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摘要：随着近年来人们生活水平的提高，对建筑施工质量也提出更高的要求，建筑工程与人们的日常生活息息相关，必须重视建筑工程的质量问题，避免安全质量隐患，将经济损失和人员伤亡降低到最小。桩基检测技术在建筑工程中扮演着不可代替的角色，加强对建筑物桩基的检测，积极探讨桩基检测技术在建筑工程中的应用有助于保障建筑工程的质量和安全。本文就桩基检测技术在建筑工程中的应用展开探讨。
关键词：桩基检测技术；建筑工程；实例应用
引言
随着经济的飞速发展、科技的日新月异、城市化进程的不断加快，建筑行业的发展呈逐渐上升趋势。建筑施工工程的检测工作作为建筑工作的重要组成部分，发挥的作用也是至关重要的，建筑工程的检测工作的优劣直接影响着建筑工程质量监控的成功与否，它是建筑施工妥善完成的重要保障。结构安全是建筑物安全的核心，桩基作为建筑物结构安全的第一道构造，对建筑工程的整体质量产生显著的影响。为了保证桩基的质量满足建筑工程的要求，就要对桩基进行检测。
1 桩基工程检测的重要性
桩基础施工是整个工程的基本部分。桩基础承担着把建筑物的荷载传递到地基上的作用，是建筑物整体结构的基本部分。建筑结构设计通过勘察地质报告确定地基的承载力，选定适用的桩基础形式，按照设计规范确定桩的大小和数量、入岩深度或筏板厚度，而桩基工程检测对桩端承载力和桩身质量是否达到设计要求起到重要的检验作用，是基础施工成功与否的依据。
2 建筑工程桩基检测的主要内容及方法
2.1成孔质量检测
桩基施工过程中，桩基成孔质量的高低会直接影响到混凝土浇筑，同时也会给桩基施工质量带来不同影响，所以，在具体施工中，应充分保障孔的质量。在实际检测中，应将重点放在桩基偏差、孔的直径、垂直度以及是否塌孔孔壁泥沙掺和进混凝土影响桩身质量等方面。其中，在检查桩的位置是否存在偏差时，一般都是先在设计图中将具体位置标注出来，利用测量仪器保障桩基的中心处于设计图纸要求的位置上，使用检孔器对桩基的直径进行检测，使用线锤检查桩基垂直度。孔壁的固化是难点，涉及地质条件、成孔工艺和操作人员的经验，甚至会导致成孔失败，需要改变桩型，所以需要提前做出预判和处理预案。如果是预制管桩，由于科技的发展，现在出现安装在桩机上的北斗导航系统定位仪，可以放线定位和进行垂直度偏离报警，减少人工误差，使桩基质量得到更好的保障。
2.2桩基完整性检测
桩基完整性检测方法包括低应变检测法、声波透射法和钻孔取芯法。低应变检测与高应变检测方法相反原理相似，即在桩基之间施加低于一般水平的激振能量，通过仪器设备测量桩基的振动频率和幅度等信息，获悉桩基的承载力等信息，从而反映桩基的完好或缺损程度。低应变法的局限性在于容易导致桩基抗阻力降低，进行桩基完好或缺损程度分析时产生偏差。声波透射法的原理为，以声波在混凝土中的一般传播速度为参考标准，若某一路段检测到声波传播速度远远低于一般水平，则表明该段混凝土存在缺陷。通过观测波形动态变化图像，可以及时检测桩基的完整性。声波透射法具有精准性高、全面细致、受限制因素影响弱的优点，但由于声波的特性，漫射和反射等现象也会造成一定的测量误差。钻孔取芯法操作简单，且可靠性和有效性强，可以理解为在桩基上钻孔，对直径不小于800mm的混凝土进行测量。一般情况下，钻孔取芯法需要与其他无损检测配合使用，以提升桩基检测技术的应用效果。
2.3桩基承载力检测
