張旭　李文

摘 要：通過(guò)簡(jiǎn)述現(xiàn)階段常用基樁檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)原理、應(yīng)用方向及自身特點(diǎn)，結(jié)合改擴(kuò)建工程實(shí)例，明確基樁所處地質(zhì)條件，優(yōu)選適合的檢測(cè)技術(shù)手段，應(yīng)用高應(yīng)變檢測(cè)法、低應(yīng)變檢測(cè)法及靜載試驗(yàn)等方法對(duì)基樁開(kāi)展多維度檢測(cè)工作，準(zhǔn)確獲知基樁承載力和完整性等相關(guān)要素，判斷基樁是否滿足工程需要，驗(yàn)證多種基樁檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)效果。

關(guān)鍵詞：基樁；高應(yīng)變檢測(cè)法；低應(yīng)變檢測(cè)法；靜載試驗(yàn)

Application of foundation pile detection technology in oil refining expansion project

ZHANG Xu1， LI Wen2，3

（1.Zhongkan Metallurgical Investigation Design & Research Institute Co， Ltd.， Baoding 071051， Hebei， China；

2.Beijing Institute of Geothermal Research， Beijing 100012， China；

3.Key Laboratory of Shallow Geothermal Energy， Beijing 100012， China）

Abstract： This paper briefly describes the detection principle， application direction and characteristics of the common foundation pile detection technology at the present stage. Taking the example of an expansion project， the geological conditions of the foundation pile were defined， and appropriate detection technology was selected. Applying the high-strain dynamic testing， low-strain integrity testing and static load test， multi-dimensional detection of the foundation pile was carried out， which produced the accurate bearing capacity and integrity of the foundation pile and other relevant factors. The research then determined whether the foundation pile met the project needs and verified the detection effect of various pile detection technologies.

Keywords： foundation pile; high-strain dynamic testing; low-strain integrity testing; static load test

現(xiàn)階段，我國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)正處于高速發(fā)展階段，各地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)逐漸完善，改擴(kuò)建工程比比皆是。在改擴(kuò)建工程中，樁基礎(chǔ)作為最基礎(chǔ)、最常見(jiàn)的支護(hù)結(jié)構(gòu)起到了不可替代的作用，其中基樁是樁基礎(chǔ)中最主要的受力構(gòu)件，確?；鶚督Y(jié)構(gòu)質(zhì)量符合工程要求尤為重要。近年來(lái)，我國(guó)加深了對(duì)基樁質(zhì)量安全的認(rèn)識(shí)，對(duì)基樁結(jié)構(gòu)質(zhì)量進(jìn)行高效可靠、經(jīng)濟(jì)適用的檢測(cè)手段已被高度重視，并得到快速發(fā)展和應(yīng)用。目前，針對(duì)基樁檢測(cè)技術(shù)，前人已進(jìn)行了大量探索與應(yīng)用：包括應(yīng)用高應(yīng)變檢測(cè)法（段海帆，2018）、靜載試驗(yàn)（林國(guó)強(qiáng)，2008）檢測(cè)技術(shù)對(duì)基樁承載力檢測(cè)進(jìn)行研究；應(yīng)用低應(yīng)變檢測(cè)法（蔡以智，2004；張振拴等，2011；徐志華等，2017）、透射法（張程林等，2014）檢測(cè)技術(shù)對(duì)基樁完整性檢測(cè)進(jìn)行研究。而在改擴(kuò)建工程項(xiàng)目中，基樁本身的情況則更加復(fù)雜，所受的外界因素影響變化相對(duì)更大，其質(zhì)量安全問(wèn)題更具隱蔽性和多變性。本文以實(shí)際工程項(xiàng)目為例，結(jié)合工程設(shè)計(jì)需要，科學(xué)合理地選擇檢測(cè)方法，分析檢測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，論證工程基樁質(zhì)量，從而佐證各基樁檢測(cè)技術(shù)的有效性和準(zhǔn)確性。

