關于巖土工程樁基檢測技術的實踐

摘 要：樁基施工在巖土工程中應用廣泛，它具有隱蔽性、施工難度大、質量控制要求高的特點。樁基施工質量的優劣會對工程的整體質量與后續施工的安全性造成很大程度的影響，必須引起重視。為了保證樁基施工質量，需要結合實際情況選擇具有針對性且行之有效的檢測方法對樁基質量進行檢測與判斷。本文就針對巖土工程樁基檢測技術的實踐進行研究與探討。

關鍵詞：巖土工程；樁基檢測技術；應用；實踐

一、樁基檢測的重要性與內容

（一）樁基檢測的重要性

在巖土工程之中，如果地基承載力不足，為了對地基基礎的承載能力進行提升，防止建筑物沉降并提升建筑物對于復雜條件地層的適應性，需要進行樁基施工作業。近年來，隨著行業的進步與工程要求的提高，用樁量也得到了很大程度的提高。對于樁基工程而言，它屬于隱蔽工程，施工技術具有復雜性，且施工工藝與施工流程的銜接十分緊密，施工難度較大。如果出現斷樁等質量缺陷，不僅會對工程的整體質量造成不良影響，同時也無法保證后續施工的安全性。因此，通過科學合理且具有針對性與適應性的樁基檢測技術，可以對樁基的成孔質量、承載能力以及完整性進行檢測，以規避樁基施工缺陷，對于工程質量的提高與施工作業的安全性具有十分重要的意義。

（二）樁基檢測的主要項目內容

樁基檢測的具體內容主要包含三個重要項目：一是成孔質量。在開展巖土工程作業的過程中，樁基成孔質量是樁基質量的重要影響因素，如果成孔直徑不滿足相關規范標準，會對樁基的承載力造成不良影響，或者導致樁基上部阻力增加，進而促使下部樁基的承載力無法得到有效的發揮。正是因為成孔大小會直接影響到樁基質量，所以在對樁基進行檢測時，成孔質量是重要的檢測內容之一，具體需要檢測孔的深度、位置、垂直度等參數是否符合標準值。二是樁基承載力。承載力是評判樁基質量的主要指標，若承載力不足，在影響工程質量的同時也會埋下安全隱患。三是樁基結構完整性。樁基在需要具備足夠承載力的同時，對于樁身的截面尺寸、長度、強度以及整體致密性也有一定的要求，我們將這些重要參數合稱為樁基結構完整性。

二、巖土工程中樁基檢測的常用技術與方法

（一）超聲波透射法

超聲波透射法簡稱超聲波法，其檢測原理如下：通過檢測超聲波在相關材料中傳播時的傳播速度進行檢測，來對被測材料的特性與變化情況進行判斷，由此得到灌注樁樁身的缺陷情況以及缺陷存在的具體位置，實現對于樁身完整性的有效判定。超聲波透射法這一樁基檢測技術具有檢測細致、限制因素較少的優勢。但它也存在著一定的缺點，主要表現在三個方面：首先，利用超聲波法需要預埋聲測管，檢測前的工作相對復雜；其次，超聲波法的應用成本高；最后，超聲波法無法對樁基缺陷進行定量判斷。

（二）鉆芯法

鉆芯法也是一種較常使用的樁基檢測方法，它是利用巖芯鉆探技術以及相關工藝，對現澆混凝土灌注樁的樁身與持力層進行鉆芯取樣操作，并對獲得的芯樣進行抗壓強度試驗，然后在此基礎之上根據試驗結果與芯樣的表觀質量對樁的質量進行綜合評定，從而較為直觀地了解到灌注樁樁長、樁底沉渣厚度、樁身混凝土強度等相關信息。這一樁基檢測方法具有直觀性強、可靠性高的優勢，但它也具有施工不方便、效率低、成本大的特點，同時也不屬于無損檢測的范疇。

（三）靜荷載試驗法

這一檢測方法又可以細分為三種：第一種是單一樁豎向抗壓靜載試驗，它既可以對單樁豎向的抗壓極限承載力進行測定，又可以測出樁側與樁端的阻力，同時它還被用于高應變法單樁豎向抗壓承載力檢測的驗證；第二種是單樁水平靜載試驗，它可以對單樁水平臨界與極限承載力、樁身的彎矩與撓度、推定土抗力參數進行檢測；第三種是單樁豎向抗拔靜載試驗，主要針對單樁豎向抗拔極限承載力與樁的側摩阻力進行檢測。靜荷載試驗法存在一定程度的限制，因為它離散性相對較大，因此并不適用于高承載力的樁基檢測。除此之外，這一檢測方法成本較高，且耗費的人力、時間、成本也較多。

