高承成

天津華北地質(zhì)勘查局，中國·天津 300170

天津華勘基礎工程檢測有限公司，中國·天津 300170

經(jīng)濟的高速發(fā)展有效地推動了其他各行各業(yè)的發(fā)展，建筑行業(yè)也不例外。地基屬于建筑工程中比較重要的組成部分，具有高抗震性、高承載力、低沉降等優(yōu)點。作為建筑工程中比較關鍵的基礎性工程，地基一般分布在建筑物的底部，用于支撐整個建筑物，所以地基施工質(zhì)量的高低將會直接決定建筑物的整體質(zhì)量和使用壽命。樁基礎屬于建筑地基中的一種重要形式，在建筑工程中被廣泛地采用，因此，做好樁基檢測工作就顯得尤為重要，不僅可以避免建筑地基出現(xiàn)質(zhì)量問題而影響后續(xù)施工進度和質(zhì)量，還可以有效推動中國建筑行業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展。

樁基礎；樁基檢測；現(xiàn)狀；對策

1 引言

隨著城市化的建設與發(fā)展，越來越多的高層建筑物如雨后春筍般涌現(xiàn)，而地基是高層建筑中比較關鍵的施工內(nèi)容，而且地基施工質(zhì)量的高低將會直接決定建筑物的整體質(zhì)量高低。由于建筑地基尤其是樁基礎屬于隱蔽性工程，需要借助樁基檢測來準確的了解和掌握其施工質(zhì)量高低。因此為了確保檢測工作的順利進行，需要根據(jù)現(xiàn)場條件、環(huán)境及施工工藝等因素來選取樁基檢測方法，從而確保樁基檢測數(shù)據(jù)的準確性、真實性和可靠性，有效提高建筑地基施工質(zhì)量。[1]

2 樁基檢測技術的重要性

如今，大型橋梁及超高層建筑在城市化建設中不斷涌現(xiàn)，其建筑基礎基本上會采用樁基礎。樁基礎主要隱藏在建筑物底部，可以有效的承受上部建筑荷載，確保建筑物的結構安全性和穩(wěn)定性。在建筑施工過程中，如果樁基質(zhì)量出現(xiàn)問題，不僅會誘發(fā)建筑物出現(xiàn)整體性破壞，而且還會危及周圍人民的生命財產(chǎn)安全，因此做好基礎樁基的檢測工作尤為重要。

通常情況下，樁基檢測內(nèi)容一般包括灌注樁成孔質(zhì)量、樁身完整性和承載力檢測等幾個方面，通過對檢測數(shù)據(jù)進行整理和分析，就可以對建筑樁基的整體質(zhì)量進行準確、客觀的評價。在建筑樁基的施工過程中，要采取有效措施對施工進度和質(zhì)量進行管控，并做好各個環(huán)節(jié)施工質(zhì)量的檢測工作。通過有效提高建筑樁基檢測的整體水平，既能夠滿足建筑工程施工對樁基質(zhì)量的基本要求，又能夠提高建筑工程的整體質(zhì)量和使用壽命。

3 樁基檢測技術的主要方法

3.1 灌注樁成孔質(zhì)量檢測

在灌注樁施工過程中，成孔質(zhì)量將會對混凝土的澆注質(zhì)量和基礎整體質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響。因此，有效地控制成孔質(zhì)量，確保工程安全就顯得尤為重要。通常情況下，成孔質(zhì)量檢測內(nèi)容主要包括：孔徑檢測、孔深檢測、孔底沉渣厚度檢測及垂直度檢測。[2]

目前，中國應用較多的方法是超聲波法和接觸式儀器組合法。超聲波法成孔檢測時，儀器探頭懸浮在樁孔的泥漿液中，與樁孔孔壁不直接接觸，屬于非接觸式檢測方法，檢測儀器具有自校功能。接觸式儀器組合法應用較多也比較成熟，相對于超聲波法，它必須保持儀器探頭對孔壁或者孔底的接觸，屬于接觸式檢測方法，檢測系統(tǒng)現(xiàn)場檢測前需要根據(jù)自校程序進行標定。

