樁基檢測技術發展現狀和展望

葛遠樂

1 樁基質量檢測技術概述

1.1 樁基檢測的重要性

隨著我國城鄉建設事業的迅速發展，樁基工程越來越多，因而樁基工程檢測技術也就成為一個熱門而得到廣泛重視。特別是近10年來，檢測領域取得了長足的發展，目前我國從事樁基工程檢測的單位有700家以上，從事樁基檢測儀器制造的單位有10余家，動測儀器的軟件、硬件水平已經接近或達到國際先進水平。誠然，我們在先進檢測技術上的創新和開拓需進一步加強和提升。

1.2 樁基檢測的分類

1)直接法:即通過現場原型試驗直接檢測項目結果的檢測方法。主要有鉆孔取芯法(樁身完整性檢測)和靜載荷試驗(承載力檢測)。2)間接法:指在現場原型試驗基礎上，同時基于一些理論假設和工程實踐經驗并加以綜合分析才能最終獲得檢測項目結果的檢測方法。

2 樁基檢測的發展歷史和現狀

1)靜載荷試驗。樁基靜載測試技術是隨著樁基礎在建筑設計中的使用越來越廣泛而發展起來的。新中國成立以前，在國內基本上沒有樁基靜載測試技術的發展，新中國成立以后，樁基靜載測試技術才逐步發展起來。傳統靜載荷試驗采用手動加壓、人工操作、人工記錄的方式進行。進入到20世紀80年代以后，隨著改革開放的深入，基本建設規模的逐年加大，特別是灌注樁在工程上的廣泛應用，我國的樁基靜載測試技術也進入了一個全新的發展時期。至今，樁基靜載試驗作為一項方法成立，理論上無可爭議的樁基檢測技術。

2)低應變檢測。20世紀80年代，以波動方程為基礎的低應變法進入了快速發展期，各種低應變法在基礎理論、機理、儀器研發、現場測試和信號處理技術、工程樁和模型樁驗證研究、實踐經驗積累等方面，取得了許多有價值的成果。

3)高應變檢測。我國的高應變動力試樁法研究是起于20世紀80年代中后期，到90年代初期已有相關的軟硬件問題，其實際應用效果已不弱于國外，其后面向國內大量的灌注樁檢測，已有單位在模型改造值得一提的是，樁基動測方面，國產儀器和軟件業已達到國際先進水平，許多方面甚至更具有中國特色。

4)聲波透射法。混凝土灌注樁的聲波透射法檢測是在結構混凝土聲學檢測技術基礎上發展起來的。至20世紀70年代，聲波透射法開始用于檢測混凝土灌注樁的完整性。目前大量使用的數字式聲波儀有很強的數據處理、分析功能，幾乎所有的數學運算都是由計算機來完成的。

5)鉆孔取芯法。目前鉆孔取芯法主要應用在鉆孔灌注樁檢測上，同時在技術條件成熟的地區也用在檢測地下連續墻的施工質量。鉆芯法是一種微破損或局部破損的檢測方法，具有科學、直觀、實用等特點。

3 樁基檢測存在的問題

3.1 單一檢測方法的局限性

目前聲波透射法、高低應變法等樁身完整性檢測方法，一般適用符合“一維均質桿件”假定的混凝土樁，不能完全適用于組合樁，異形樁、薄壁鋼管樁;地基處理中應用的水泥攪拌樁、碎石樁、低強度等級混凝土樁、GFG樁等樁型，也不能簡單套用基樁工程中的基樁完整性檢測方法，鉆孔取芯法目前幾乎九成以上都用在混凝土灌注樁檢測上。

3.2 樁基動力檢測方法在應用中存在的不足

3.2.1 樁基完整性動力分析

1)基本上不能對截面的變化程度作出定量評定，而只能對樁身缺陷的存在作出定性和定位的判斷;2)大批試樁中能鑒別出肯定合格的基本完整樁和肯定不合格的嚴重缺陷樁，對許多具有中等程度缺陷樁，較難對其合格性作出判斷。

3.2.2 樁基承載力動力分析

物理數學模型、力學模型、樁土材料模型、計算公式、分析流程、應用軟件及儀器設備等各個方面，在對承載力的分析計算上都存在一些問題，這些問題都會導致承載力分析計算的系統誤差，是本質的、急需創新的不足。

