术标准化、规范化进程，积累工程经验，最终形成具有我国特色的基桩检测技术。
结束语
我国土木工程建设的规模、持续发展的时间、工程建设中遇到的岩土工程技术问题，都是其他国家不能相比的。这给我国岩土工程研究跻身世界一流并逐步处于领先地位创造了很好的条件。展望21 世纪岩土工程的发展，挑战与机遇并存，让我们共同努力将中国岩土工程推向一个新水平。
参考文献：
[1] 王世明.基桩动测技术.，2017
[2] 张跃明，蔡智成.桩周土对桩基完整性检测的影响. 2017
[3] 王德新.高应变动力测桩法在桩基检测中的技术探讨. .2015
论文作者:赖亚东
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/9/4
标签：桩基论文; 应力论文; 承载力论文; 波形论文; 阻力论文; 反射论文; 土层论文; 《防护工程》2019年12期论文;