浅谈人工挖孔灌注桩检测

赵乐徐伟

一、概述

人工挖孔灌注桩（简称挖孔桩）适用于工程地质和水文地质条件较好且持力层埋藏较浅、单桩承载力较大的工程。如没有可靠的技术和安全措施，不得在地下水位高（特别是存在承压水时）的沙土、厚度较大的淤泥质土层中进行挖孔桩施工。挖孔桩的孔深一般不宜超过40m。当桩长L≤8m时，桩身直径（不含护壁，下同）不应小于0.8m；当桩长为8m

近几年，由于挖孔桩成桩质量相对可靠、施工成本较低，广泛用于高层建筑物的基础。但基桩工程毕竟属于隐蔽工程，保证其质量比较困难，为了使建筑物的结构质量安全可靠，应对单桩竖向抗压承载力及桩身质量进行全面科学的检测。

文中介绍了挖孔桩的单桩竖向抗压承载力和完整性检测，简单描述了单桩竖向抗压、深层平板载荷、低应变法、声波透射法及钻芯法的试验方法及原理。通过工程实践指出了基桩检测的方向应当是多种方法联合应用，从而更有利于全面评价基桩质量。

二、基桩检测的方法及原理

1.单桩竖向抗压静载试验

确定单桩竖向抗压极限承载力；判定竖向抗压承载力是否满足设计要求；通过桩身内力及变形测试、测定桩侧、桩端阻力；验证高应变法的单桩竖向抗压承载力检测结果。

主要采用维持荷载法。加载使用油压千斤顶，反力装置通常有上部堆荷载法、锚桩法、堆锚结合法。测量沉降系统为位移测试表（百分表、千分表、高精度位移传感器）。具体做法是按一定要求将荷载等量分级加到试桩上，每级荷载保持不变，直至桩顶下沉降量达到一定稳定标准，然后加载下一级荷载，最大加载量为预估极限承载力或者特征值的2倍，再分级卸荷，直至荷载卸完，同时观察每一时段的沉降量。

为确定单桩极限荷载，一般要绘制 Q-s，s-lgt等曲线（Q荷载，s沉降量，t时间），然后根据规范规定，结合曲线走势，确定承载力。

2.深层平板载荷试验

深层平板载荷试验可确定大直径桩桩端土层在承压板下应力主要影响范围内的承载力。

深层平板载荷试验的承压板一般采用直径为0.8m的刚性板，试验前把经过实验室标定过的千斤顶和承压板制作成一个荷载箱，在桩未浇注前即放在桩端底部，并把预留的测量管、进油管、注浆管引上地面，然后再浇注混凝土。成桩达到一定龄期后，即可进行试验。试验时通过预留的进油管向千斤顶施加压力，并由地面上安置在油泵上的压力表控制力值，通过预留的测量管测读荷载板的沉降量。

3.低应变法

检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别。

工程中绝大多数桩具有桩长大于桩径这一特点，其原理是将嵌入土中的桩看作为阻尼介质中上端自由、下端弹性联结的一维弹性杆件。当在桩顶施加一瞬态激振后，桩顶将产生纵向振动，弹性应力波沿着桩身向下传播，如果遇到桩体内存在明显波阻抗差异的界面（桩端、断裂、离析等部位）或桩身截面变化处（缩径、扩径）将产生反射波，并被安装在桩顶上的传感器所接收。这样通过对采集到的桩身内反射波时域信号特征的分析并结合频谱特性进行研究，即可对基桩质量进行判别。

4.声波透射法

检测灌注桩桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别。

声波透射法适用于预埋声测管的混凝土灌注桩桩身完整性检测。声测管埋设数量一般依据桩体直径的大小来确定，通常有2管、3管、4管布置形式。

试验时将发射和接受换能器分别放入桩身预埋充水的声测导管中，沿着桩身不同高程测出超声波在混凝土中传播时间、波幅、波形等物理参数。由于混凝土是一种相对均质的弹塑性介质，超声波在相对均匀混凝土中等距离传播时，声学参数具有相对的稳定性。

在桩身质量可疑的测点周围，应采用加密测点，或采用斜测、扇形扫测进行复测，进一步确定桩身缺陷的位置和范围。

当混凝土中存在某种缺陷（如蜂窝、孔洞、夹层等）时，由于缺陷破坏了声通道路的连续性，使声波能量衰减较大，波幅变小、波形畸变等。这种因混凝土缺陷而造成的声能衰减与混凝土本身质量随机波动有着本质的区别。

因此，可以用声学参数与混凝土质量相对应的关系来判定桩体混凝土内部缺陷的性质、大小和位置。

5.钻芯法

检测灌注桩桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度，判断或鉴别桩端岩土性状，判定桩身完整性类别。

受检桩混凝土龄期达到28d或预留同条件养护试块强度达到设计要求。桩径小于1.2m的钻1孔，桩径为1.2～1.6m的钻2孔，桩径大于1.6m的钻3孔。钻1孔时，开孔位置宜在距桩中心10～15cm位置开孔；当钻孔为2个或2个以上时，开孔位置宜在距桩中心0.15D～0.25D内均匀对称布置。

每次进尺宜控制在1.5m以内；钻至桩底时，宜采取适宜的钻芯方法和工艺钻取沉渣并测定沉渣厚度，并采用适宜的方法对桩端持力层岩土性状进行鉴别。

钻取的芯样由上而下按回次顺序放进芯样箱中，芯样侧面标明回次数、块号、本回次总块数，并对芯样质量进行描述。

钻芯结束后对芯样和标有工程名称、桩号、钻芯孔号、芯样试件采取位置、桩长、孔深、检测单位名称的标示牌的全貌进行拍照。

每组芯样应制作3个芯样抗压试件进行抗压强度试验。

三、各种检测方法综合分析

挖孔桩承载力的检测方法主要还是以静力载荷试验为主，它是通过模拟上部荷载直接作用于单桩之上，假设单桩实际受力状态，目前是公认的最直观、最可靠的试验方法，但其检测周期长、检测成本高、场地要求高、不能大面积普查、不能评定桩身局部缺陷和桩身强度的均匀性，也有很大的弊端。

深层平板载荷试验是桩端岩层承载力检测，实为岩基承载力检测，是对单桩承载力的一种间接检测，不够直观，存在一定误差。

挖孔桩的完整性检测以低应变为主，检测范围广、技术成熟、检测成本低，保证了桩身质量检测的可靠性，可也存在一定局限性，对于缺陷出现部位较深，桩侧阻力较强，也无能为力。

声波透射可直接测得桩身混凝土均匀性、桩底胶结情况，可实测面积较小、无法测得桩身整体缩颈和判断桩底沉渣情况。

钻芯检测可直接观察完整性，可将芯样做成试件验证桩身混凝土强度，但试验周期长，对桩身扰动很大，属于有损检测，抽检范围有限。

四、结语

各种检测方法都有利有弊，在检测过程中宜扬长补短，互相论证，才能提高挖孔桩检测结果的可靠度，确保工程质量。

基桩检测质量关系生命，必须要严格按照规范要求，坚持公正、科学、严谨、实事求是的态度，重视检测过程中出现的每一个细节，为社会尽责，为人民把关