一.各檢測方法的特點及應(yīng)用范圍和局限性

 由于測試儀表的精度、分析方法的差異和工程判斷的能力等因素，靜載試驗測試誤差也可能達到 10%左右，嚴格地說，靜載試驗結(jié)果也不具有唯一性。此外，靜載試驗無法確定樁身質(zhì)量缺陷的程度和分布情況，無法評價缺陷對樁身結(jié)構(gòu)承載力和耐久性的影響程度。

 2.鉆芯法。鉆芯法可用于檢測混凝土灌注樁的樁長、樁身混凝土強度、樁身缺陷及其位置、樁底沉渣厚度，判定或鑒別樁底持力層巖土性狀、判定樁身完整性類別。受灌注樁樁孔垂直度(≤1%)和取芯孔垂直度(≤0.5%)限制，一般要求受檢樁直徑不小于800mm、長徑比不宜大于30的灌注樁。與其它檢測方法相比，鉆芯法具有以下特點：①幾乎不受場地條件限制；②檢測方法直觀且檢測結(jié)果的可靠性、準確性高。其缺點是：①存在一定的檢測盲區(qū)，往往以一孔之見對整樁質(zhì)量進行判定，對缺陷存在較大的漏判風險；②只能確定樁身完整性和混凝土的強度，不能直接確定基樁的承載力；③對樁身結(jié)構(gòu)有一定的破壞作用。

 3.低應(yīng)變法。低應(yīng)變反射波法具有現(xiàn)場測試快速、簡便、抽檢面廣、費用低的優(yōu)點，作為基樁完整性檢測的普查手段，它以波形的反應(yīng)特征來判斷基樁的缺陷程度和位置，一般一種信號特征可能有多種解釋，這就是非唯一解的問題，對于較嚴重的淺部缺陷，低應(yīng)變法檢測樁身完整性的準確率較高。低應(yīng)變測試深度與樁頂錘擊能量大小、樁身混凝土質(zhì)量、樁周巖土性質(zhì)等因素有關(guān)。此外，輕錘產(chǎn)生的窄脈沖對淺部缺陷較敏感，而重錘產(chǎn)生的寬脈沖對深部缺陷較敏感。因此，對于灌注樁完整性檢測應(yīng)分別用輕錘和重錘敲擊樁頂以便準確反映樁身的完整性情況。

 低應(yīng)變測試信號應(yīng)結(jié)合地質(zhì)資料、成孔質(zhì)量檢測結(jié)果和施工記錄等綜合分析，如實測信號在護筒和擴孔底部產(chǎn)生正向反射時往往并非樁身缺陷所致。由于地質(zhì)原因造成樁身淺部普遍擴徑的灌注樁不宜采用低應(yīng)變法進行樁身檢測，以免產(chǎn)生誤判。

 4.高應(yīng)變法。高應(yīng)變法適用于檢測基樁豎向抗壓極限承載力和樁身完整性，由于所用的重錘質(zhì)量和沖擊能量較大，高應(yīng)變可以檢測樁身較深部位的缺陷。高應(yīng)變法在確定預制樁承載力方面應(yīng)用較為成熟，也積累了不少動靜比對資料，總體來說可靠性有一定的保證，相比之下，在灌注樁承載力檢測方面誤差相對較大，這主要與灌注樁成孔工藝、地質(zhì)條件和高應(yīng)變分析模型等因素有關(guān)。

 另一方面，灌注樁往往承載力大、試驗費用較高等原因，造成動靜比對的試驗資料較少，導致檢測人員對灌注樁高應(yīng)變承載力判定經(jīng)驗不足，加之高應(yīng)變擬合分析涉及的樁土模型參數(shù)較多，對同一承載力會有不同的參數(shù)組合，有時即使擬合效果較好，也不一定表示擬合的承載力可靠性就很高。高應(yīng)變承載力的判定與檢測人員的經(jīng)驗、動測理論水平、巖土相關(guān)知識的掌握等方面因素有關(guān)。有鑒于此，規(guī)范對高應(yīng)變的適用范圍作出了限定，即預估 Q-s 曲線具有緩變型特征的大直徑灌注樁及地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級的樁基工程等不宜采用高應(yīng)變法測定基樁承載力。

 5.聲波透射法。聲波透射法適用于混凝土灌注樁的樁身完整性、地下連續(xù)墻的墻身完整性檢測，判定樁身或墻身缺陷的位置、范圍和程度。由于發(fā)射和接收聲波換能器在預埋聲測管中上下移動并檢測聲波由發(fā)射換能器到達接收換能器之間樁身混凝土的質(zhì)量，因此，測試信號不受樁孔孔徑變化的影響。