在工程检测中，因为要给工程试桩完整体提供有力保障，所以在具体检测桩基承载力过程中，一般都是引用静荷载试验这一方法来完成检测的。静荷载试验法在具体引用中，通常都会划分为纵向静荷载测量以及横向静荷载测试两种，其中引用较为广泛的还是纵向静荷载测量的方式，最终获得的检测成果较为理想。另外，在检测桩基承载力过程中，高应变动测法的引用也能够取得一定成果。其不同于静荷载试验法，在具体检测中是通过基于撞击桩顶这一方式来促使桩身产生形变，在此过程中，其技术人员便可以将桩身变形速度、弧度记录、测量出来，然后基于对桩身极限的监测来明确桩基的承载力。对于桩基的承载力来讲，加荷速率给其带来的影响是不容忽视的，简单来讲，就是当桩基承载力的速率越大时，测量产生的误差也就越大，反之产生的误差越小。相比于高应变动测法来讲，还是静荷载试验法获得的测量结果更准确。
3 桩基检测技术在建筑工程施工中的应用
3.1 某工程设计楼高25层，一层地下室，地质勘察报告建议选择静压预应力混凝土管桩基础，可采用高强度预应力管桩(Φ500或Φ600AB管)，初步选择强风化岩带作桩端持力层，预估桩长大多约为18～25m，入持力层约1~2m；拟建建筑物地下室在地下水位以下，地下水对地下室底板具浮托作用，对地下结构外侧壁具有侧压作用，应进行地下室防水设计和抗浮稳定性验算。设计图纸地基基础采用预应力管桩，桩型为PHC-AB500（125），单桩竖向抗压承载力特征值为1800kN，单桩竖向抗拔承载力特征值为300kN。根据《建筑地基基础检测规范》、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》和设计图纸，通过对所选的抽样检测，确定桩身质量和桩承载力是否满足设计要求，为工程分部验收提供依据。检测方法采用了低应变法检测混凝土桩身结构完整性，判定桩身缺陷的程度和位置；采用单桩竖向抗压静载试验检测单桩竖向抗压承载力；因为设计了地下室，考虑地下室受地下水浮力影响，也采用单桩竖向抗拔静载试验对单桩竖向抗拔承载力进行检测。
桩基检测技术要点：
3.2.1 低应变法检测
3.2.1.1适用于检测钢筋混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度和位置；对于嵌岩桩，判定桩底持力层的端承效果。通过在桩顶施加激振信号产生应力波，该应力波沿桩身传播过程中，遇到不连续界面（如蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等缺陷）和桩底面时，将产生反射波，检测分析反射波的传播时间、幅值和波形特征，就能判断桩的完整性。
假设桩为一维线弹性杆，其长度为L，横截面积为A，弹性模量为E，质量密度为ρ，弹性波速为C（C2 =E/ρ），广义波阻抗为Z=AρC；推导可得桩的一维波动方程：
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检测仪器采用基桩动测仪，检测设备及现场联接见下图。
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基桩反射波法检测仪器设备现场连接示意图
3.2.1.2受检桩施工完成后，达到设计标高，具有工作面即可以开始检测。检测前做好以下准备工作：
1）凿去桩顶浮浆、松散或破损部分，露出坚硬的混凝土表面，使桩顶表面平整干净且无水（见下图），管桩如桩头高出地面2.0m以上，则应把桩锯掉，使之高出地面0.2m～1.0m，以便检测。
2）桩顶的材质、强度、截面尺寸应与原桩身基本相同。
3）妨碍正常测试操作的桩顶外露钢筋应割掉。
4）桩顶面应平整、密实，并与桩轴线基本垂直。检测点必须磨平。
5）当桩头与承台或垫层相连时，应将桩头与混凝土承台断开。
3.2.1.3现场技术要求
包括对比测试，选择适当的锤型、锤重、锤垫材料、传感器安装方式。
1）传感器安装应安装在桩顶面并桩顶面垂直；安装点及其附近不得有裂缝，用耦合剂粘结时，应有足够的粘结强度。
2）传感器安装点当激振点位置在桩顶中心时，测量传感器安装位置宜为距桩中心2/3半径处详见示意图。
