馮建國

[摘要]在基樁檢測(cè)方法中，根據(jù)檢測(cè)目的進(jìn)行劃分，主要分為基樁承載力檢測(cè)和基樁完整性檢測(cè)。其中基樁完整性檢測(cè)的主要任務(wù)是：了解基樁在該場(chǎng)地施工是否滿足設(shè)計(jì)要求；樁身是否有缺陷并判斷缺陷的位置和程度；是否對(duì)建筑物產(chǎn)生不利影響；對(duì)基樁的Ⅲ類、Ⅳ類樁身缺陷進(jìn)行有效的加固處理。本文通過比較幾種基樁完整性檢測(cè)方法的優(yōu)劣，分析在樁基檢測(cè)中檢測(cè)方法的選擇。

[關(guān)鍵詞]基樁完整性；低應(yīng)變檢測(cè)法；高應(yīng)變檢測(cè)法；聲波透射檢測(cè)法；鉆芯檢測(cè)法

萬丈高樓平地起，地基基礎(chǔ)工程的質(zhì)量直接影響到整個(gè)建筑物主體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量安全，關(guān)系到人民財(cái)產(chǎn)和生命的安全，并對(duì)國家本就緊張的資源造成不必要的浪費(fèi)和流失。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速的發(fā)展，高層建筑物的層數(shù)由原來的十幾層增加到三十幾層甚至更高，結(jié)構(gòu)體型也由原來的單一變得復(fù)雜多樣，懸殊相差很大，地上空間不足改為擴(kuò)展地下空問的建筑物越來越多。樁基礎(chǔ)也成為了許多建筑物的首選形式。而樁基礎(chǔ)中基樁的質(zhì)量問題也顯得尤為重要，但因基樁屬于地下或水下的隱蔽工程，需要施工單位對(duì)基樁施工的工藝、方法及地質(zhì)情況，對(duì)基樁的影響等技術(shù)應(yīng)全方位的掌握，這需要高學(xué)歷和豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，才不容易對(duì)基樁的質(zhì)量造成影響，而現(xiàn)在施工一線的工人不具備這樣的能力，所以樁基檢測(cè)便成為判定樁基質(zhì)量，排除施工隱患的重要依據(jù)和手段，也是保證樁工程建設(shè)不可缺少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

20世紀(jì)80年代以來，我國基樁檢測(cè)技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，尤其是基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)有著全新的改變。這使的我們檢測(cè)人員的技術(shù)能力和檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)有著更高的要求。既需要有巖土工程、樁基設(shè)計(jì)理論、樁基施工技術(shù)等方面的知識(shí)，也要有土（動(dòng)）力學(xué)、波動(dòng)和振動(dòng)理論、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等多門理論與技術(shù)，既要掌握檢測(cè)技術(shù)和熟練操作儀器設(shè)備的能力，也要善于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合的有效評(píng)價(jià)。還有，在檢測(cè)前期，必須考慮到檢測(cè)參數(shù)和方法的有效統(tǒng)一和建筑工程的成本、進(jìn)度的控制。目前，我國對(duì)于樁基檢測(cè)主要包括基樁樁身質(zhì)量檢測(cè)（包括樁身強(qiáng)度檢測(cè)和樁身完整性檢測(cè)）和基樁承載力檢測(cè)。而樁身質(zhì)量檢測(cè)我國規(guī)范認(rèn)可的主要方法有四種，分別為低應(yīng)變檢測(cè)法、高應(yīng)變檢測(cè)法、聲波透射檢測(cè)法及鉆芯檢測(cè)法。

1分析基樁完整性檢測(cè)方法的優(yōu)劣及選用

1.1低應(yīng)變檢測(cè)法

技術(shù)原理是當(dāng)樁長(zhǎng)L遠(yuǎn)大于樁徑D（L>D）時(shí)，可稱為一維彈性桿件。當(dāng)在樁頂施加一激振源，產(chǎn)生的壓縮波將沿樁體向下傳播，其傳播特性與樁身材質(zhì)、樁體長(zhǎng)度、樁身截面及樁端、樁周土有直接關(guān)系。在樁頂設(shè)置一速度（或加速度）型傳感器與檢測(cè)儀器相連接。當(dāng)振動(dòng)波沿樁體向下傳播時(shí)，遇到介質(zhì)密度波速及樁徑發(fā)生變化，形成波陰抗界面，彈性波將向上反射并到達(dá)樁頂。傳感器將反射信號(hào)送入測(cè)試儀器即可記錄到一條完整的振動(dòng)波形時(shí)域曲線。從儀器上讀出波的雙程旅行時(shí)間T，根據(jù)樁長(zhǎng)L可計(jì)算波在樁身中傳播的速度V。