 由于聲波在混凝土中傳播遇到缺陷會產(chǎn)生繞射現(xiàn)象，降低了接收信號對缺陷的敏感性和測試精度，對于預埋聲測管的樁身中間位置缺陷的檢測存在一定的盲區(qū)。在實際工程的聲測管預埋過程中，許多施工單位不將聲測管放到孔底，導致管底與孔底之間存在幾十公分的樁端混凝土質(zhì)量無法檢測，加之即使能放到孔底，由于施工單位沒有認真疏通聲測管、灌注混凝土時水泥漿滲入聲測管內(nèi)或樁頂混凝土塊掉入管底，導致無法對整樁質(zhì)量進行評定。另外，檢測規(guī)范沒有對聲測管設(shè)置到孔底或距孔底范圍作出明確要求，導致現(xiàn)場檢測隨意性較大，遇到樁底附近堵管時，是否按堵管檢測或出具檢測結(jié)果常依檢測人員或檢測單位的責任心和認同尺度而異，給樁基工程質(zhì)量埋下隱患

 二、不同檢測方法的相互補充與驗證

 規(guī)范提出，低應(yīng)變檢測結(jié)可采用鉆芯法或高應(yīng)變法進行驗證，對于聲波透射法檢測結(jié)果有異議時，可重新組織聲波透射法檢測，或在同一基樁進行鉆芯法驗證。由此可見，規(guī)范將鉆芯法在樁身完整性檢測方面置于很高的地位，實際工程中也常遇到低應(yīng)變檢測樁身完整性沒問題而鉆芯結(jié)果顯示樁身存在明顯質(zhì)量問題的情況，或者反之。這說明低應(yīng)變法與鉆芯法檢測結(jié)果并非一一對應(yīng)關(guān)系，對兩種方法應(yīng)客觀看待，不應(yīng)根據(jù)鉆芯結(jié)果完全否定低應(yīng)變檢測結(jié)果，甚至否定低應(yīng)變檢測方法本身。

 1.鉆芯法驗證低應(yīng)變檢測結(jié)果。低應(yīng)變法是根據(jù)一維波動理論對樁頂實測的速度曲線進行時程分析或速度導納曲線進行頻域分析來判定樁身完整性的方法，從樁頂部沿著樁身向下傳播的應(yīng)力波遇到樁身截面阻抗或樁周樁端土阻抗發(fā)生變化時，將產(chǎn)生上行反射波并被樁頂加速度傳感器接受，通過對接受信號的分析推斷缺陷的程度和位置。因此，低應(yīng)變分析的是樁身截面阻抗或樁周樁端土層的阻抗變化情況，當樁周樁端巖土阻抗變化很小、樁身截面積沿樁長變化不大時，低應(yīng)變反映的是樁長范圍內(nèi)各截面樁身混凝土的總體或平均質(zhì)量情況，即使某截面存在局部的明顯缺陷，但作為截面整體，其質(zhì)量情況或阻抗變化可能不大甚至看不出差異。

 與低應(yīng)變法不同，鉆芯法通過對鉆孔取芯的芯樣或巖樣的質(zhì)量情況來推定樁身各截面混凝土的完整性和樁端持力層情況，即以鉆孔芯樣和巖樣的質(zhì)量情況代表整樁質(zhì)量及樁端持力層情況。當樁身或樁端持力層存在全截面質(zhì)量缺陷時，鉆芯試驗結(jié)果與低應(yīng)變測試結(jié)果對應(yīng)性較好；當樁身或樁端持力層存在局部缺陷時，鉆芯結(jié)果將具有一定的偶然性，其結(jié)果視取芯部位與缺陷的相對位置而定。鉆芯試驗對所取芯樣或巖樣完整性評價的可靠性很高，不足之處在于以局部完整性推定整樁完整性的評判方法具有很大的盲目性和誤判風險。

 2.鉆芯法驗證超聲波檢測結(jié)果。聲波透射法主要檢測發(fā)射換能器到接收換能器之間條形區(qū)域樁身混凝土的完整性，由于聲波在混凝土中傳播時會產(chǎn)生繞射，同樣的缺陷位于測線中間與位于測管附近對接受信號的影響是不同的，缺陷在測管附近或包裹測管時接受信號會產(chǎn)生明顯畸變和波幅衰減，而缺陷在測線中間時波形波幅可能不會產(chǎn)生明顯畸變衰減。聲波透射法檢測各剖面的缺陷情況對確定鉆芯試驗開孔位置有一定的指導性，但如果樁身僅存在局部缺陷，鉆芯試驗受樁孔垂直度和鉆芯孔垂直度偏差影響，鉆芯孔也有可能偏離缺陷區(qū)域，導致鉆芯結(jié)果與聲波檢測結(jié)果不一致。當各檢測剖面在同一深度都出現(xiàn)波形異常時，鉆芯結(jié)果與聲波透射法結(jié)果一般能較好對應(yīng)。