1? 常用的基樁檢測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)述

1.1? 高應(yīng)變檢測(cè)法

在開(kāi)展基樁承載力檢測(cè)工作中，高應(yīng)變檢測(cè)法是常用手段，且具有檢測(cè)時(shí)間短、費(fèi)用低、效率高等優(yōu)勢(shì)。高應(yīng)變檢測(cè)法的基本原理是向樁頂軸向施加一個(gè)沖擊力，使樁產(chǎn)生足夠的貫入度，實(shí)測(cè)由此產(chǎn)生的樁身質(zhì)點(diǎn)應(yīng)力和加速度的響應(yīng)，通過(guò)對(duì)應(yīng)力波理論分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)基樁豎向抗壓承載力及樁身完整性的檢測(cè)。高應(yīng)變檢測(cè)法運(yùn)用到一維波動(dòng)方程、達(dá)朗貝爾公式及行波理論（羅輔前，2022），通過(guò)實(shí)測(cè)的應(yīng)力波曲線，結(jié)合土層參數(shù)，可求得與樁運(yùn)動(dòng)相關(guān)的土的最大靜、動(dòng)阻力值，進(jìn)而評(píng)價(jià)計(jì)算極限承壓力（中國(guó)生等，2017），亦可對(duì)樁身完整性做出準(zhǔn)確評(píng)價(jià)（谷熠巖等，2008）。試驗(yàn)過(guò)程中有一定的危險(xiǎn)性，對(duì)基樁本身可能會(huì)造成影響，為確保高應(yīng)變檢測(cè)發(fā)揮作用，應(yīng)嚴(yán)格制定設(shè)計(jì)，按規(guī)定做好防護(hù)措施。在實(shí)際操作中，應(yīng)注意保持樁頭頂面水平、完整，樁頭中軸線與樁身中軸線完全重合，樁頭截面積應(yīng)與原樁身截面積相同。

1.2? 低應(yīng)變檢測(cè)法

低應(yīng)變檢測(cè)法檢測(cè)速度相對(duì)較快，操作較為簡(jiǎn)單，短時(shí)間內(nèi)可完成基樁的檢測(cè)工作，在基樁完整性檢測(cè)方面，該方法是最簡(jiǎn)單高效的技術(shù)手法（王磊等，2018）。低應(yīng)變檢測(cè)法是多種方法的統(tǒng)稱，目前常用反射波法，是通過(guò)對(duì)受檢樁樁頂施加沖激振力，并由預(yù)先設(shè)置的傳感器接受樁身的動(dòng)態(tài)響應(yīng)函數(shù)信息，得到實(shí)測(cè)的頻率信號(hào)和速度信號(hào)，繪制速度響應(yīng)時(shí)域曲線，在假定應(yīng)力波在樁身傳播時(shí)平截面成立的前提下，借助一維波動(dòng)理論，建立一維線性桿件模型（甘梓堅(jiān)，2022），綜合曲線數(shù)據(jù)的相位和幅值計(jì)算基樁內(nèi)可能存在的缺陷類型，并根據(jù)波形參數(shù)推斷缺陷所處位置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)樁體混凝土完整性的判斷（高燕，2021；陳偉池等，2022）。為獲得清晰完整的反射波形，低應(yīng)變檢測(cè)中要根據(jù)基樁的實(shí)際情況，包括直徑大小、測(cè)試信號(hào)的傳遞效果等因素選擇、調(diào)整測(cè)試點(diǎn)點(diǎn)位，并對(duì)同一測(cè)試點(diǎn)位進(jìn)行多次信號(hào)數(shù)據(jù)采集，形成最真實(shí)的波形和數(shù)據(jù)，從而達(dá)到測(cè)試目的。在實(shí)際操作中，應(yīng)注意保證樁頂干凈，保持樁頭的材質(zhì)、強(qiáng)度、截面尺寸與樁身基本相同，樁頂面平整、密實(shí)，并與樁軸線基本垂直。

