樁基檢測技術(shù)在工程實踐中的應用探討

李凱

（山西建工建筑工程檢測有限公司，山西太原 030006）

1 樁基檢測技術(shù)的主要類型及其應用

樁基檢測技術(shù)是指在樁基施工或使用過程中，對樁基的質(zhì)量、性能、狀態(tài)等進行檢測和評價的技術(shù)。樁基檢測技術(shù)可以分為靜態(tài)檢測和動態(tài)檢測兩大類。

1.1 靜態(tài)檢測

靜態(tài)檢測技術(shù)是指在樁基不受外力作用時，利用聲波、電磁波、地質(zhì)雷達等物理方法，對樁基的長度、直徑、完整性、缺陷等進行檢測的技術(shù)。靜態(tài)檢測技術(shù)的主要類型如下。

（1）超聲波透射法。該方法是利用超聲波在樁身內(nèi)部傳播的特性，通過在樁頂和樁底分別設置發(fā)射器和接收器，測量超聲波在樁身內(nèi)的傳播時間，從而推算出樁長和樁身內(nèi)部的缺陷位置和大小。該方法適用于混凝土灌注樁、鉆孔灌注樁等。

（2）低應變反射波法。該方法是利用低應變沖擊激勵產(chǎn)生的彈性波在樁身內(nèi)部反射的特性，通過在樁頂設置沖擊錘和傳感器，測量彈性波在樁頂?shù)姆瓷湫盘枺瑥亩扑愠鰳堕L和樁身內(nèi)部的完整性。該方法適用于各種類型的樁基[1]。

（3）電阻率法。該方法是利用電流在不同介質(zhì)中的電阻率不同的特性，通過在樁身表面設置電極，測量電流在樁身內(nèi)部的分布情況，從而推算出樁徑和樁身內(nèi)部的缺陷。該方法適用于鋼筋混凝土灌注樁、鉆孔灌注樁等。

（4）地質(zhì)雷達法。該方法是利用電磁波在不同介質(zhì)中的反射和折射的特性，通過在樁身表面設置天線，測量電磁波在樁身內(nèi)部的反射和折射信號，從而推算出樁長、樁徑和樁身內(nèi)部的缺陷。該方法適用于各種類型的樁基[2]。

1.2 動態(tài)檢測

動態(tài)檢測技術(shù)是指在樁基受到外力作用時，利用力學、振動學等理論，對樁基的承載力、沉降、剛度等進行檢測和評價的技術(shù)。動態(tài)檢測技術(shù)的主要類型如下。

（1）高應變動態(tài)試驗法。該方法是利用高應變沖擊激勵產(chǎn)生的應力波在樁身內(nèi)部傳播和反射的特性，通過在樁頂設置沖擊錘和傳感器，測量應力波在樁頂?shù)姆瓷湫盘枺瑥亩扑愠鰳抖俗枇Α?cè)摩阻力和承載力。該方法適用于各種類型的單樁。

（2）低應變動態(tài)試驗法。該方法是利用低應變沖擊激勵產(chǎn)生的彈性波在土層中傳播和反射的特性，通過在地面設置沖擊錘和傳感器，測量彈性波在地面的反射信號，從而推算出土層剛度、土層厚度和土層承載力。該方法適用于群樁或復合地基。

（3）振動法。該方法是利用樁基在外力作用下產(chǎn)生的振動的特性，通過在樁頂或樁身設置振動傳感器，測量樁基的振動參數(shù)，從而推算出樁基的剛度、阻尼、沉降等。該方法適用于各種類型的樁基[3]。

2 樁基檢測技術(shù)在工程實踐中應用的關(guān)鍵意義

2.1 可以保證樁基設計的合理性

樁基檢測技術(shù)可以在樁基設計階段對土層參數(shù)、荷載特性、樁型選擇等進行分析和驗證，從而保證樁基的設計合理性。例如，通過動力觸探法可以獲取土層抗剪強度、密實度等參數(shù)，從而確定土層承載力和沉降特性；通過靜力觸探法可以獲取土層壓縮模量、摩擦角等參數(shù)，從而確定土層側(cè)向阻力和端阻力；通過動態(tài)荷載試驗法可以獲取樁身剛度、阻尼等參數(shù)，從而確定樁身承載力和沉降特性；通過靜態(tài)荷載試驗法可以獲取樁－土界面摩擦系數(shù)、黏聚力等參數(shù)，從而確定樁－土相互作用特性。這些檢測技術(shù)可以為樁基設計提供準確的數(shù)據(jù)支持，避免設計過大或過小的情況發(fā)生。

