現代地基基礎檢測技術研究與應用

摘要 文章以廣東省某市大道改造的工程建設為背景，綜合研究了現代地基基礎檢測技術的發展及其在工程實踐中的應用情況，重點分析了無損檢測、地球物理勘探、靜動力試驗和樁基檢測等主要技術，通過對這些技術的工作原理、優缺點及適用場景的探討，評估了它們在實際工程中的檢測效果和對工程設計與施工的影響。研究表明，智能化、自動化以及多技術融合的綜合檢測方法是提高地基基礎檢測效率和準確性的關鍵方向，為地基基礎檢測技術的進一步研究和應用提供了理論依據和實踐指導。

關鍵詞 地基檢測；樁基；無損檢測；靜載試驗；地質雷達

中圖分類號" TU473 文獻標識碼" A 文章編號" 2096-8949（2024）16-0085-03

0 引言

在工程建設領域，地基基礎的質量直接影響上部結構的穩定性和安全性，因此對地基基礎進行準確而可靠的檢測至關重要。傳統的地基檢測方法雖然能夠提供直觀的檢測結果，但往往存在效率低下、破壞性強等缺點。隨著科技的發展，現代地基基礎檢測技術以其高效、精確和非破壞性的特點，為工程安全提供了強有力的技術支持。這些技術包括無損檢測技術、地球物理勘探技術、靜動力試驗技術和樁基檢測技術等，它們利用先進的物理原理和方法，最小化對環境的干擾，同時提供詳盡的地基土性質信息。該文將綜合探討現代地基基礎檢測技術的工作原理、應用現狀以及面臨的挑戰，并結合實際案例分析，展示這些技術在確保工程質量和推動技術進步等方面的重要性，為未來該領域的研究和實踐提供參考。

1 工程概況

廣東省某路的改造工程項目是該市的一個關鍵交通干線，對于改善交通流通性和促進城市發展具有重要意義。這條道路所處的地質條件相當復雜，不僅包括了軟土層，還有填海區，再加上受到老舊基礎設施的影響，這些因素都對工程的建設提出了嚴峻挑戰。為確保道路的穩固和安全，該工程項目共設計了2 482根樁基，其中下沉隧道段的圍護樁就有1 075根，而立柱樁、抗拔樁、支盤樁等其他類型的樁基則有1 407根。這些樁基的存在，對于保證地基基礎的穩定性和耐久性，無疑起到了至關重要的作用。

在施工過程中，為應對復雜的地質條件，該項目采用了一系列現代地基基礎檢測技術。例如，通過靜載試驗確定每一根樁基的承載力，確保它們能夠穩定地支撐上方的結構；低應變反射波法和聲波透射法用于檢測樁身的完整性，確保樁基沒有裂縫或其他缺陷；地質雷達（GPR）則用于探測地下可能存在的隱蔽物體，并評估土層結構，這對于預防施工中的意外情況至關重要。這些技術的運用，不僅極大地提高了工程質量，確保了道路的安全和可靠，還顯著提升了施工效率，為該工程的順利竣工和未來的安全運營奠定了堅實基礎。

2 主要的現代地基基礎檢測方法

地基基礎檢測是確保工程安全、穩定的重要環節，它涉及靜載檢測、地質雷達檢測、鉆芯檢測、低應變檢測、高應變檢測等檢測方法。

2.1 靜載試驗

靜載試驗是一種常用于工程地基基礎結構檢測的有效方法，特別適用于對灌注樁、預制樁等樁身進行質量評估。該試驗能夠全面反映樁體的水平承載性能和豎向承載性能，通過分析試驗結果，可以準確判斷樁基礎在實際受力條件下是否滿足設計規范，并識別出樁基礎中可能存在的斷樁、夾泥等質量問題[1]。

在實際操作過程中，靜載試驗技術要求在基礎樁頂部施加重物，以模擬工程中樁基所承受的荷載條件，這一過程不僅要求逐步增加作用在樁頂的豎向壓力，還包括水平推力和豎向上拔力，以全面評估樁基的承載性能。在整個加載過程中，檢測人員需要精確記錄樁頂的沉降量和位移量，這些數據對于評估樁身的抗壓能力、抗拔能力和水平承載力等至關重要，以確保其達到預期的性能標準。靜載試驗詳見圖1所示。

在進行靜載試驗時，檢測人員需要精通以下四個關鍵的操作要點：

（1）試驗樁的選擇

在進行靜載試驗時，確定試驗樁數量對于保證測試結果的準確性和可靠性至關重要。試驗樁的數量不低于3根，以確保它們在總樁數中所占比例不低于1%，從而能夠有效地反映整個樁基的承載性能[2]。然而，當工程的樁基總數不足50根時，應至少選取2根試驗樁進行檢測，從而為樁基性能的評估獲得足夠的數據支持。