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3）锤击点与测量传感器安装点应避开钢筋笼的纵筋影响。
4）锤击方向应沿桩轴线方向。
5）应根据桩身长度、缺陷所在位置的深浅，调整锤击脉冲宽度。
3.2.1.4测试参数设定应符合下列规定：
1）合理设置采样时间间隔、采样点数、增益、模拟滤波、触发方式等，其中增益应结合激振方式通过现场对比试验确定。
2）时域信号分析的时间段长度应在2L/c时刻后延续不少于5ms；频域信号分析的频率范围上限不应小于2000Hz。
3）设定桩长应为桩顶测点至桩底的施工桩长。
4）桩身波速可根据本地区同类型桩的测试值初步设定。
5）传感器的灵敏度系数应按计量校准结果设定。
3.2.1.5 低应变检测资料分析
将外业检测资料传输于计算机中，用相关分析软件根据一维应力波理论对检测信号进行时域、频域分析，判断桩身结构完整性。
根据所测波形特性，结合桩的设计要求，将工程桩身结构的完整性按四类划分：
Ⅰ类：桩身结构完整；
Ⅱ类：桩身存在轻微缺陷，但桩身结构完整性基本不影响桩的正常使用；
Ⅲ类：桩身存在明显缺陷，应采取其它方法进一步抽检确定其可用性；
Ⅳ类：桩身存在严重缺陷或断桩。
3.2.2单桩竖向抗压静载试验
3.2.2.1采用压重平台反力装置，利用不小于预定最大试验荷载值的1.2倍（含钢梁重）的混凝土试块或静压桩机提供反力，采用油压千斤顶结合油泵加压，百分表测量桩顶沉降量，压力传感器测定压力。试验所用的仪器、仪表均经计量检定部门检定合格，并在有效期内。试验装置如下图所示。
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基桩竖向静载现场作业图
3.2.2.2静载检测技术要点
单桩最大试验荷载取设计荷载的2倍，采用快速维持荷载法，即一般每隔1小时加一级荷载。试验要点如下：
1）分10级进行加载，每级加载量为要求的最大试验荷载的1/10，第一级按2倍分级荷载加荷。
2）每级荷载施加后维持1h，按第5、15、30min测读桩顶沉降量，以后每隔15min测读一次。
3）测读时间累计为1h时，若最后15min时间间隔的桩顶沉降增量与相邻15min时间间隔的桩顶沉降增量相比未明显收敛时，应延长维持荷载时间，直至最后15min的沉降增量小于相邻15min的沉降增量为止。
3.2.2.3 出现下列现象之一时，可终止加载试验：
1）某级荷载作用下，桩的沉降量为前一级荷载作用下沉降量的5倍，当桩顶沉降能相对稳定且总沉降量小于40mm时，宜加载至桩顶总沉降量超过40mm。
2）当荷载－沉降曲线呈缓变型时，可加载至桩顶总沉降量60mm～80mm；在特殊情况下，可根据具体要求加载至桩顶累计沉降量超过80mm。
3）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，且经过24h尚未达到稳定标准。
4）达不到极限荷载，已达到最大试验荷载，桩顶沉降速率达到相对稳定标准。
3.2.2.4 单桩竖向抗压极限承载力可按下列方法综合分析确定：
1）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点对应的荷载值。
2）根据沉降随时间变化的特征值确定：取s-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值。
3）对于缓变型Q-s曲线可根据沉降量确定：宜取s＝40mm对应的荷载；当桩长大于40m时，宜考虑桩身弹性压缩量；对于直径大于或等于800mm的桩，可取s＝0.05D（D为桩径）所对应的荷载值。当按上述判定桩的竖向抗压承载力未达到极限时，桩的竖向抗压极限承载力应取最大试验荷载值。
3.2.3单桩竖向抗拔静载试验