1.3? 靜載試驗(yàn)

基樁靜載試驗(yàn)方法在檢測(cè)基樁承載力方面目前是最可靠、最成熟的方法，能夠直觀地展示試驗(yàn)結(jié)果，在獲取基樁豎向抵抗壓承載力、豎向抗拔承載力或水平承載力等方面有較高的認(rèn)可度。靜載試驗(yàn)是通過(guò)在樁頂部逐級(jí)施加豎向壓力、豎向拔力或水平推力，觀測(cè)樁頂部隨時(shí)間產(chǎn)生的沉降、上拔位移或水平位移，從而確定相應(yīng)極限承載力。根據(jù)基樁靜載試驗(yàn)的加壓反應(yīng)裝置的不同大體分為堆重平臺(tái)反力法、錨樁橫梁反力法和自平衡法等（黃繁昌，2017；張訓(xùn)玉等，2021），在國(guó)內(nèi)外得到普遍應(yīng)用。在明確試驗(yàn)項(xiàng)目、確定試驗(yàn)方法、選取最大加載量等要求的前提下，開(kāi)展測(cè)試試驗(yàn)、采集數(shù)據(jù)并處理，繪制承載力-位移曲線（Q-S）或時(shí)間-位移曲線（S-log t），進(jìn)而判斷樁身承壓力情況（洪鑫，2012；賀小青，2022）。靜載試驗(yàn)所獲得的結(jié)果直接可靠，但由于其檢測(cè)設(shè)備重量較大，檢測(cè)數(shù)據(jù)收集過(guò)程較為復(fù)雜，試驗(yàn)所需場(chǎng)地條件相對(duì)較大，目前多應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，以便更便捷地檢測(cè)荷載力。在實(shí)際操作中，多采用逐級(jí)加載的方式進(jìn)行，在整個(gè)加載過(guò)程中控制加載速度，全程維持慢速加載。

1.4? 超聲波透射法

超聲波透射法在質(zhì)量檢測(cè)方面與低應(yīng)變檢測(cè)法相同，其主要指標(biāo)是對(duì)基樁樁身進(jìn)行的完整性檢測(cè)。超聲波透射法是通過(guò)在樁體混凝土中預(yù)埋聲測(cè)管，在聲測(cè)管之間接受并發(fā)射超聲波信號(hào)，根據(jù)實(shí)測(cè)超聲波在混凝土介質(zhì)中傳播的波幅衰變、頻率、PSD、聲時(shí)等聲學(xué)參數(shù)，根據(jù)波動(dòng)理論，分析判斷混凝土材料的結(jié)構(gòu)、密度及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系等情況，進(jìn)而完成對(duì)樁身完整性的檢測(cè)。在超聲波透射檢測(cè)中，可根據(jù)發(fā)射、接收換能器的3種不同位置分為平測(cè)、斜測(cè)和扇形掃描方式。通常情況下，多用平測(cè)進(jìn)行全面普查，在發(fā)現(xiàn)缺陷，需對(duì)缺陷進(jìn)行定位時(shí)，改用斜測(cè)和扇形掃描的方式進(jìn)行檢測(cè)。超聲波透射法是依據(jù)聲學(xué)參數(shù)變化進(jìn)行檢測(cè)，其檢測(cè)靈敏度很高，能較好地反應(yīng)較小的樁身缺陷，并可判斷缺陷具體長(zhǎng)度。但由于超聲波透射法是依靠預(yù)埋的聲測(cè)管進(jìn)行檢測(cè)，聲測(cè)管的外圍是其檢測(cè)盲區(qū)。同時(shí)在實(shí)際操作中，應(yīng)注意儀器設(shè)備的選用，儀器的精度和準(zhǔn)確度直接影響超聲波透射法的實(shí)際效果。