V=2L/T

若樁身有缺陷存在時(shí)，可根據(jù)波形的形態(tài)、相位、振幅及頻率來判斷其性質(zhì)，并可讀出雙程旅行時(shí)間△T，用波速可反求出其深度位置△L。

△L=V·△T/2

上述計(jì)算是通過向計(jì)算機(jī)程序輸入有關(guān)參數(shù)自動(dòng)完成的。

在低應(yīng)變檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)，完整樁的曲線可從四個(gè)方面確定：第一，曲線光滑無毛刺；第二，曲線最終回歸基線；第三，曲線實(shí)際反應(yīng)的情況與設(shè)計(jì)參數(shù)相吻合；第四，多次錘擊后，曲線的重復(fù)性好。

用低應(yīng)變檢測(cè)基樁的主要優(yōu)點(diǎn)是，檢測(cè)儀器體積小，攜帶方便，檢測(cè)時(shí)間快，造價(jià)在四種檢測(cè)方法中最低，不會(huì)對(duì)基樁產(chǎn)生破壞，缺點(diǎn)是對(duì)缺陷程度不好確定，需要采用其它檢測(cè)方法進(jìn)行驗(yàn)證。

1.2高應(yīng)變法

高應(yīng)變動(dòng)力基樁檢測(cè)時(shí)，將2只加速度傳感器對(duì)稱安裝在距樁頂1.0 m的樁側(cè)表面，另2只加速度傳感器對(duì)稱安裝在錘兩側(cè)。吊起重錘，自由落下，錘擊樁頂?shù)闹行?，沖擊產(chǎn)生的力，沿樁身傳遞應(yīng)力波，安置在樁側(cè)的傳感器采集到來自樁身不同部位的加速度信號(hào)與力的信號(hào)，通過樁基動(dòng)測(cè)系統(tǒng)的收集、放大和A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，后傳給計(jì)算機(jī)，再經(jīng)過分析軟件的處理之后存人磁盤。室內(nèi)分析時(shí)，將現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)回放，通過波動(dòng)擬合程序進(jìn)行實(shí)測(cè)曲線擬合，判定地基土處于天然狀態(tài)下的單樁豎向抗壓極限承載力。波動(dòng)擬合程序的基本理論依據(jù)是一維波動(dòng)理論，將樁視為均質(zhì)彈性桿件，若忽略去基樁的樁身粘結(jié)性，則可建立一維波動(dòng)方程。利用實(shí)測(cè)信號(hào)進(jìn)行多次擬合與計(jì)算來估算基樁的樁側(cè)和樁端土的阻力分布情況，擬合靜載試驗(yàn)的Q-s曲線。在高應(yīng)變檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)，承載力確定主要以靜參數(shù)加動(dòng)參數(shù)，所以在動(dòng)參數(shù)測(cè)定時(shí)要保證錘重、落距、儀器的安置情況與實(shí)際采集的數(shù)據(jù)是否相符外，還應(yīng)確定靜參數(shù)的設(shè)定和取值，最好以該場(chǎng)地相應(yīng)的靜載荷檢測(cè)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，沒有此類數(shù)據(jù)時(shí)，需參照類似的靜載荷數(shù)據(jù)，才能保證高應(yīng)變的檢測(cè)結(jié)果。用高應(yīng)變檢測(cè)基樁的主要優(yōu)點(diǎn)是，缺陷的位置較為準(zhǔn)確，能對(duì)承載力進(jìn)行評(píng)價(jià)，檢測(cè)時(shí)間短，不會(huì)對(duì)基樁產(chǎn)生破壞；缺點(diǎn)是造價(jià)與鉆芯的價(jià)格基本一致，缺陷程度不好確定，需要通過其他檢測(cè)手段進(jìn)行驗(yàn)證。