3.2 樁基承載力檢測

目前，樁基承載力檢測應用較多的是靜載荷試驗和高應變檢測。

靜載荷試驗通過模擬樁基實際使用過程中的受力狀態(tài)，逐級施加荷載，觀察和記錄在荷載作用下樁基的承載能力和位移變化等，最終結合觀測的數(shù)據(jù)對樁基的承載能力作出整體判斷。靜載荷試驗所檢測到的數(shù)據(jù)可以形成基樁的“荷載-位移曲線、位移-時間對數(shù)曲線和位移-荷載對數(shù)曲線”等，并隨著基樁的受力性狀、樁側土體、樁的形狀尺寸、成樁工藝等因素的變化，曲線的特征也會不同。通常情況下，曲線陡降段比較明顯的，樁基的極限荷載值比較容易確定，如果曲線陡降特征不明確，人為因素會對承載力的確定會產(chǎn)生一定的影響。因此，如何根據(jù)實際條件合理確定極限荷載是非常重要的一個環(huán)節(jié)。

高應變檢測屬于一種承載力動力檢測方法。檢測時將2支加速度傳感器和2 支應變力傳感器分別對稱安裝在樁側表面（距樁頂2 倍樁徑左右），用重錘自由下落沖擊樁頂，由傳感器接收樁身在瞬時沖擊下產(chǎn)生的軸向應變、樁側與樁端土阻力效應及樁身運動速度信號等。其中，CASE 法是以行波理論為基礎，視樁為一維彈性桿件，在樁頂施加垂向瞬時沖擊力，使樁身向下位移，激發(fā)樁側與樁端土阻力，通過分析簡化去除土的動阻力成份，求得樁的靜承載力；波形擬合法計算承載力時，是將測試信號輸入專門分析軟件進行波動理論的分析計算，先根據(jù)工程實際情況輸入有關參數(shù)，再通過人機對話，對理論曲線和實測曲線進行反復比較、修改、擬合，在二者盡可能吻合的情況下，由最佳擬合參數(shù)（在巖土工程合理范圍內(nèi)）計算出樁周及樁端土總阻力即單樁抗壓承載力。擬合法計算要求所采用的力學模型應明確、合理，樁和土的力學模型應能分別反映樁和土的實際力學性狀，擬合完成時，土阻力響應區(qū)段的計算曲線與實測曲線應吻合，其他區(qū)段應基本吻合。

3.3 樁基完整性檢測

樁基完整性檢測通常有鉆芯法、低應變法和聲波透射法等方式，選擇哪一種檢測方法應根據(jù)工程的具體情況確定，有時候也會是多種方法的綜合應用。

鉆芯法具有準確、實用、直觀等特點，在混凝土灌注樁和一些柔性材料樁的檢測中仍然廣泛的采用，其能夠?qū)渡砘炷翉姸?、樁長、樁身完整性和樁底沉渣厚度等情況給予準確的檢測，并對樁端持力層的巖土性狀給予準確的判定或鑒別。實際操作中，鉆芯技術對最終結果的準確性影響比較大，在鉆芯法檢測過程中，對鉆頭和鉆機都作出了相應的規(guī)定，這樣可以有效避免誤判現(xiàn)象。如果樁長或長徑比較大時，還有鉆芯孔偏離出樁外的風險，因此鉆進過程中要嚴格控制好鉆機的垂直度，從而有效提高鉆芯的成功率。

低應變法目前中國外普遍采用的是反射波法，主要是以“一維彈性桿件理論”作為假設基礎，測試時以瞬態(tài)沖擊方式獲得樁頂速度或加速度的時域曲線，在樁基內(nèi)部產(chǎn)生低幅度振動，并借助外部波動檢測裝置來對其波動情況進行有效的檢測，最后對波動結果進行分析就可以得到樁基的質(zhì)量情況。通常情況下，低應變反射波法可以真實的檢測出樁基的具體參數(shù)，而且還可以判定樁基異常的大致位置，并對其異常類型進行有效的判定，為后續(xù)的處理工作提供參考和依據(jù)。實際檢測過程中，低應變反射波法也存在一定的局限性，比如樁周巖層與樁基材質(zhì)波抗差異較小時，無法測得樁底的反射波形。

聲波透射法檢測需要在樁基施工時將聲測管提前安裝在灌注樁鋼筋籠內(nèi)側，其檢測混凝土完整性的基本原理是：檢測時，儀器換能器會發(fā)射一定頻率的脈沖波，脈沖波在完整混凝土內(nèi)部的傳播速度、接收信號主頻和首波幅度等聲學參數(shù)不會產(chǎn)生明顯的差異與變化。但是，如果樁身混凝土中存在缺陷（如離析、空洞、不密實以及裂縫等），聲波穿過時會在缺陷部位發(fā)生反射、折射或散射等，聲時將會發(fā)生變化，并且波幅和頻率值都會明顯降低，產(chǎn)生波列的雜亂，波形相互疊加，產(chǎn)生無規(guī)律的畸變。利用上述原理，可以通過采集聲波在樁身混凝土中傳播時的聲學參數(shù)以及相對變化量，然后綜合對比分析，進而就能判別混凝土的施工質(zhì)量、樁身缺陷的程度和缺陷的位置等。