（四）低應變法

低應變法即低應變反射波法，它是運用樁頭瞬態激振、樁頭信號接收的一維波動理論來對樁頂加速度或者速度響應時域曲線進行實測與分析，進而實現對于樁基完整性的合理判定。低應變法的檢測項目主要包含兩個方面，一方面是對于樁身缺陷位置的檢測，另一方面是判定樁身完整性類別。這一測試方法操作相對簡便，而且檢測出的結果具有較高的可靠性，在檢測成本上也有一定的優勢。但它也有局限性，例如當樁頭混凝土比較松軟時，樁底的反射信號獲取存在一定難度，在對擴頸、縮頸等緩慢變化的樁身缺陷進行檢測時，界面處的反射信號并不理想，可能會出現判定遺漏或失誤的情況。除此之外，低應變法也無法對相關缺陷進行定量分析。

（五）高應變法

高應變法也是應力波反射法的一種，它是利用錘擊系統施加一個豎向瞬態沖擊荷載作用于樁頂之上，而施加的這一力與樁的實際應力水平接近，在其作用之下樁體會產生十分明顯的加速度和慣性力，進而促使樁與土之間產生相對位移，在這種情況下，樁側摩阻力與端阻力被激發。同時在樁的兩側距樁頂的一定距離之內安裝對稱的力與加速度傳感器，用于對力與樁-土系統響應信號的測量。接收到的響應信號不僅能夠對樁-土特性進行一定程度的反映，而且與動載作用強度、頻譜成分、持續時間存在著密切的關聯性，這樣就可以對單樁承載力以及樁身結構的完整性進行有效的計算與分析。

三、樁基檢測技術在巖土工程中的具體應用

（一）工程概況

某高層建筑的樁基工程中，總樁數量為101根，且都是嵌巖樁，樁直徑為800mm。依據設計標準，樁端應該嵌入中風化閃長巖或者中風化灰巖大于2倍的樁徑，在正式開展混凝土澆筑作業之前，要確保樁底沉渣厚度控制在50mm以下。在樁基檢測之前，我們做好了詳細的規劃，首先明確了樁基檢測的目的，充分結合了工程的實際情況，綜合考慮各方面的影響因素，決定采用兩種或兩種以上具有較強適用性的檢測方法與技術完成樁基檢測作業，以達到項目補充與驗證的效果，進而對檢測的準確性做出有效提升。

（二）成孔質量檢測

在進行成孔質量檢測作業中，需要運用到的設備儀器為沉渣測定儀、孔徑儀、深度記錄儀、孔口車等。具體的檢測項目及檢測結果如下：一是孔深。根據設計要求，孔洞深度預定為11.27mm至12.78mm之間，實際檢測得出的孔深范圍在11.45mm至12.98mm之間，超過了設計的預定值。二是孔徑。運用孔徑儀測得的結果為：局部最小孔徑在478.11mm至498.34mm之間，局部最大孔徑在546mm至632mm之間。三是沉渣厚度。經檢測，該工程孔底沉渣厚度處于85mm至110mm的范圍，所有基樁沉渣厚度均在155mm以下。四是垂直度。對所有基樁的垂直度進行測量，得出的結果為0.56%至0.89%，均控制在1%以下。對成孔質量相關重要參數進行了實際檢測，得出的結果均符合設計標準與相關規范要求。

（三）靜載試驗檢測

選擇5根樁作為試驗樁，并分別進行單樁豎向靜載試驗。試驗所運用的是成套靜載試驗設備，具體包含主機、控載箱、中繼器、位移傳感器、千斤頂等。靜載試驗檢測具體流程如下：首先在試樁的頂部設置好千斤頂，然后依次放置主梁與次梁，同時將次梁與錨樁進行有效連接。這些操作完成之后，按照快速維持荷載法對樁進行加載，即在操作的過程中逐級增加荷載，對每次的加荷時間進行控制，本次試驗選擇為2.5h，在每次加荷完成之后，等待20min對相關數值進行讀取。共設置9個級別的加荷等級，每一級的荷載量固定為500KN。運用靜載試驗檢測方法對5根試樁進行檢測之后，得出結果：5根試樁的最大承載力為3500KN，級差的最大值為0，試驗結果表明該工程的單樁承載力滿足設計標準的相關要求。