1.3聲波透射法

聲波透射法的檢測(cè)原理是將超聲脈沖發(fā)射換能器與接收換能器放置于預(yù)埋聲測(cè)管中，管中注滿清水。通過儀器發(fā)出一系列電壓脈沖，經(jīng)發(fā)射換能器轉(zhuǎn)換為超聲脈沖，該脈沖被接收換能器接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由超聲儀器對(duì)信號(hào)進(jìn)行綜合分析處理，即可對(duì)樁身混凝土的完整性、缺陷的范圍、位置和程度，以及樁身混凝土整體均勻性等做出準(zhǔn)確判斷。聲測(cè)管的埋設(shè)是根據(jù)樁徑大小，在樁身內(nèi)預(yù)埋2～4根聲測(cè)管。聲測(cè)管內(nèi)徑要大于換能器外徑；聲測(cè)管要有足夠的徑向剛度、下端封閉、上端加蓋、管內(nèi)無異物；連接處應(yīng)光順過渡，管口高出混凝土頂面100一以上；澆筑混凝土前應(yīng)將聲測(cè)管有效固定。聲波透射檢測(cè)時(shí)，檢查聲測(cè)管是否通順，并在管內(nèi)注滿清水，每?jī)筛暅y(cè)管編為一組。發(fā)射和接收聲波換能器分別放置到聲測(cè)管內(nèi)的相同高度，由下向上等高同步提升。提升間距不大于100 mm。提升過程中，應(yīng)校核換能器的深度和校正換能器的高差，并確保測(cè)試波形的穩(wěn)定性，提升速度不宜大于0.5 m/s。實(shí)時(shí)顯示、記錄每條聲測(cè)線的信號(hào)時(shí)程曲線，并讀取首波聲時(shí)、幅值。聲測(cè)線的間距，儀器設(shè)置參數(shù)在同一檢測(cè)剖面上應(yīng)保持不變。聲波透射法數(shù)據(jù)分析時(shí)按照規(guī)范要求，繪制聲速一深度曲線和波幅一深度曲線，計(jì)算聲速異常判斷臨界值和幅度異常判斷臨界值。在聲波透射檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)，曲線有問題時(shí)，不能完全確定該基樁存在問題：需要重新測(cè)量管距再次測(cè)量，觀察兩次采集的數(shù)據(jù)是否一致；采用斜側(cè)的方法對(duì)缺陷位置再次進(jìn)行檢測(cè)。最終確定基樁缺陷的位置，并通過低應(yīng)變方法和鉆心法進(jìn)一步確定基樁的缺陷程度。用聲波透射檢測(cè)基樁的主要優(yōu)點(diǎn)是，缺陷的位置比較準(zhǔn)確，造價(jià)適中，時(shí)間比鉆芯要短；缺點(diǎn)是缺陷程度不好確定，要靠其它輔助方法進(jìn)行確定。

1.4鉆心法

鉆芯法是一種科學(xué)、直觀、實(shí)用的檢測(cè)方法，是驗(yàn)證檢測(cè)樁身完整性的方法之一，通過鉆芯法可以對(duì)基樁的整體情況進(jìn)行確定，檢查混凝土有無氣孔、松散、斷樁或樁底沉渣厚度等，也能對(duì)芯樣進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，確定樁身強(qiáng)度。但鉆芯時(shí)成孔的垂直度很難控制，對(duì)于受檢樁的樁長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)，鉆芯就很容易偏離樁身，故規(guī)范要求受檢樁的樁徑不宜小于800mm，長(zhǎng)徑比不宜大于30 m。在鉆心檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)，在鉆取芯樣時(shí)，第一，需保證速率均勻且不能過快；第二，芯樣位置位置的選取也很重要；第三，根據(jù)基樁強(qiáng)度的不同應(yīng)選取不同的設(shè)備。用鉆心檢測(cè)基樁的主要優(yōu)點(diǎn)是，檢測(cè)的結(jié)果比較直接，缺陷的位置與程度容易確定；缺點(diǎn)是對(duì)基樁會(huì)產(chǎn)生局部破壞，且造價(jià)高，時(shí)間長(zhǎng)。

總之，四種基樁完整性檢測(cè)方法各有所長(zhǎng)。所以，樁基工程的合理檢測(cè)方法如下：對(duì)于直徑大于800 mm，并已埋置聲測(cè)管的基樁，建議用聲波透射法檢測(cè)；對(duì)于直徑小于800 mm，建議用低應(yīng)變法檢測(cè)；對(duì)于有承載力要求的用高應(yīng)變法檢測(cè)；對(duì)于有檢測(cè)中有疑問的基樁用鉆心法檢測(cè)。

2結(jié)語

總之，基樁檢測(cè)方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)，只有根據(jù)實(shí)際情況與要求，選用不同的檢測(cè)方法，相互配合和補(bǔ)充，使其在基樁檢測(cè)中發(fā)揮不同的作用，才能做出準(zhǔn)確、可靠的判定。而促進(jìn)基樁檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，提高檢測(cè)人員自身的工作水平，對(duì)我們從事巖土工程檢測(cè)的人員來說非常重要。也只有這樣，才能為檢測(cè)質(zhì)量的提高做有力保障，這樣才能滿足和適應(yīng)檢測(cè)市場(chǎng)的需要。