1.5? 鉆孔抽心檢測(cè)法

鉆孔抽心檢測(cè)法通常是作為檢測(cè)樁長(zhǎng)、樁身缺陷、樁底沉渣厚度以及樁身混凝土強(qiáng)度，判定或鑒別樁端巖土性狀的驗(yàn)證方法，可有效提高檢測(cè)質(zhì)量，最大程度地減少誤判，漏判，提高檢測(cè)準(zhǔn)確性。鉆心法多是采用液壓操縱的高速鉆機(jī)，配備適宜的水泵、孔口管、擴(kuò)孔器、卡簧、扶正穩(wěn)定器和可撈取松軟渣樣的鉆具（王詩(shī)東，2020），由專業(yè)技術(shù)人員操控鉆取樁心進(jìn)行檢測(cè)，參考相關(guān)數(shù)據(jù)信息，分析基樁澆筑及混凝土質(zhì)量問(wèn)題。傳統(tǒng)的鉆心法檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)過(guò)程相對(duì)較繁瑣，數(shù)據(jù)處理工作量大，檢測(cè)效率不高，質(zhì)量管理也存在一定難度（宋兵等，2019）。因此在整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中要對(duì)樁心進(jìn)行嚴(yán)格把控，取樣過(guò)程要求控制取樣速度，勻速推進(jìn)鉆具，取樣深度保證在2 m以上，數(shù)據(jù)檢測(cè)要求借助專業(yè)信息技術(shù)，進(jìn)行多次反復(fù)檢測(cè)，并比對(duì)結(jié)果控制誤差，避免偶然性，提高檢測(cè)準(zhǔn)確性和合理性。

在實(shí)際工程項(xiàng)目中，根據(jù)工程項(xiàng)目檢測(cè)需要，綜合分析工程項(xiàng)目基樁實(shí)際情況、具體施工條件，檢測(cè)經(jīng)費(fèi)預(yù)算等相關(guān)因素，選取適合工程項(xiàng)目的檢測(cè)方法，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)便捷、高效、經(jīng)濟(jì)的完成項(xiàng)目基樁檢測(cè)工作，達(dá)到基樁檢測(cè)目的。

2? 改擴(kuò)建工程實(shí)例分析

2.1? 工程概況

某改擴(kuò)建工程基樁采用鉆孔灌注樁和高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，總樁數(shù)為674根，分布位置見(jiàn)圖1，基樁概況見(jiàn)表1。根據(jù)前期勘察確定，改擴(kuò)建場(chǎng)地分布有厚度較大的淤泥質(zhì)土，屬抗震不利地段，地形地貌中等復(fù)雜，周邊環(huán)境條件中等復(fù)雜，場(chǎng)地巖土種類較多，且分布不均勻。綜合考量，該工程重要等級(jí)為一級(jí)，場(chǎng)地復(fù)雜程度為二級(jí)，地基復(fù)雜程度等級(jí)為二級(jí)，巖土工程勘察等級(jí)為甲級(jí)。

根據(jù)野外鉆探、原位測(cè)試及室內(nèi)試驗(yàn)成果，結(jié)合場(chǎng)地前期勘察報(bào)告，根據(jù)地層年代、成因、巖性及物理力學(xué)性質(zhì)，將場(chǎng)地勘探揭露深度范圍內(nèi)的地層劃分為12層（包括亞層、夾層），各土層厚度及特征見(jiàn)表2。改擴(kuò)建場(chǎng)地淺層地下水為第四系松散孔隙潛水，主要賦存在第四系全新統(tǒng)砂層（③2層）及壓實(shí)填土層（①1層、①2層）中。地下水的補(bǔ)給來(lái)源以大氣降水入滲、側(cè)向徑流為主，徑流方向自東南向西北（由陸域向海域），地下水側(cè)向流出、蒸發(fā)是地下水的主要排泄方式。勘察期間測(cè)得場(chǎng)地穩(wěn)定地下水位埋深4.22～5.09 m，平均水位埋深4.66 m，穩(wěn)定水位高程為2.81～3.68 m，平均水位高程3.27 m。