（2）設備的安裝

為在靜載試驗中準確施加壓力并測量樁頂的沉降與位移，檢測人員應在試驗樁頂部砌筑一道磚墻，并把工字鋼固定在所砌筑的磚墻上，以搭建一個穩定的荷載平臺。該平臺不僅可為后續操作提供堅實基礎，還能確保加載設備的穩定安置。在平臺上，檢測人員鋪設荷載板，并整齊碼放混凝土塊，以模擬實際的荷載條件。同時，液壓千斤頂和百分表等精密設備也被放置在平臺上，分別作為施加荷載和測量樁頂沉降量及位移量的工具，從而確保試驗的精確性和可靠性。

（3）加載方式的選擇

為精確評估樁身的性能，慢速維持荷載法是首選方法，這種方法通過分級逐步增加壓力，并在每一級荷載施加后保持一段時間，等待荷載穩定下來，然后繼續增加壓力。這種方式可以細致地監測樁身在不同荷載水平下的反應，從而準確評估其性能。然而，如果試驗時間有嚴格限制，檢測人員則可采用快速維持荷載法。這種方法以1 h為間隔，快速提升荷載等級，從而縮短試驗的總時長，但是該方法可能會犧牲一定的數據收集細膩度[3]。

（4）沉降觀測

在進行靜載試驗時，檢測人員必須根據具體的工程條件確定測量數據的讀取頻率，以及判斷沉降是否達到穩定狀態的標準。一般而言，在每級荷載施加完成后，檢測人員應每隔15 min記錄一次測量數據。從本級加載開始累計加載1 h后，測量頻率會調整為每隔30 min記錄一次，以捕捉沉降的長期趨勢。作為評估沉降穩定性的基準，每小時不超過0.1 mm的沉降量通常被視為穩定指標。如果監測到的實際沉降速度超出這一標準，那么就可以判定試驗樁存在異常的沉降問題，這需要進一步的調查和分析。

2.2 地質雷達

地質雷達是一種非破壞性的地下探測技術，其核心工作原理是發射寬頻帶的短脈沖電磁波穿透地面，在遇到不同介質時產生反射，并返回到地表，然后被雷達接收，通過對反射電磁波的傳播時間、強度和速度等參數的詳細分析，可以生成雷達圖像。這些圖像揭示了地下結構的細節，使工程師能夠準確地評估地基基礎的厚度、結構和潛在的缺陷等關鍵信息。與其他檢測技術相比，地質雷達技術具有不破壞基礎結構、工作條件靈活、操作簡便、抗干擾能力強、檢測成本低廉等顯著優勢，使其不僅適用于地基基礎檢測，還可廣泛應用于堤壩檢測等多種場景。在廣東省某路改造工程中，地質雷達廣泛應用于探測地下管線、空洞以及其他可能對施工安全和工程質量產生影響的隱蔽物體。

在進行地質雷達檢測時，檢測人員必須掌握以下幾個關鍵的操作要點：

（1）天線選型

在使用地質雷達進行地基基礎進行檢測時，檢測人員必須綜合考慮探測深度和分辨率等關鍵因素，以選取最合適的天線型號。這不僅能確保所選天線與雷達設備的兼容性，而且對于大多數檢測場景而言，配備頻率范圍在16～80 MHz的組合天線通常已滿足對地基基礎結構進行詳細探測的需求[4]。通過精心選擇設備，可以提高工作效率和檢測的準確性。

（2）測線布置

檢測過程中應在地基上布置一條貫穿基礎全長的斷面線，同時根據具體的檢測需求，還應設置多條橫斷面測線，這些測線交叉形成的網格覆蓋了整個檢測區域。在布置測線時，關鍵是精確計算測點間的最優間距，確保數據采集的密度既能反映出地基基礎的細節變化，又能保證檢測的工作效率。通過這種系統性的布局規劃，可以高效地收集表征地基基礎特性的詳盡數據。

（3）參數記錄確認

在進行地基基礎檢測時，檢測人員必須在設備中精心預設關鍵參數，如信號位置、檢測頻率和檢測速度，以確保數據采集的準確性和一致性。通過執行多次重復檢測，并仔細對比各次收集的數據，可以有效地識別并剔除偏差較大的無效數據點。經過一系列嚴格的篩選過程，保留下來的有效數據隨后被整合并導入到系統主機中進行深入處理和分析。

（4）測試數據處理

檢測人員使用專業的軟件對地質雷達采集的數據，按步驟進行處理，以獲得清晰的雷達圖像。這些步驟包括對原始數據進行預處理，消除可能干擾分析的直流成分，進行時間零點的校正以確保數據同步，移除直接從發射點到接收點的直達波信號，應用時間增益強化深層反射信號，執行反褶積處理以增強橫向分辨率，以及進行數據圖像偏移處理以準確地定位反射界面。這一連串的專業處理確保了數據的質量和解釋的準確性，是生成可靠的雷達圖像的關鍵。