 引起聲波檢測與鉆芯試驗結(jié)果出現(xiàn)差異的其它因素包括聲測管受管中水的長期銹蝕導致樁頂幾米范圍。聲波信號由下至上波幅逐漸衰減以及測管接頭采用橡膠連接、測管中泥漿沉積、水質(zhì)很差或聲測管周圍混凝土不密實等因素引起聲波接收信號異常。排除這些因素的影響，聲波透射法實測波形基本能反應(yīng)出所測區(qū)域樁身混凝土質(zhì)量，且缺陷越嚴重、范圍越大，反映的樁身質(zhì)量情況越準確。

 綜上所述，鉆芯試驗驗證結(jié)果與低應(yīng)變法、聲波透射法測試結(jié)果可能會存在差異，在實際工程中我們應(yīng)該客觀看待，既不可將鉆芯結(jié)果置于統(tǒng)治地位而絕對化、簡單化，也不能因一孔之見而視之為小概率事件進而忽視缺陷、否定缺陷，它為我們更全面地掌握樁身質(zhì)量情況提供了更為豐富的信息。樁身質(zhì)量的最終定性應(yīng)綜合各種測試結(jié)果進行，應(yīng)確保低應(yīng)變、聲波透射法及鉆芯驗證現(xiàn)場檢測嚴格規(guī)范、數(shù)據(jù)準確，同時杜絕驗證檢測被相關(guān)方不合理利用以達到不正當?shù)哪康?，同時，要求專業(yè)技術(shù)負責人全面地掌握各種檢測方法，對各種檢測結(jié)果要有很強的分析能力、判斷能力和基本常識。

 3.鉆芯法與高應(yīng)變法相互補充與驗證。高應(yīng)變較低應(yīng)變而言具有更大的沖擊能量，能夠檢測樁身深部和樁底缺陷，當沿樁長范圍內(nèi)樁孔孔徑變化不大時，高應(yīng)變信號對反映樁端沉渣和持力層狀況具有重要意義。在實際工程中當鉆芯試驗發(fā)現(xiàn)樁端持力層巖樣較破碎或樁端有沉渣時，可用高應(yīng)變試驗驗證持力層承載性狀或沉渣對單樁承載力的影響。樁端持力層理論上可看作半無限平面，在樁端豎向荷載作用下，其受力性狀有別于芯樣試件軸心抗壓試驗，即樁端下持力層在豎向壓力作用時，將受到周圍巖土的徑向水平壓力作用，是三維受力狀態(tài)，且豎向壓力越大，水平壓力也越大，這種水平約束壓力的存在導致樁端持力層承載力得到提高。巖樣試件試驗時沒有側(cè)向壓力作用，是一維軸心受壓應(yīng)力狀態(tài)。因此，在不考慮持力層裂隙發(fā)育的情況下，樁端持力層抗壓承載力一般大于巖樣試件承載力。當持力層存在裂隙時，鉆頭的擾動將導致巖樣沿裂隙裂開，造成巖樣呈短柱狀或碎塊樁，此時，可根據(jù)高應(yīng)變實測樁底信號評價裂隙對樁端持力層承載力的影響。

 同樣，樁端沉渣對單樁承載力的影響也可根據(jù)高應(yīng)變試驗結(jié)果進行評價。因此，高應(yīng)變和鉆芯兩種試驗方法在工程應(yīng)用上可以相互補充、相互驗證，對于鉆芯試驗發(fā)現(xiàn)的樁身局部混凝土強度偏低、夾泥和樁端沉渣、持力層破碎或軟弱夾層等缺陷，高應(yīng)變試驗結(jié)果能總體評價它們對單樁承載力的影響程度；對于高應(yīng)變試驗實測波形出現(xiàn)的樁身、樁端缺陷反射，鉆芯試驗結(jié)果有助于區(qū)分引起缺陷反射的原因，如樁孔漸擴后突然回縮、樁身混凝土質(zhì)量缺陷、樁端沉渣、持力層軟弱夾層等，為高應(yīng)變合理判定單樁承載力提供參考。