3.2.3.1单桩竖向抗拔静载试验适用于检测单桩的竖向抗拔承载力。
试验加载反力装置采用天然地基提供支座反力，施加于天然地基上的压应力小于地基土承载力特征值的1.5倍，且加载反力装置提供的反力不小于最大试验荷载的1.2倍。试验时用1个液压穿芯千斤顶分级加载，采用千斤顶拉螺杆的方法对受检桩施加上拔荷载。位移传感器测量桩顶上拔量，压力传感器测定压力，试验仪器为桩基静载荷测试分析仪，所用的仪器、仪表均经计量检定部门检定合格，并在有效期内。加载、补压、控载、判稳及测读/记录上拔量均由RS-JYC型静载荷测试分析仪自动控制完成。现场试验装置示意图如下：
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基桩竖向抗拔静载示意图
3.2.3.2检测技术要点：
最大试验荷载取设计要求荷载的2.0倍，采用慢速维持荷载法。试验要点如下：
1）每级荷载施加后按第5、15、30、45、60min测读桩顶上拔量，以后每隔30min测读一次；
2） 试桩位移相对稳定标准：每一小时内的桩顶位移量不超过0.1mm，并连续出现两次（由1.5h内的位移观测值计算）；
3）当桩顶位移速率达到相对稳定标准时，再施加下一级荷载；
4）卸载时，每级荷载维持1h，按第5、15、30、60min测读桩顶位移量；卸载至零后，应测读桩顶残余位移量，维持时间为3h，测读时间为第5、15、30min，以后每隔30min测读一次。
3.2.3.3当出现下列情况之一时，即可终止加载
1） 在某级荷载作用下，桩顶上拔量大于前一级荷载作用下上拔量的5倍，且累计上拔量大于15mm。
2）当达不到极限荷载，已达到最大试验荷载，桩顶上拔量速率达到相对稳定标准。
3）按钢筋抗拉强度控制，桩顶上拔荷载达到钢筋抗拉强度标准值的0.9倍；
4）按桩顶上拔量控制，当累计桩顶上拔量超过100mm时。
3.2.3.4施加荷载未达到最大试验荷载，当出现下列情况之一而被迫终止荷载时，应重新进行试验
1）由于加载系统漏油、反力装置下沉等原因，无法施加荷载；
2）已达加载反力装置的最大试验荷载。
3.2.3.5数据分析与判定
确定受检桩单桩竖向抗拔承载力时，应绘制上拔荷载—桩顶上拔量（U-δ）关系曲线和桩顶上拔量—时间对数（δ-lgt）关系曲线，需要时可绘制其他辅助分析曲线。
受检桩单桩竖向抗拔极限承载力可按下列方法确定
1）根据上拔量随荷载变化的特征确定：对陡变型U-δ曲线，取陡升起始点对应的荷载值（在某级荷载作用下，桩顶上拔量大于前一级荷载作用下的上拔量的5倍，且累计上拔量不大于15mm时，可不按陡升段处理）；
2）根据上拔量随时间变化的特征确定：取δ-lgt曲线斜率明显变陡或曲线尾部明显弯曲的前一级荷载值；
3）出现某级荷载作用下，桩顶上拔量大于前一级荷载作用下的上拔量的5倍，且累计上拔量大于15mm时，取前一级荷载；
4）出现达不到极限荷载，已达到最大试验荷载，桩顶上拔量速率达到相对稳定标准，桩的竖向抗拔极限承载力大于等于最大试验荷载值；
5）当在某级荷载下桩身抗拔钢筋断裂时，取其前一级荷载值。
3.2.3.6验证
当对检测结果有异议时，应在原试验点附近重新选点进行试验或在原受检桩上进行验证检测，验证检测的抽检数量宜根据实际情况确定，可以采用以下方法：
1）桩身浅部缺陷可采用开挖验证；
2）桩身存在缺陷的预制桩可采用高应变法进行验证，必要时还应进行水平荷载试验或竖向抗拔静载试验；
3）可采用高应变法验证低应变法检测结果；
4）可采用单桩竖向抗压静载试验验证高应变法所测单桩承载力检测结果。
3.2.3.7扩大抽检
当检测结果不满足原设计要求时，应进行扩大抽检。扩大抽检应采用原来的检测方法或准确度更高的检测方法。当因未埋设声测管而不能采用声波透射法扩大抽检时，应采用钻芯法。扩大抽检的数量应符合下列规定：