3.3 靜載荷檢測存在的問題

1)現場準備工作不認真，測試儀表不符合要求，在加載設備方面，受現有設備的限制，采用大千斤頂量測小噸位樁，不認真執行規范制定的試驗步驟，提前加壓或記錄，卸載時不進行回彈觀測;檢測報告不規范，內容過于簡單，無工程概況及土層分布情況。2)現在的高層建筑一般都有地下室，其樁的有效長度應從最底層地下室的底板算起，受施工時間條件所限傳統的靜載方法無法測得其有效樁長的實際承載力。近年來盡管有各種動測方法，也需大量的動靜資料對比才能提高其精度。3)樁靜載荷試驗盛行堆載平臺法，但目前的平臺對試樁及基準樁附近形成大面積堆載，應力高達300 kPa以上，影響試樁工作狀態和基準樁的設置，甚至造成平臺失穩事故，因此，必須改進平臺的結構形式。

3.4 尚不能應用聲波透射法推定樁身強度

樁中混凝土因受重力、地下水等多種因素的影響而產生離析現象，導致樁身各個區段混凝土的實際配合比產生變化，而這種變化情況無法預估，因而無法對“強度—聲速”曲線作合理的修正。另一方面，聲測管的平行度也會對強度的推定產生很大影響。

4 樁基檢測的創新和發展

4.1 單一性檢測技術

1)靜載荷試驗。增加了儀器硬件技術的創新和科研:發明了自動化測讀和分析系統。系統采用先進的精密測試儀器，能夠滿足野外晝夜連續測試的要求。傳感器本身帶有液晶顯示器能夠將接收信號同實測位移數據進行對比。系統對于自動控制中的加壓與穩壓部分，壓力控制以開關量控制為主。同時在軟件設計中增加了自適應點觸式加補荷方式，最大限度的減少加荷時產生的超壓現象。

2)低應變反射波法。結合地質資料、施工記錄分析基樁完整性。樁型、施工工藝對基樁的完整性以及缺陷類型影響很大。因此查看地質資料、了解施工記錄對確定缺陷位置有很好的幫助。利用定量分析軟件對基樁缺陷程度的判定。同一工程的地質和施工狀況大致相同，通過尋找被測樁之間的共性，再來分析每一根樁的情況，往往能有效的提高分析效果。

3)高應變法。由于樁土系統的復雜性及外界噪聲的影響，從而使有用信號難以直觀把握，因此采用良好性能的信號分析技術，提取有用信號是最終正確判斷樁身特性的基礎之一。在經典譜分析中主要采用了FFT變換、倒頻譜分析及希爾伯特變換。對于不同特性的信號，分別選用不同的分析技術，就會改善信號判斷的難易。現在提出的分析方法有:時序分析技術和小波分析技術。

4)聲波透射法。目前，國內主要把重點放在超聲波在混凝土中傳播時控制接收信號的漂移和控制波形發生畸變。因此，很多科研單位都組織成立了一批優秀的科技隊伍從理論上著手，再體現在儀器設備上的創新。

5)鉆孔取芯法。目前增加了鉆機設備的技術含量，從單一的效率低的向效率高多功能的鉆機發展。

4.2 多種檢測技術相結合

當采用一種方法對樁身質量(完整性)做出正確判定時，可同時選用兩種或多種方法進行檢測，使各種方法能夠相互補充、驗證，提高檢測結果的可靠性，對設計等級高、地質條件復雜、施工質量變異性大的樁基，或低應變判斷完整性可能有技術問題時，提倡采用直接法進行驗證。

5 樁基檢測的展望

深基坑支護樁的檢測，目前國內尚無明確規定。對于樁身質量可用動測法檢測，對于其橫向承載力沒有可行的檢測方法。用動測法測定支護樁的橫向承載力是值得研究的課題。研制和改進孔底沉渣測定儀，控制和檢測灌注樁孔壁泥皮厚度的設備，對提高施工階段的檢測水平具有重要意義。

從國外的發展情況來看，快速荷載試驗法將是一個試驗手段的發展方向。在這方面，有些地方規范已明確規定了快速荷載試驗法的試驗步驟。樁承載力自平衡試驗方法是大承載力樁基靜載試驗的一種發展方向，但這種技術方法才剛剛興起，其理論研究還在進行當中，該方法測出的上段樁的摩阻力方向是向下的，與常規方法測出的摩阻力方向相反，這方面還需要做進一步的理論研究與現場對比試驗。采用樁底加載法進行試樁，可縮短工期，節省大量人力、物力。目前較多是用于測定嵌巖樁的嵌固力，這是傳統方法難以做到的。樁底加載法如能及早采用，實為我國建筑業中的一項飛躍。

中國土木工程建設的規模、持續發展的時間、工程建設中遇到的巖土工程技術問題，都是其他國家不能相比的。這給我國巖土工程研究躋身世界一流并逐步處于領先地位創造了很好的條件。展望21世紀巖土工程的發展，挑戰與機遇并存，讓我們共同努力將中國巖土工程推向一個新水平。

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