2.2 可以保證樁基的施工質(zhì)量

樁基檢測技術(shù)可以在樁基施工過程中對樁身質(zhì)量、位置、形狀等進行監(jiān)控和評價，從而保證樁基的施工質(zhì)量。例如，通過超聲波法可以檢測樁身內(nèi)部是否有空洞、裂縫等缺陷，從而評估樁身完整性；通過低應變反射波法可以檢測樁身是否有斷裂、偏位等問題，從而評估樁身連續(xù)性；通過高應變反射波法可以檢測樁身的實際長度、截面積等參數(shù)，從而評估樁身一致性；通過聲波透射法可以檢測樁身的混凝土強度、密實度等指標，從而評估樁身質(zhì)量。這些檢測技術(shù)可以為樁基施工提供及時地反饋和調(diào)整，避免施工缺陷和錯誤的發(fā)生[4]。

2.3 可以保證樁基的安全狀況

樁基檢測技術(shù)可以在樁基使用和維護階段對樁基的變化、損傷、風險等進行檢測和預警，從而保證樁基的安全狀況。例如，通過應變計法可以監(jiān)測樁身的應力、應變、變形等變化，從而評估樁身的工作狀態(tài)；通過聲發(fā)射法可以監(jiān)測樁身的裂紋、腐蝕等損傷，從而評估樁身的損傷程度；通過地震波法可以監(jiān)測樁基周圍的土層變化、地震影響等風險，從而評估樁基的安全系數(shù)。這些檢測技術(shù)可以為樁基使用和維護提供有效的信息和建議，及時發(fā)現(xiàn)和處理樁基的問題，防止工程事故的發(fā)生[5]。

3 樁基檢測技術(shù)在工程實踐中應用的不足之處

3.1 檢測方法的選擇不合理

樁基檢測技術(shù)有多種方法，如靜載試驗、動載試驗、低應變反射波法、聲波透射法、超聲波法等，不同的方法有不同的適用范圍和優(yōu)缺點，需要根據(jù)樁基的類型、規(guī)格、數(shù)量、地質(zhì)條件等因素綜合考慮。然而，在工程實踐中，有時會出現(xiàn)檢測方法的選擇不合理的情況，具體如下。

使用靜載試驗作為唯一的檢測方法，忽視了動載試驗和無損檢測方法的作用。靜載試驗雖然是最直接和可靠的檢測方法，但它也有一些局限性，如費時費力、破壞性大、不能反映樁身完整性等。動載試驗和無損檢測方法可以作為靜載試驗的補充和預判，提高檢測效率和范圍，降低檢測成本和風險[6]。

使用動載試驗作為唯一的檢測方法，忽視了靜載試驗和無損檢測方法的作用。動載試驗雖然是一種快速和經(jīng)濟的檢測方法，但它也有一些局限性，如受錘擊能量、土層阻力、樁頭剛度等因素的影響，不能準確反映樁基的真實承載力。靜載試驗和無損檢測方法可以作為動載試驗的驗證和修正，提高檢測精度和可信度。

使用低應變反射波法作為唯一的無損檢測方法，忽視了其他無損檢測方法的作用。低應變反射波法雖然是一種常用和有效的無損檢測方法，但它也有一些局限性，如受樁頭條件、樁身材料、樁身裂縫等因素的影響，不能全面反映樁身完整性。聲波透射法、超聲波法等其他無損檢測方法可以作為低應變反射波法的補充和對比，提高檢測覆蓋率和敏感度。

3.2 檢測設備的質(zhì)量不高

樁基檢測技術(shù)需要使用各種專業(yè)的設備，如靜載試驗設備、動載儀器、低應變儀器、聲波儀器、超聲波儀器等，這些設備的質(zhì)量直接影響著檢測結(jié)果的準確性和可靠性。然而，在工程實踐中，有時會出現(xiàn)檢測設備的質(zhì)量不高的情況，具體如下。

設備老化或損壞，導致數(shù)據(jù)采集不穩(wěn)定或失真。例如，靜載試驗設備中的油壓試驗機或液壓試驗機可能會出現(xiàn)油壓不穩(wěn)或漏油現(xiàn)象；動載儀器中的應變計或加速度計可能會出現(xiàn)信號干擾或漂移現(xiàn)象；低應變儀器中的傳感器或示波器可能會出現(xiàn)靈敏度下降或噪聲增加現(xiàn)象等[7]。

設備校準或標定不準確，導致數(shù)據(jù)分析不正確或誤差過大。例如，靜載試驗設備中的荷重計或位移計可能會出現(xiàn)零點偏移或量程偏差現(xiàn)象；動載儀器中的錘擊能量或樁頭剛度可能會出現(xiàn)測量不準或計算不當現(xiàn)象；低應變儀器中的波速或阻抗可能會出現(xiàn)估算不合理或標定不一致現(xiàn)象等。

4 樁基檢測技術(shù)在工程實踐中應用的主要策略

根據(jù)工程特點和要求，選擇合適的樁型、樁材、樁長、樁徑、樁間距等參數(shù)，以滿足設計荷載和安全系數(shù)的要求，同時考慮施工難度、成本和環(huán)境影響等因素。