2.3 鉆芯法

鉆芯法是一種在現代地基基礎檢測中廣泛使用的直接檢測技術，檢測人員使用取芯鉆機在樁基上進行打孔，并從孔內取出芯樣，通過對從混凝土結構中鉆取的圓柱形樣本進行檢測，以評估其質量與完整性。這一方法可以直觀地觀察地基情況，從而直接測量和評價地基的構造、強度等實際指標。鉆芯法為驗證結構的承載能力和耐久性提供了確鑿的證據。鉆取的芯樣可以在實驗室中進行多種測試，如抗壓強度試驗、彈性模量測定等，鉆芯法因其高精度和可靠性而在工程實踐中受到高度重視，尤其適用于對安全性要求極高的重大基礎設施項目。鉆芯詳見圖2所示。

在鉆孔取芯檢測期間，檢測人員必須掌握以下幾個關鍵的操作要點：

（1）鉆孔

在樁基打孔的關鍵環節中，檢測人員首先應在工程現場精心挑選出多根具有代表性的樁體作為測試對象，并在預定的測試點安放液壓鉆機和雙管鉆具等必要的配套設備，隨后進行設備的調試和檢查，以確保其正常工作。檢測人員在完成這些細致的準備工作后，操作鉆機在各個測點上垂直向下鉆進以形成孔洞，其間需嚴格控制鉆進的速度和角度，確保鉆孔的垂直度偏差不超過0.5%，并且每次鉆進的深度保持在1.5 m左右。通過這樣的循環操作步驟，檢測人員逐一完成所有測點的鉆孔工作，為后續的樁基檢測提供必要條件。

（2）芯樣取樣

在進行芯樣取樣時，檢測人員應根據具體的檢測要求選擇適當的截取方式。這一過程主要分為兩種方法：等間距截取和代表部位截取。等間距截取是按照預定的規定間隔，在整條芯樣中均勻地截取多個樣本試件。相對而言，代表部位截取則更為精細，它涉及在芯樣中選定幾個具有結構代表性的特定區域，如上部、中部和下部，然后在這些關鍵部位截取一組或多組試件，以進行更具針對性的分析和評估。

（3）芯樣檢驗

在進行芯樣檢驗時，檢測人員首先應仔細清理芯樣表面的毛刺、灰塵和污漬，確保樣本的清潔，對于芯樣上的破損部分，采用水泥砂漿進行修復。修復完成后，必須對芯樣的高徑比、平整度、垂直度等關鍵參數進行檢查，確認它們滿足既定標準。一旦芯樣的各項參數符合要求，便將其置于溫度控制在20～30℃之間的清水中浸泡48 h。浸泡完成后，芯樣將被取出，并接受包括抗壓試驗在內的一系列質量與完整性評估測試。

2.4 低應變反射波法

低應變反射波法是一種用于檢測樁身完整性的方法。該方法基于一維彈性波理論，通過在樁頂施加低能量沖擊，并記錄產生的反射波信號，進而識別樁身中的缺陷，如裂縫、空洞或接縫不良等。在某路改造工程項目中，低應變反射波法發揮了重要作用，幫助工程師快速定位潛在的問題區域，從而采取及時的補救措施[5]。這種方法的應用，提高了工程質量和安全性，為后續施工提供了有力支持。

2.5 高應變動力試驗

高應變動力試驗是另一種用于評估單樁承載力的方法，尤其適用于需要模擬極限狀態下的樁基性能。該試驗通過在樁頂施加高能量的沖擊荷載，并測量由此產生的應力波和樁頂速度響應，以估算樁的動態承載力。在某路改造工程中，采用高應變動力試驗對復雜地質條件下的樁基進行了測試，以驗證其在極端荷載下的性能。這種方法的應用，為工程設計提供了重要的參考數據，確保了工程的安全性和可靠性。

3 結束語

通過對廣東省某路改造工程項目進行的深入分析，可見現代地基基礎檢測技術在確保重大基礎設施項目的安全性、質量和性能等方面所發揮的關鍵作用。通過運用靜載檢測、地質雷達檢測、鉆芯檢測、低應變檢測、高應變檢測等方法，全面評估了地基條件，有效預防了潛在風險，優化了施工流程，提高了工程效率，節約了成本，并縮短了建設周期。這些技術的成功應用不僅為廣東省某路改造工程的安全運營和長期穩定提供了堅實保障，也為未來城市基礎設施建設提供了寶貴的經驗和技術支持。

參考文獻

[1]劉黔.水利工程地基基礎巖土試驗檢測要點分析[J].東北水利水電，2023（12）：47-50.

[2]唐澤，唐孟雄，劉炳凱，等.基于靜力水準儀法、變形測量法、應變測量法的地基基礎靜載檢測技術在建筑工程中的應用研究[J].廣州建筑，2023（3）：25-28.

[3]劉松林.巖土工程地基基礎檢測技術解析[J].工程與建設，2022（3）：687-688.

[4]呼延安娣.巖土工程地基基礎檢測方法的應用[J].中國高新科技，2022（11）：23-25.

[5]房磊，胡紹輝.建筑工程地基基礎檢測的重要性及關鍵技術[J].四川水泥，2021（4）：230-231.