2.2? 檢測(cè)方法

根據(jù)改擴(kuò)建工程對(duì)基樁檢測(cè)的實(shí)際需要，分別選擇高應(yīng)變法，判定單樁豎向抗壓承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求，分析樁側(cè)和樁端土阻力；選擇單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)，判定單樁豎向抗拔承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求；選擇低應(yīng)變法，檢測(cè)樁身缺陷及其位置，判定樁身完整性類別。按照J(rèn)GJ 106—2014《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》及設(shè)計(jì)文件要求，各檢測(cè)區(qū)域?qū)嶋H檢測(cè)工作量見(jiàn)表3。

2.3? 檢測(cè)結(jié)果

1）高應(yīng)變法檢測(cè)結(jié)果

本改擴(kuò)建工程完成高應(yīng)變法檢測(cè)基樁73根，各樁實(shí)際檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。

2）低應(yīng)變法檢測(cè)結(jié)果

本改擴(kuò)建工程完成低應(yīng)變法檢測(cè)基樁323根，其中Ⅰ類樁315根，占比97.5%，Ⅱ類樁8根，占比2.5%，各樁實(shí)際檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5。

3）單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

本改擴(kuò)建工程完成單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)3根，各樁實(shí)際檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表6。

2.4? 討論

分析高應(yīng)變檢測(cè)法檢測(cè)數(shù)據(jù)，可得出本工程項(xiàng)目基樁的單樁豎向抗壓極限承載力檢測(cè)值均大于單樁豎向抗壓承載力特征值的2倍，即單樁豎向抗壓承載力特征值均大于單樁豎向抗壓承載力特征值；分析低應(yīng)變法檢測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合樁身完整性判定要求，可得出本工程項(xiàng)目基樁樁身完整性均相對(duì)較好，均為Ⅰ、Ⅱ類樁；分析單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)，本工程項(xiàng)目基樁的極限承載力試驗(yàn)值為600 kN，而其承載力特征值為300 kN，即極限承載力試驗(yàn)值為承載力特征值的2倍。

根據(jù)分析上述3種檢測(cè)方法的檢測(cè)結(jié)果，可得出：1）通過(guò)對(duì)擬改擴(kuò)建工程內(nèi)73根基樁進(jìn)行高應(yīng)變法檢測(cè)，結(jié)果表明其樁基的單樁豎向抗壓承載力特征值均滿足設(shè)計(jì)要求；2）通過(guò)對(duì)擬改擴(kuò)建工程內(nèi)323根基樁進(jìn)行低應(yīng)變法檢測(cè)，結(jié)果表明抽檢樁均為Ⅰ、Ⅱ類樁；3）通過(guò)對(duì)擬改擴(kuò)建工程內(nèi)3根基樁進(jìn)行單樁豎向抗拔靜載試驗(yàn)，結(jié)果表明其樁基的單樁豎向抗拔承載力特征值均滿足設(shè)計(jì)要求。

3? 結(jié)論

不同的基樁檢測(cè)方法具有不同的應(yīng)用方向和優(yōu)缺點(diǎn)。高應(yīng)變法、靜載試驗(yàn)對(duì)基樁承載力具有很好的檢測(cè)效果，低應(yīng)變法在基樁完整性檢測(cè)方面具有很好效果。在實(shí)際工程項(xiàng)目中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，綜合分析其巖土工程條件、施工技術(shù)水平等因素，合理安排基樁檢測(cè)方法，加強(qiáng)基樁施工后的質(zhì)量檢測(cè)，提高基樁檢測(cè)工作水平和檢測(cè)評(píng)定結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，保證樁基工程的質(zhì)量安全。尤其是在改擴(kuò)建工程中的基樁檢測(cè)工作，要注意選擇多種檢測(cè)及驗(yàn)證方法，相關(guān)補(bǔ)充、驗(yàn)證，有效提高基樁檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，避免檢測(cè)內(nèi)容單一、檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確、檢測(cè)結(jié)論誤判等情況的出現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

蔡以智，2004.樁基低應(yīng)變完整性測(cè)試的雙速度分析［J］.中國(guó)測(cè)試技術(shù)（2）：27-28.