在施工過程中，采用有效的施工方法和設備，控制好施工質(zhì)量，如樁身的垂直度、平整度、完整性、密實度等，避免出現(xiàn)裂縫、空洞、偏心、斷裂等缺陷，同時注意防止對周圍土層和建筑物的干擾和破壞[8]。

在施工完成后，進行必要的樁基檢測，包括靜載試驗、動載試驗、聲波檢測、超聲波檢測等，以評估樁基的承載力、沉降特性、完整性、剛度等指標，判斷樁基是否符合設計要求和規(guī)范標準，及時發(fā)現(xiàn)并處理可能存在的問題[9]。

在使用過程中，定期或不定期地對樁基進行檢測和監(jiān)測，如應力監(jiān)測、位移監(jiān)測、溫度監(jiān)測等，以了解樁基的工作狀態(tài)和變化情況，預警和診斷可能出現(xiàn)的損傷或失效現(xiàn)象，采取必要的維護和修復措施。

以下舉例說明上述策略在工程實踐中的應用。

例1：某高層建筑物采用鋼管混凝土灌注樁作為地基處理方法，設計荷載為3000kN/根，設計安全系數(shù)為2.5。根據(jù)地質(zhì)勘察報告，該地區(qū)土層由上至下依次為填土層（厚度為3m）、黏土層（厚度為10m）、砂層（厚度為15m）、巖石層。經(jīng)過計算和優(yōu)化，確定了樁型為直徑800mm、長度25m 的鋼管混凝土灌注樁，樁間距為3m。在施工過程中，采用自升式鉆機進行鉆孔，并在鉆孔過程中注入水泥漿以穩(wěn)定孔壁。鉆孔完成后，在鋼管內(nèi)灌注C30 混凝土，并用振動棒進行密實。施工完成后，在每個樁群中選擇一根代表性的樁進行靜載試驗，并在每個單樁上進行聲波檢測[10]。靜載試驗結(jié)果表明，所有試驗樁的極限承載力均大于7500kN/根，滿足設計要求。聲波檢測結(jié)果表明，所有檢測樁的完整性良好，無明顯的缺陷。因此，該樁基工程的施工質(zhì)量和性能均達到了預期目標。

例2：某橋梁工程采用預應力混凝土樁作為地基處理方法，設計荷載為2000kN/根，設計安全系數(shù)為3.0。根據(jù)地質(zhì)勘察報告，該地區(qū)土層由上至下依次為軟土層（厚度為20m）、粉土層（厚度為10m）、砂礫層（厚度為5m）、巖石層。經(jīng)過計算和優(yōu)化，確定了樁型為直徑600mm、長度30m 的預應力混凝土樁，樁間距為2.5m。在施工過程中，采用柴油錘進行打樁，并在打樁過程中測量樁頂速度和加速度，以控制打樁能量和打入深度。打樁完成后，在每個樁群中選擇一根代表性的樁進行動載試驗，并在每個單樁上進行超聲波檢測。動載試驗結(jié)果表明，所有試驗樁的極限承載力均大于6000kN/根，滿足設計要求。超聲波檢測結(jié)果表明，所有檢測樁的完整性良好，無明顯的缺陷。因此，該樁基工程的施工質(zhì)量和性能均達到了預期目標[11]。

例3：某地鐵隧道工程采用鉆孔灌注樁作為地基處理方法，設計荷載為1500kN/根，設計安全系數(shù)為2.0。根據(jù)地質(zhì)勘察報告，該地區(qū)土層由上至下依次為黏土層（厚度為5m）、砂層（厚度為10m）、黏土層（厚度為15m）、砂層（厚度為20m）。經(jīng)過計算和優(yōu)化，確定了樁型為直徑500mm、長度40m 的鉆孔灌注樁，樁間距為2m。在施工過程中，采用旋挖鉆機進行鉆孔，并在鉆孔過程中注入水泥漿以穩(wěn)定孔壁。鉆孔完成后，在鋼筋籠內(nèi)灌注C25 混凝土，并用振動棒進行密實。施工完成后，在每個樁群中選擇一根代表性的樁進行靜載試驗，并在每個單樁上進行聲波檢測。靜載試驗結(jié)果表明，所有試驗樁的極限承載力均大于3000kN/根，滿足設計要求。聲波檢測結(jié)果表明，所有檢測樁的完整性良好，無明顯的缺陷。因此，該樁基工程的施工質(zhì)量和性能均達到了預期目標[12]。

5 結(jié)語

綜上所述，樁基檢測技術(shù)在工程實踐中應用具有關(guān)鍵意義，可以保證樁基的設計合理性，為樁基設計提供科學地依據(jù)；可以保證樁基的施工質(zhì)量，為樁基施工提供有效地監(jiān)控；可以保證樁基的安全狀況，為樁基使用和維護提供及時的預警。因此，樁基檢測技術(shù)是工程實踐中不可或缺的一項技術(shù)，相關(guān)人員應當加大對這一技術(shù)的研究和實踐力度，從而提高我國工程質(zhì)量和安全性能。