4 幾種常用的樁基檢測方法比較

4.1 成孔質(zhì)量檢測方法——超聲波法與接觸式儀器組合法

超聲波法成孔檢測可以直接檢測出樁孔的孔徑、孔深和垂直度幾個參數(shù)，但沉渣厚度只能根據(jù)實測孔深與設計孔深之間的差值間接估算，精度比較低。而且，超聲波法受泥漿比重、粘稠度和含砂量等因素影響很大，測試時經(jīng)常出現(xiàn)受泥漿影響無法采集到信號的現(xiàn)象。另外，泥漿中的懸浮物質(zhì)會導致超聲波散射，如果泥漿中存在氣泡，也會屏蔽超聲波信號，這些因素也會造成測試信號模糊、間斷或空白。因此，采用超聲波法檢測時，泥漿性能應保證重度小于12．0kN/m3，粘度在18s-25s 之間，含砂量小于4%；另外，檢測應在清孔完成且泥漿中氣泡基本消散后才能進行。

接觸式儀器組合法主要是采用傘形孔徑儀、測斜儀和沉渣測定儀分別檢測樁孔的孔徑、垂直度和沉渣厚度，屬于多種設備組合而成的一個檢測系統(tǒng)。新型的檢測系統(tǒng)在硬件上已經(jīng)高度整合，實現(xiàn)了孔徑、孔深和垂直度檢測一次升降便可完成數(shù)據(jù)采集。傘形孔徑儀下放到樁孔底部后可完成孔深檢測和垂直度檢測，孔徑儀測量腿打開后上提過程可完成孔徑檢測，相對于老型號的灌注樁孔徑檢測系統(tǒng)檢測效率有了很大提高；孔底沉渣厚度的檢測需要借助沉渣測定儀，有電阻率法、聲波法、電容法和測錘法等。

4.2 承載力檢測方法——靜載荷試驗與高應變檢測

靜載荷試驗是最為直觀、準確、可靠的檢測方法，判定其他動載測方法是否成熟時，均以靜載荷試驗結果作為評判依據(jù)。靜載荷試驗按照樁基的受力狀態(tài)不同可以分為抗壓靜載荷試驗、抗拔靜載荷試驗和水平靜載荷試驗，按照反力的施加方式不同可分為堆載法、錨樁法、自平衡法等等；靜載荷試驗雖然工作方式比較原始、成本較高且費時費力，但由于其測試結果直觀、可靠仍有著不可替代性，在檢測中仍被廣泛采用。

隨著科技的進步與樁基檢測技術的突飛猛進，高應變動力檢測也越來越多的被應用到樁基承載力檢測過程中，但由于其理論假設條件較多，測試結果的準確性受到諸多因素的限制，雖然大家正在逐步接受和推廣這種檢測方法，但按照目前的情況仍無法取代靜載荷試驗在承載力檢測方面的地位與權威，大多的設計和檢測人員還是更加傾向于使用靜載荷試驗測試樁基承載力。[3]

4.3 完整性檢測方法——鉆芯法、低應變反射波法與聲波透射法

鉆芯法在基樁完整性檢測中應用非常的廣泛，其檢測結果直觀、準確，而且可以檢測樁身混凝土芯樣的抗壓強度，但取芯成本相對較高且取芯周期較長，一般在低應變或聲波透射法檢測過程中質(zhì)量存疑較大的灌注樁都采用鉆芯法進行確認。另外一些不宜采用低應變法和聲波透射法檢測的柔性材料樁（如旋噴樁、水泥攪拌樁等），也多采用鉆芯法檢測樁身完整性。

低應變法應用較為普遍，效率高、成本低，一般大批次的基樁普查多采用低應變法。但低應變法無法對缺陷做精確定量判斷，而且很準確難區(qū)分出缺陷的性質(zhì)，只能反映出缺陷的嚴重程度。盡管如此，低應變法仍可用于判別樁身有效檢測長度范圍內(nèi)是否存在缺陷，因為只要在有效檢測長度范圍內(nèi)存在缺陷，實測波形信號上就會有缺陷反射。

聲波透射法檢測相較于低應變法更加細致和全面，可以定量給出缺陷的程度，檢測結果的更加準確和可靠，可尤其在測量樁底沉渣方面準確率高、效果較好。目前，鐵路、橋梁、軌道交通和一些大型的市政項目中的鉆孔灌注樁樁身完整性多采用聲波透射法法。但由于施工過程中的意外因素較多，聲測管堵塞的現(xiàn)象時有發(fā)生，造成檢測無法正常進行。