  三、基樁完整性及承載力評定

 目前規(guī)范對各種基樁完整性檢測方法的缺陷狀況與完整性類別作出了相應(yīng)的規(guī)定，有的沒有作出明確量化規(guī)定，如低應(yīng)變法根據(jù)波形特征、波速等判定完整性類別；有的雖然作出了量化規(guī)定，如聲波透射法根據(jù)聲速、波幅的大小確定異常程度進而計算出完整性類別指數(shù)，高應(yīng)變法根據(jù) Case 法入射峰、缺陷反射峰和缺陷以上樁側(cè)土阻力的估計值計算出樁身完整性系數(shù)，鉆芯法根據(jù)混凝土破碎段長度和芯樣試件抗壓強度劃分樁身完整性類別等，但實際工程中這種量化計算得出的樁身完整性類別與樁身實際完整性狀況的符合性之間還存在一定的差距。

 實際工程的地質(zhì)條件、成孔狀況、施工工藝等是復雜多樣、各具特色的，規(guī)范不可能對各種情況都作出具體規(guī)定，這需要我們結(jié)合工程實際具體問題具體分析，堅持以規(guī)范為根本準則，評判尺度既不是越嚴越好，也不是越松越好，而是越準確越好。如基樁聲測管預埋過程中接頭部位采用橡膠套包裹時往往造成相關(guān)檢測剖面在接管位置實測波形產(chǎn)生嚴重畸變、波幅嚴重衰減，如仍按規(guī)范判定樁身完整性類別顯然不合適。

 樁身完整性類別宜參考承載力要求進行判定。首先，由于樁側(cè)土阻力的存在，樁身軸力沿樁深逐漸減小，即樁頂受力最大、樁底受力最小，相同的缺陷位于樁頂時對單樁承載力的影響大于缺陷位于樁底的情況。因此，在判定樁身完整性類別時對于樁身上、中、下部缺陷，可根據(jù)樁的承載性狀（端承樁或摩擦樁）適當考慮區(qū)別別對待，以體現(xiàn)安全適用、經(jīng)濟合理的原則。其次，相同的樁徑樁長、設(shè)計混凝土強度、成樁工藝和類似的地質(zhì)條件下，不同單樁承載力特征值對樁身完整性要求是不同的，設(shè)計承載力越高，對樁身完整性要求越高、對缺陷的容忍度越?。环粗?，則對樁身完整性要求越低、對缺陷的容忍度越大。因此，樁身完整性宜同時參考單樁承載力特征值進行判類。

 工程建設(shè)項目一般設(shè)有多層地下室，經(jīng)常出現(xiàn)十幾米深的基坑，由于靜載試驗對場地要求較高，基坑開挖后做試驗存在諸多不便，故此許多工程把基樁接長到地面、在基坑開挖前做靜載試驗。由于珠三角部分地區(qū)上覆軟土層較厚，以橫琴地區(qū)為例，淤泥層厚度普遍在十幾米以上，當基樁接長到地面后，樁身上部所受的側(cè)向約束較弱，加之成孔過程中樁孔垂直度可能存在一定的傾斜，以規(guī)范規(guī)定的容許傾斜 1%為例，地面以下10m位置可能產(chǎn)生100mm 偏心距，在靜載試驗過程中隨著樁頂荷載的增大，因軸向受荷條件下產(chǎn)生的 P-δ效應(yīng)導致截面偏心距進一步增大。單樁承載力特征值越大，樁孔傾斜引起的偏心力矩越大，導致樁頂以下樁身截面混凝土在軸向荷載和偏心力矩的共同作用下發(fā)生受壓破壞（小偏心矩）或受拉破壞（大偏心矩）。實際工程中有不少灌注樁在靜載試驗荷載加到最大值之前發(fā)生斷樁而鉆芯芯樣抗壓強度滿足設(shè)計要求的情況。

 由此可見，當需要在地面進行靜載試驗且地面以下軟土層較厚時，需加強試樁成孔過程中垂直度的監(jiān)測、確保樁孔垂直。此外，樁基設(shè)計時也應(yīng)考慮到靜載試驗與結(jié)構(gòu)正常工作狀態(tài)下基樁受力狀態(tài)的變化，以及施工過程中基樁成樁可靠性受多種因素影響的實際，在確定單樁承載力特征值時預留一定的安全儲備，對于非短樁不宜采用超高承載力特征值。

