浅谈多种检测方法在钻孔灌注桩中的应用论文_刘磊

上海同丰工程咨询有限公司 200444

摘要：本文首先探讨了钻孔灌注桩桩基发展历史及灌注桩缺陷的成因，然后从高应变检测、低应变动测、静载荷试验、超声波透射法检测、钻孔取芯检测五方面，提出了钻孔灌注桩的检测方法在实际工程中的应用。

关键词：钻孔灌注桩；桩基检测；缺陷桩

引言：近年来，我国房屋建筑逐渐增多，为了提升施工质量，建设单位需要对钻孔灌注桩进行检测。但是检测方式多种多样，要结合工程具体情况，考虑建筑设施抗震性、安全性等问题，从而提高检测结果的科学性，为建设工程质量的提升奠定基础。

1.钻孔灌注桩的发展状况

灌注桩发展至今，类型比较多样，由早期的人工挖孔灌注桩、沉管灌注桩和钻孔灌注桩发展到至今出现了如树根桩等异性桩，灌注桩由最早十九世纪末二十世纪初，因社会经济的进步，工业发展人口的增长，土地的供求越来越紧张，建筑物也随着逐渐越来越高，但是很多城市地基条件差，尤其是一些临海城市，大多是一些软土地基，高层建筑势必会产生较大的沉降，挖孔灌注桩在此时油然而生。在随后的五十年，灌注桩的应用越来越广泛，在国内20世纪20年代首次出现了沉管灌注桩，到50年代，逐步的出现了钢筋混凝土灌注桩。时至今日，钻孔灌注桩的工艺水平日趋完善，在一些比较重要的深基坑工程中发挥了举足轻重的作用，异形桩也开始在各种复杂的工程中层出不鲜。

2.钻孔灌注桩缺陷桩的成因

钻孔灌注桩质量与地质条件息息相关，在不同施工地区不同的条件下需要考虑可能出现的不同的缺陷状况，利用不同的方法进行检测，其中桩的承载力、桩身完整性是检测的重点。

钻孔灌注桩缺陷有多种类型，不同形式缺陷桩的成因有所差异。如果施工区域土质疏松，护筒水位封闭性不足，钻进速度快或过程过久，容易出现气泡或渗漏现象，从而导致孔壁坍塌。如果浇筑期间桩基周围土体膨胀，容易出现缩径问题。导管埋管深度宜为2-6米左右，过深了会导致混凝土灌入不畅，过浅了轻则会导致管内外压差小混凝土浇筑不密实甚至会形成断桩。混凝土浇筑间隔时间过长导致流动性变差，可能使其停留在导管内难以下落，导致卡管问题出现。如果工作人员在施工期间未进行二次清孔或使用泥浆量的不足导致泥浆护壁不好，容易致使孔内出现较多杂质，导致桩底沉渣。可见，钻孔灌注桩桩基工程难度大，稍有疏忽即会出现不同的缺陷。[1]

3.钻孔灌注桩的检测控制方法

进行钻孔灌注桩施工期间容易受技术、混凝土、地质因素影响，为此，检测人员需要保持严谨认真的态度。常用的检测方式有多种，在检测项目开展之前检测人员需要详细了解项目的特点，编制相适应的检测方案，在此基础上开展正式的质量检测[2]。

3.1高应变检测

高应变检测是钻孔灌注桩重要的检测方式之一，主要用于检测桩的承载力和桩身完整性，在桩顶用一高径比不小于一的重锤施加竖向冲击力，要求锤重不小于单桩预估极限承载力的1.5%，重锤低击，确保贯入度在2-6mm，高应变计算承载力有两种方法，分别为case法和曲线拟合法，case法计算承载力比较快捷，可以实时分析，，缺点是需要有较可靠的地区经验，凯斯阻尼系数需要人为设定，往往检测结果有一定的误差，曲线拟合法则可以弥补case法的不足，需要检测人员通过软件大量的计算得出承载力值，相对时间较长但是误差比较小。

3.2低应变检测

低应变动测法桩身完整性的检测，简单快捷，与高应变相比，选用的手锤重量轻，操作简单，手锤可以选择尼龙锤、橡胶锤、铁锤等，刚度低的尼龙锤橡胶锤频率小，脉冲大，主要适用于长桩，刚度高的铁锤相反频率高，脉冲小，主要用于较短的桩，低应变虽然操作简单价格低廉，但是有一定的局限性，对于较长的桩往往很难检测到桩底，对于桩的中下部的缺陷比较难反应，当桩身不同位置存在多个缺陷时，往往只能检测到第一个缺陷，对于后面的缺陷不能反映。灌注桩的缺陷类型有很多种，比如缩颈、空洞、夹泥等，低应变只能检测出缺陷大概所在位置，不能定性的分析缺陷的类型。

