建筑工程桩基检测及质量控制问题探讨

建筑工程桩基检测及质量控制问题探讨

王伟宏,王磊

华航检测认证（青岛）有限公司，山东 青岛 266000

摘要：在建筑工程中，桩基是建筑的基础，决定着质量的好坏， 桩基是隐蔽工程，支撑着地面上的构筑物，它是建筑物的基础，其质量优劣直接影响到这些建筑物的安全。在桩基础的施工过程中，桩基检测是一个不可缺少的环节，以确保建设工程的质量。 

关键词：桩基；检测方法；质量控制

导言：桩基础是现代建筑中应用较普遍的一种地基处理技术。但桩基础施工存在隐蔽性高、施工地质复杂、施工机械性能不稳定、人员素质良莠不齐等因素，影响桩基工程的质量。桩基质量不仅关系到建筑物的成败，更关系到人民群众的生命财产安全，所以国家强制规定桩基础必须进行桩基检测。 

1桩基检测方法

1.1静载荷试验 
　　 静载测试技术是随着桩基础在建筑设计中使用越来越广泛而发展起来的。传统静载荷试验采用手动加压、人工操作、人工记录的方式进行。受工作条件比较艰苦，试验时间比较长、投入的人力较多、导致工作效率低。数据误差大等因素，被新的技术所取代。 
　　1.2高应变法 
　　 高应变法是当作用在桩顶上的能量较大，直接测得的打击力与设计极限值相当时。目前高应变法主要有动力打桩公式法、波动方程法、Case法、曲线拟合法、锤击贯入法和动静法等，但工程界应用最广泛的高应变法是CASE法和波形拟合法。 
　　 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。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。 
　　1.3低应变法 
　　 低应变法是作用在桩上的能量较小，仅能使桩土间产生微小扰动。现在国内低应变动测法主要用于检测桩身完整性。我国低应变动测桩法主要是应力波反射法，其次还有机械阻抗法、动力参数法、水电效应法、共振法等。其中应力波反射法在桩身质量检测中应用最广泛。 
　　 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，应力波在桩内传播可以采用一维杆波动方程计算。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。 
　　1.4声波透射法检测 
　　 声波透射法是利用声波的透射原理对桩声混凝土介质状况进行检测，因此仅适用于在灌注成型过程中已经预埋了两根或两根以上声测管得基桩。 
　　 声波透射法根据波在介质中的传播方式分为横波超声波法和纵波超声波法。20世纪70年代，声波透射法开始用于检测混凝土灌注桩的完整性。目前大量使用的数字式声波仪有很强的数据处理、分析功能，几乎所有的数学运算都是由计算机来完成的。 
　　1.5 钻孔取芯法 
　　 目前，钻孔取芯法主要应用在钻孔灌注检测上。钻芯法是一种微破损或局部破损的检测方法，具有科学、直观、实用等特点。 

 2 桩基检测的质量控制 
　　 基桩工程是建筑工程中最重要的隐蔽工程，但桩基工程质量受多项因素的影响，如工程勘察、基桩设计、环境变化、施工质量等，尤其施工质量最难控制，对桩基工程质量影响最大，所以熟悉桩基础施工中常见质量事故以及事故发生原因，并了解常见质量事故的处理方法，才能有效控制桩基工程质量，保证整体工程的安全。 
　　 2.1 加强成孔检测工作。从桩基施工工序来看，桩基检测分为成孔后检测和成桩后检测两大部分，我国桩基检测技术发展的特点是成桩检测技术优于成孔检测技术，而从防患于未然的观点看，桩的成孔检测应比成桩后检测更为重要。 
　　 2.2 桩基设计等级与载荷与承载力。根据桩基破坏造成建筑物的破坏后果的严重性，桩基设计时应根据GB50007-2002《建筑地基基础设计规范)第3.0.1条和JGJ94-2008《建筑桩基技术规范》第3.3.3条选择适当的设计等级，桩基是否进行沉降计算和如何确定桩基承载力与其设计等级直接相关。同时，为了桩基设计符合安全实用、经济合理的要求，上部荷载和桩基承载力的准确计算和取值是至关重要的，基桩设计计算的荷载取值应全部按新版规范GB50009-2001《建筑结构荷载规范》要求，如果计算不准确就会留下安全隐患或造成浪费。 

　　 2.3 对桩身强度的看法。影响桩承载力的主要因素是桩身强度和地基土对桩的支承能力(摩擦、端承)。现行的质量评定标准将桩的混凝土试块强度等级作为质量检验的保证项目之一，这无疑是必需的。但是，在工程实践中往往遇到混凝土试块强度等级与动测推断的结果不尽一致的情况，于是有关方面会各执一词，使得对桩基质量难下定论。事实上，桩基工程的工况远比上部结构复杂，施工又存在不可预见性，一味强调试块强度等级会有失公允。对于一般工业与民用建筑的二、三类桩基，只要是委托资质过硬的检测单位测试，依据推测的桩身强度等级，应该可以作为质量评定的主要依据。因为，室内实验表明，混凝土强度等级与弹性波速有较好的相关性。不过，桩的检测数量和部位必须符合设计和现行规范的要求。混凝土试块强度等级作为现浇混凝土质量控制的必要手段，可以辅助评定和分析。桩承载力桩基的质量，说到底是其承载力必须符合设计要求。然而，如此一项重要内容在现行的质量验评标准中却没有提及。标准的保证项目中要求:施工的“原材料和混凝土强度必须符合设计要求和施工规范的规定”，“成孔深度必须符合设计要求”等等，是很有必要的。但施工常识表明，这些与保证桩的承载力没有必然的因果联系。 

结语： 桩基评定是一项全面、系统、综合的评价。只有根据实际情况选用不同的检测方法，各种方法相互配合和补充，使其在桩基检测中发挥不同的作用并将检测结果与建筑物安全等级、抗震设防等级、地质条件、基础形式、建筑规模、设计要求等充分结合起来，全面系统地开展综合分析，才能做出准确可靠的评定。而且检测技术发展较快，每种检测方法各有优缺点，不可过分依赖某一种检测方法。由于桩基施工的隐蔽性，成桩后也不易检查验收，尽管目前此桩基施工工艺正日益完善，但往往由于各种质量因素的影响，往往使得成桩质量不理想，为了保证施工质量，采取正确的控制措施，采取先进的桩体质量检测手段以确保桩基施工质量就显得极为重要。 

参考文献：

[1]葛远乐.《桩基检测技术发展现在和发展》.山西建筑，2010.

[2]曹安华，唐世海.桩基质量监督与检测[M].郑州:河南大学出版社，020. 

[3]刘巧玲．基桩检测静载试验的质量控制[J]．西部探矿工程，2007，（9）．