陳偉池，劉佳玲，2022.低應(yīng)變反射波法在閩南地區(qū)軟土地層基樁檢測(cè)中的應(yīng)用研究［J］.江西建材（3）：44-45.

段海帆，2018.高承載力基樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)實(shí)時(shí)在線檢測(cè)研究［D］.昆明：云南大學(xué).

甘梓堅(jiān)，2022.低應(yīng)變法在基樁檢測(cè)中若干問(wèn)題的分析探討［J］.建筑監(jiān)督檢測(cè)與造價(jià)，15（5）：19-21.

高燕，2021.低應(yīng)變檢測(cè)基樁工程模擬裝置在基樁檢測(cè)中的應(yīng)用研究［J］.大眾標(biāo)準(zhǔn)化（11）：217-219.

谷熠巖，劉亞洲，2008.基樁高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法檢測(cè)單樁承載力成果的工程實(shí)例分析［J］.西部探礦工程（6）：10-11.

賀小青，2022.基樁檢測(cè)技術(shù)在房屋建筑中應(yīng)用剖析［J］.城市建設(shè)理論研究（電子版） （25）：61-63.

洪鑫，2012.單樁靜載荷試驗(yàn)的理論模擬及影響因素分析［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，34（1）：176-183.

黃繁昌，2017. 采用鋼絞線的錨樁靜載荷試驗(yàn)及數(shù)值分析［D］.烏魯木齊：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué).

林國(guó)強(qiáng)，2008.對(duì)基樁檢測(cè)靜載試驗(yàn)中問(wèn)題的探討［J］.四川建材，34（6）：48-49.

羅輔前，2022.高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法在基樁檢測(cè)中的應(yīng)用研究［J］.江西建材（10）：91-92+95.

宋兵，徐明江，譚靈生，2019.基樁鉆芯法檢測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用［J］.廣州建筑，47（5）：25-29.

王磊，顧廣宇，2018.樁基檢測(cè)中的兩種工程物探方法影響因素分析［J］.城市地質(zhì)，13（4）：71-75.

王詩(shī)東，2020.聲波透射法與鉆芯法在基樁檢測(cè)中的應(yīng)用［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，17（13）：22-23+25.

徐志華，李志強(qiáng)，榮耀，2017.既有建筑樁基檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展及探討［J］.南昌工程學(xué)院學(xué)報(bào)，36（6）：67-70.

張程林，胡賀松，戚玉亮，2014.既有建筑物樁基檢測(cè)技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展［J］.廣州建筑，42（2）：3-6.

張訓(xùn)玉，李博，劉靜，劉繼龍，2021.高層建筑樁基礎(chǔ)雙套筒工藝消除側(cè)摩阻的施工探討［J］.城市地質(zhì)，16（2）：173-178.

張振拴，李春占，張宗會(huì)，2011.既有建筑物地基基礎(chǔ)檢測(cè)技術(shù)探討［J］.建筑科學(xué)，27（S1）：98-100.

中國(guó)生，劉定環(huán)，2017.基于高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法惠州地區(qū)樁基承載力試驗(yàn)研究［J］.惠州學(xué)院學(xué)報(bào)，37（3）：86-91.

收稿日期：2023-03-08；修回日期：2023-04-12

第一作者簡(jiǎn)介：張旭（1989- ），男，本科，工程師，主要從事樁基、地基承載力檢測(cè)。E-mail：1274496833@qq.com

通信作者簡(jiǎn)介：李文（1990- ），男，碩士，工程師，主要從事水文地質(zhì)、地?zé)岬刭|(zhì)相關(guān)工作。E-mail：402128604@qq.com

引用格式：張旭，李文，2023.基樁檢測(cè)技術(shù)在煉油改擴(kuò)建工程項(xiàng)目中的應(yīng)用［J］.城市地質(zhì)，18（3）：76-82