3.3静载荷测试

静载荷试验用于检测单桩承载力，属于原位试验，相比高应变检测桩的承载力准确度比较高，在给设计提供依据的前期试桩以及一些比较重要的工程中往往会选择静载荷试验而不是高应变动测法，静载可以采用堆载法或者锚桩法，宜根据成本预算、检测环境、安全系数几个方面综合考虑。静载相比较而言检测周期比较长，价格比较昂贵，需要卡车、吊车、千斤顶、钢梁、压块等大型设备，在仪器设备安装时需要一定的吊装工作，相对有一定的危险性。

3.4超声波透射法检测

超声波透射法在桥梁工程中运用的比较多，在灌注桩下钢筋笼时同时预埋声测管，声测管在施工过程中需要注意保护，在检测前将声测管注满清水起到耦合的作用，将发射换能器和接收换能器放至桩底，从桩底至桩顶连续采样，一般采用平测法，当发现缺陷时，可以使用斜测法和扇形扫测法，通过对声时、波幅、声速的异常分析，判定灌注桩的缺陷位置。超声波透射法较低应变相比可以准确的判断出缺陷的位置，但是和低应变一样无法准确判断出缺陷的类型，需要检测人员在查询施工过程中一些原始记录以及地勘报告等资料，综合分析缺陷的成因。

3.5钻孔取芯法检测

除了以上的方法外，还有一类检测方法为钻孔取芯检测，通过取出的芯样可以直接检测出桩长、桩底成渣，可以定性的判断出缺陷的类型，将取出的芯样进行抗压试验可以评价桩身的强度。钻孔取芯法也属于原位试验的一种，可信度相比较较高。检测人时需要保证垂直度偏差能满足要求，取出的芯样应该排列有序，保证芯样结构的完整性。但钻孔取芯检测会耗费大量费用，并且开展周期长，取芯会对桩身结构有一定的破坏，因此该方法一般用于事故工程的检测。

在检测桩身完整性时一般可以采用低应变、超声波、钻孔取芯等几种检测方法，相比较而言各有所长，低应变有简单快捷、成本低的优点，在实际工程中应用较为广泛，但是低应变动测由于受激振能量的大小、桩身材料的阻抗、桩周土体的因素等影响，对于长桩无法检测到桩底，无法满足对长桩的检测需求，因此对于桩长较长的桥梁桩基一般采用超声波透射法检测。超声波透射法检测准确度相比低应变较高，但是成本相比较大，对于声测管外的桩体质量无法作出判断。钻孔取芯法一般在水泥搅拌桩检测中应用的比较多，对于有争议的缺陷灌注桩也可以作为辅助的检测手段。

案例分析1

下图是上海浦某个工地的一根缺陷桩的低应变、高应变、超声波的检测曲线图

此座桥一共有4个承台，分别为0号和3号桥台和1号和2号桥墩，桥墩桩径800，桩长45m，单桩承载力设计值3181kN，由图可以看出1-6号桩高应变曲线显示的此根桩是四类桩，而低应变是一类桩看不出任何缺陷，由于低应变的锤击能量较小，到达缺陷位置22米左右能量可能已经衰竭，而高应变锤击能量大能看出桩的中下部的缺陷，于是我们又进一步进行了超声波检测，结果是在22-25米左右有严重的缺陷。后来经核查是拔导管过多导致导管拔出混凝土浇筑面形成断桩。由此可见钻孔灌注桩施工工艺较为复杂，稍有疏忽即会出现不同程度的缺陷，在检测过程中发现有疑问的缺陷桩时，我们应该采用多种方法检测综合分析。

在检测基桩承载力时可以采用高应变法和静载荷试验法，相比较而言也是各有优缺点，从成本角度高应变更加便宜，而且简单快捷，检测条件相比静载没有太大的制约，比如在河里的桩，静载荷试验很难实施，高应变的优势就能发挥出来。但是从检测结果的误差来看，高应变就会受很多因素影响，，导致检测结果的误差比较大，如检测人员的素质高低、锤重的选择、传感器的安装截面选择、桩基的时间效应等等，而静载荷试验属于原位试验，准确度比较高有着无法替代的作用。

案例分析2

为了进一步研究静载荷试验与高应变试验结果的差异，我们在上海某一工地进行了高应变与静载的比对试验，此次采用的桩型为钻孔灌注桩，桩径1000mm，桩长49m，单桩承载力设计值为3500kN，静载荷试验采用锚桩法，高应变采用了8吨重高径比为1的一体锤，在现场采集完数据后用CCWAPC软件进行了曲线拟合计算单桩承载力，结果如下表所示。经过此次试验基本可以看出动静对比试验结果呈一致的相关性，但是本次试验高应变计算出的数据明显低于静载荷试验的结果，但是一致性比较好，5根桩的结果差异不大，经过分析可以看出高应变试验测出的贯入度普遍偏小，尚未完全激发出桩的承载力，锤重的选择偏低。根据本次试验可以看出高应变受外在影响因素较多，但是如果在锤重达到要求，能够使桩产生足够的贯入度，在有经验的检测人员的操作下，高应变实测出的承载力误差会大大的减小。