1）当单桩承载力检测结果不满足设计要求时，应按不满足设计要去的数量加倍扩大抽检。
2）当采用低应变法抽检桩身质量所发现的Ⅲ、Ⅳ类桩之和大于抽检桩数的20%时，应按原抽检比例扩大抽检，当两次抽检的Ⅲ、Ⅳ类桩之和仍大于抽检桩数的20%时，该批桩应全数检测。当Ⅲ、Ⅳ类桩之和不大于抽检桩数的20%时，应研究确定处理方案、扩大抽检的方法和数量，扩大抽检的数量不宜少于该次抽检发现的Ⅲ、Ⅳ类桩总数的2倍。
3）加固处理后的桩宜全部进行检测，对补桩应进行抽检。检测方法应优先选用静载试验或高应变法。
3.2.4准备工作
3.2.4.1检测前需要提供的条件
①工程名称，地点，建设、勘察、设计、质监、监理、施工单位名称；
②建筑面积、层数、开工日期、单桩设计参数；③岩土工程勘察报告；
④设计图纸和桩位布置图。
⑤施工方处理好桩头、填写与检测有关的施工资料。根据施工进度实际情况，检测方提前1～2天对现场进行踏勘，检查是否具备检测条件，正常情况下，低应变法每台仪器一天可完成150～200根桩的检测；单桩竖向抗压（抗拔）静载试验每台仪器两天可完成1根桩的检测。为了能及时反映现场的情况和提供检测结果，检测人员到达现场后，施工单位必须提供检测桩的配桩资料。
3.2.4.2检测质量保证措施
1）现场检测人员均参与过类似工程检测，熟悉检测的方法和工作流程，对突发事件有较高的应对能力，具有丰富的检测经验。
2）配备的设备应满足试验要求。建立严格的仪器设备管理制度。仪器设备一律经过计量检定，未计量或计量不符合要求的设备不得用于试验。对于使用较繁频，精确度要求高的仪器设备，除计量检定外还须作期间核查，确保仪器设备符合标准要求。
3）抓好现场检测作业的每一个环节，严格按照作业指导书实施现场检测，检测中均应检查检测试验环境条件和现场检测条件是否满足要求；检查试验设备状态，并按照试验要求设置参数。
4）所有检测人员均应熟悉检测方法，严格按标准要求进行检测试验操作，各岗位有严格的分工和明确的责任。
5）注重资料的整理和分析，提高检测总体质量效果。
6）设立专门的质量监督体系，对检测的全过程进行质量监督控制，操作过程由试验检测人员对其所有工作进行自检、质量监督员定期或不定期进行监督检查。
7）坚持持证上岗的质量责任。
8）精心组织：从人员、仪器设备、试验方法和环境等方面防止和杜绝系统误差的产生。
9）严格按照技术标准要求、试验工作流程实施，切实搞好工序质量和过程质量控制。
10）试验过程中如出现异常情况，应及时会同有关部门和人员分析原因，研究处理。
4．提高桩基检测技术在建筑工程中的应用措施
要加大对建筑工程的桩基检测技术的监管力度。（1）政府职能部门要加强对建筑工程的桩基检测技术的监管，根据社会经济和科学技术的发展，对建筑工程行业的检测规范进行完善优化。（2）要加强对桩基检测单位的行业管理。所有的桩基检测工作都要满足国家规范的要求，确保所有的规范得以贯彻落实。
要对桩基检测技术进行不断地升级与改进，鼓励创新建筑工程桩基检测技术，大大提高建筑工程桩基检测的水平。
结语
综上所述，在现代经济、科技高速发展带动下，我国建筑行业也获得巨大的发展空间。同时各类建筑工程的建设质量也面社会各界的广泛关注。作为保证建筑物结构安全性能最基础的桩基检测，不仅能够为设计人员和施工企业提供准确性、全面性较高的数据信息，也能够保证建筑物的质量得到有力的保障，从而促进我国建筑工程行业的健康可持续发展。对此，对桩基检测工作应该给予足够重视。
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论文作者:林少雁
论文发表刊物:《防护工程》2019年20期
论文发表时间:2020/3/7
标签：荷载论文; 桩基论文; 承载力论文; 建筑工程论文; 检测技术论文; 质量论文; 测量论文; 《防护工程》2019年20期论文;