5 樁基檢測技術應用現(xiàn)狀

20世紀70年代至今，樁基檢測技術已經(jīng)取得了一系列的成果，應用領域更為廣泛，而且有越來越多的高素質(zhì)人才開始真正的投身于這項技術的應用和研發(fā)之中，進而有效的推動樁基檢測技術的發(fā)展。但是，由于檢測單位的專業(yè)水平不同、各種方法的假設條件不同加之其他相關因素的影響，在一定程度上限制了樁基檢測技術的發(fā)展。最常見的問題有：檢測人員專業(yè)素質(zhì)參差不齊、檢測報告編寫不規(guī)范、實際操作水平高低不一等等，這些都會影響整個樁基檢測行業(yè)的良性發(fā)展。

6 提高基礎樁基檢測效果的對策

6.1 完善相關規(guī)章制度和法律法規(guī)

在進行基礎樁基檢測過程中，樁基檢測機構需要嚴格按照建筑工程質(zhì)量管理的相關規(guī)章制度來開展各個環(huán)節(jié)的工作，同時政府部門也需要推動樁基檢測法律法規(guī)的建設，這樣不僅可以確保基礎樁基檢測工作有章可循，有法可依，而且還可以有效提高樁基檢測結果的真實性和準確性。

6.2 完善市場監(jiān)督體系

作為中國的政府部門，要結合樁基檢測的特點來設立專門的機構和部門，來開展樁基檢測的監(jiān)督和檢查工作，并定期或不定期的抽查檢測單位的檢測工作，對于未按照規(guī)范來開展工作，或者檢測報告不規(guī)范、檢測結果出現(xiàn)誤差的單位需要給予相應的懲處，以確保檢測單位所開展的檢測工作規(guī)范、有序地進行。同時，建筑基礎樁基檢測部門還需要貫徹硬性指標，對現(xiàn)有的市場監(jiān)督體系進行補充和完善，以確保樁基檢測工作有條不紊的進行。

6.3 引入現(xiàn)代科學技術

為了確保建筑樁基檢測工作的順利進行，樁基檢測單位需要注重對現(xiàn)代科學技術的應用和創(chuàng)新，并將新理論、新技術應用到樁基檢測工作之中，從而有效提高樁基檢測工作的整體效果。同時，借助現(xiàn)代網(wǎng)絡技術，還可以實現(xiàn)對樁基檢測工作的網(wǎng)絡化管理，并構建樁基檢測資料庫，實現(xiàn)對檢測數(shù)據(jù)的實時更新和傳遞，而且能夠?qū)z測市場借助網(wǎng)絡媒體置于大眾監(jiān)督之下，更好的提高樁基檢測工作的有效進行。

6.4 建立科學的管理模式

樁基檢測單位需要對現(xiàn)有的管理模式進行積極探索，并構建一套系統(tǒng)、科學的管理模式，保證樁基檢測的順利進行，這樣不僅可以降低樁基檢測和基礎施工階段出現(xiàn)藐視規(guī)范、隨意裁量等不良現(xiàn)象的發(fā)生，而且還可以更好的推動中國建筑行業(yè)的健康發(fā)展。同時，樁基檢測單位還需要做好企業(yè)內(nèi)部的管控工作，對檢測人員的行為給予有效的約束，構建系統(tǒng)、完善的檢測質(zhì)量管理體系，并保證管理體系落實到樁基檢測的每一個細節(jié)中，從而使樁基檢測管理水平得到有效提升。

6.5 提高檢測工作人員綜合素質(zhì)水平

在進行建筑樁基檢測過程中，想要提高檢測工作的準確度和整體質(zhì)量，就要提高檢測工作人員綜合素質(zhì)水平。作為樁基檢測單位，需要定期對檢測人員進行專業(yè)理論知識和技能的培訓與教育，從而有效提高他們的專業(yè)技能水平，同時還需要對他們進行相關規(guī)范標準和法律法規(guī)的培訓與宣貫，有效提高他們的道德素養(yǎng)及綜合職業(yè)水準，使他們更好的勝任樁基檢測工作。

7 結語

綜上所述，樁基檢測工作不僅可以確保建筑樁基的施工質(zhì)量，而且可以為后續(xù)施工環(huán)節(jié)提供技術上的科學指導，從而確保建筑施工的順利進行，在一定程度上推動中國建筑行業(yè)的良性發(fā)展。