 灌注樁施工過程中易在樁底產(chǎn)生沉渣并導致承載力降低，靜載試驗樁頂沉降偏大或 Q-s 曲線出現(xiàn)陡降，按規(guī)范規(guī)定的終止加載條件而不需要進一步加載，該樁承載力判定不合格。當已知樁底沉渣厚度不大時，在確保人員設(shè)備安全的前提下，繼續(xù)加載到兩倍特征值，當Q-s曲線尾部出現(xiàn)向荷載坐標軸彎曲時，端阻力出現(xiàn)明顯強化現(xiàn)象，表明沉渣已被充分壓縮、壓實，持力層的承載能力得到發(fā)揮。因此，當樁底沉渣在試驗荷載預壓作用下得到較充分的壓縮后，沉渣對單樁承載力的不利影響已基本消除，如果再次進行靜載試驗，單樁承載力極有可能滿足設(shè)計要求。同樣，對于硬化性的樁端土層，經(jīng)歷試驗荷載預壓作用后，樁端阻力也將出現(xiàn)不同程度的強化作用，單樁承載力也可能有所提高。

 基樁因承載力不滿足設(shè)計要求通常需要補樁，而補樁不但成本高而且導致工期受到拖延。因此，研究預壓前后單樁承載性狀的變化，對于科學、準確、動態(tài)地判定單樁承載力及確定是否需要采取工程處理措施具有重要工程意義。對于樁端沉渣或持力層在第一次靜載試驗預壓作用后可能已出現(xiàn)明顯端阻力強化的試驗樁，在現(xiàn)場配重拆卸之前可考慮進行第二次液壓加載，以確定試樁經(jīng)預壓后單樁承載力是否滿足設(shè)計要求，以避免進行不必要的工程處理。

 靜載試驗確定的單樁極限承載力為基樁在靜載試驗前或試驗荷載作用下單樁承載力，而靜載試驗后單樁的受力性狀發(fā)生了改變，如樁端沉渣被壓縮壓實、持力層受到預壓作用、樁土間產(chǎn)生了殘余相對位移和應(yīng)力等，再以靜載試驗結(jié)果來評價靜載試驗后單樁承載力狀況顯然已不合適。

 四、基樁檢測技術(shù)未來的發(fā)展

 隨著建設(shè)工程檢測市場的逐步開放，檢測行業(yè)的競爭也將日趨激烈，同時對檢測機構(gòu)及其從業(yè)人員的能力和素質(zhì)也提出了更高的要求，也必將促進相關(guān)檢測技術(shù)的不斷創(chuàng)新與完善。

 首先，需要提升檢測儀器的性能和精度，研發(fā)功能強大、性能穩(wěn)定的傳感器件，并適應(yīng)信息化檢測和現(xiàn)場監(jiān)管的需要，確保檢測數(shù)據(jù)的科學性、客觀性和真實性。如探討對聲波透射法換能器進行改進，參考反射波法檢測樁身完整性的原理，使之具有自發(fā)自收功能、接收橫截面各方向反射回來的聲波并據(jù)此分析橫截面缺陷的范圍和程度。

 其次，對各種檢測方法的理論模型和分析方法進行創(chuàng)新和改進，提高數(shù)據(jù)分析的準確性、可靠性。為此，需要廣泛開展模型樁、試驗樁的試驗研究和動靜比對研究，在大量可靠試驗的基礎(chǔ)上建立更為科學的理論模型、改進分析方法。如加強灌注樁成孔質(zhì)量檢測，根據(jù)樁身實際截面沿樁長的變化建立變阻抗分析模型，通過對低應(yīng)變、高應(yīng)變實測信號進行擬合分析反演樁身缺陷情況，提高樁身完整性動測分析結(jié)果的準確性。

 最后，結(jié)合工程檢測實踐積累的經(jīng)驗和存在的問題，進一步完善檢測規(guī)范的相關(guān)條文，使之更科學、更合理，具有更強的操作性，更好地實現(xiàn)安全適用、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的目的。目前的檢測規(guī)范條文在對樁身完整性進行判定時一般不考慮單樁承載力特征值和缺陷位置，即沒有與承載力因素關(guān)聯(lián)起來，而規(guī)范在判定樁身完整性類別時往往又依據(jù)缺陷對單樁（樁身結(jié)構(gòu)）承載力影響的程度來確定。從滿足設(shè)計要求的角度出發(fā)，同一樁身缺陷對相同樁徑和強度、不同設(shè)計承載力的樁，其影響程度是不同的，當設(shè)計承載力大時完整性可能不滿足設(shè)計要求，當降低設(shè)計承載力后又可能滿足設(shè)計要求。同理，同一樁身缺陷當其越靠近樁端時，它對單樁承載力的影響可能越小，即當該缺陷分別位于樁身上部或下部時，單樁承載力可能出現(xiàn)合格與不合格之別。

承載力 缺陷 應(yīng)變

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