（四）高應變動力檢測

選擇15根基樁開展高應變動力檢測作業，檢測所用到的設備為動測分析系統，它是由A/D轉換器 、力傳感器、加速度傳感器、微機等構件共同組成，此檢測方法的操作流程如下：分別將2個加速度傳感器和2個應變力傳感器安裝于基樁的側邊，且保持兩者安裝位置的對稱性。然后用大錘對樁頂進行砸擊操作，在這一過程中會產生一定的加速度與力信號，這時候便可以運用動測分析系統對其進行放大轉換處理，使得產生的加速度與力信號轉變為數字信號，數字信號最終會被傳輸至微機，經軟件處理技術處理之后存于磁盤之中。得到被轉換的數字信號之后，就可以在回放的過程中進行曲線擬合分析，進而得到單樁豎向最大承載力的檢測值。在本工程的高應變動力檢測試驗中，測得15根樁基的單樁豎向最大承載力在2435KN至2657KN之間，平均值為2312KN，滿足工程施工的預定值。

（五）低應變動力檢測

選擇45根樁開展低應變動力檢測作業，檢測過程中應用到的儀器設備主要有動測分析系統、加速度傳感器、力棒等。具體操作流程為：在樁頂之上設置加速度傳感器，在錘擊作用之下，會產生加速度信號，然后運用動測分析系統對加速度進行一定程度的檢測與轉換，使其成為數字信號并向微機進行傳輸，微機對數字信號處理之后會將測量波形顯示出來。在被測量的45根樁的每根樁上都設置一個采集點，每個點采集5至6個信號。上述操作完成之后，就可以在時域內對磁盤存儲的信號信息進行處理，并在此基礎之上實現對于不同部位反射信號的有效分析。低應變動力檢測得到的結果為：45根被測樁中，42根為一類樁，3根為二類樁，其中3根二類樁達不到施工要求標準，需要及時結合實際情況，并采取針對性措施做出合理調整。

四、樁基檢測技術的展望

隨著時代的進步與科學技術水平的不斷提高，樁基檢測技術取得了很大程度的發展，并呈現出多樣性的特點，在樁基檢測工作中，可以采取不同的檢驗技術與方法進行相互驗證與補充，對樁基檢測的準確性作出了一定程度的提升。然而，就現階段而言，樁基檢測技術仍然存在著一些不足，主要表現在兩個方面：一方面，在非原位測試的樁基檢測中，受到波速因素的影響，樁身缺陷的檢測存在一定的誤差。在完整性分類判定方面，人為因素所造成的影響較大，且無法對樁體缺陷程度進行定量分析。另一方面，在原位測試的樁基檢測之中，對于諸如排水條件、應力條件等邊界條件的控制存在較大的難度。且在目前技術環境之下，所測得的數據是間接與工程實際情況建立聯系的，而建立聯系的方式為統計經驗，這里面難免會存在一些誤差。

由此可見，雖然樁基檢測技術發展很快，但現階段的樁基檢測技術仍然是不完善、不成熟的。不過隨著相關理論知識的豐富、實踐經驗的不斷總結、關聯性科學技術的繼續發展，我們有理由相信，樁基檢測技術的檢測準確性將會越來越高，各項技術也會逐步完善與成熟。本文提出如下幾點關于樁基檢測的建議：一是進一步提升樁基檢測工作的規范性與系統性，從思想上轉變態度，樹立質量控制意識。二是充分結合實際情況，并在此基礎之上對各項影響因素進行綜合性考慮，用多種檢測技術與方法開展檢測工作，相互驗證，以盡量提升樁基檢測的準確性。三是在常用的樁基檢測技術之中，低應變動力檢驗具有較多優點，利用動測可以對大部分樁進行判定，且具有一定的準確性和可靠性。然而運用這一檢測方法所獲得的測試曲線具有多解性，再加之易被其他因素影響，導致少數樁的檢測波形呈現出異常情況，進而無法做出準確性的缺陷判斷。基于這種情況，可對有疑問的樁采用超聲波法與鉆芯法進行檢測，并將檢測結果進行對比，做出合理驗證。四是現階段，依據聲學參數特征對于缺陷類型的判斷并不是十分明確，明確聲學參數與缺陷類型之間的具體對應關系將成為今后研究的重要方向，如果攻克這一難題，超聲波檢測法在樁基檢測中將會有十分廣泛的應用。

結束語

樁基質量是確保工程整體質量與后續施工安全性的保障，做好樁基檢測工作很有必要也十分重要，具有現實意義與經濟意義。在樁基檢測的過程中，需要充分結合工程的實際情況，選擇針對性與適用性較高的一種或者多種樁基檢測技術進行檢測，確保樁基承載力與完整性符合設計要求。除此之外，相關單位還應該盡量提升檢測的準確性與可靠性。

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