低应变和单桩静载荷试验及钻芯法在基桩检测的应用

桩基静载试验法与低应变法在桩基检测中的配合应用发布时间：2021-05-19T10:39:59.087Z 来源：《基层建设》2020年第35期作者：张容柏[导读] 摘要：我国建筑行业施工中一般将桩基础作为基础形式，对其进行检测也是保障建筑质量的重要方式。

东莞市建设工程检测中心广东东莞 523000摘要：我国建筑行业施工中一般将桩基础作为基础形式，对其进行检测也是保障建筑质量的重要方式。

桩基础的检测技术比较多样化。

其中静载试验法、低应变反射波法最为常用，前者主要检测基桩承载力，后者主要检测桩身完整性，以上两种检测方式在实际的检测工作中十分常用。

文章主要分析了桩基静载试验与低应变检测的原理和优势，分析了其应用要点，并采用案例分析方式的方式探讨了该检测技术的应用方式。

关键词：桩基静载试验法；低应变法；桩基检测；配合应用引言：桩基工程属于隐蔽工程，是在地下实施建设，桩基工程施工工艺具有复杂化特点，施工中，质量问题很难被发现。

为了有效提高桩基工程的施工质量，必须采取有效的检测方式，对桩基质量进行检测，常见方式如静载试验法、高应变法和低应变法等[1]。

实际应用中，需要选择一种高效、便捷的检测方式，以保证工程施工和质量。

通过对桩基静载试验与低应变检测配合进行讨论，可以为实际检测工作提供参考。

1、桩基静载试验与低应变检测技术概述1.1桩基静载试验法桩基静载试验主要用于检测基桩与地基承载力，该方式直观可靠，其操作方式为：设置好钢架承重平台，上堆重物，可堆放沙袋、混凝土块等，分别在桩顶逐级施加轴向压力、轴向上拔力或在桩基平台底面标高一致处施加水平力，观测桩的相应检测点随时间产生的沉降、上拔位移或水平位移，根据荷载与位移的关系（即Q~S曲线）判定相应的单桩竖向抗压承载力、单桩竖向抗拔承载力或单桩水平承载力的试验方法。

此次研究主要分析了单桩竖向抗压静载试验。

试验过程如图所示。

图1：单桩竖向抗压静载试验1.2低应变法检测介绍低应变法主要用于桩的完整性检测。

桩基检测方案工程名称：建设单位：检测方法：低应变法、声波透射法、钻芯法及高应变法编制单位：编制人：审批人：编制日期：一、工程概况本项目位于广东省，采用冲孔灌注桩基础，桩径为φ1200～φ1800mm，设计混凝土强度为C35，总桩数为72根。

二、检测目的和依据2.1 检测依据根据国家行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ106－2003,现提供基桩检测的详细施测方案。

2.2 检测目的根据相关规范、规程要求及本项目的特点，确定采用以下检测方法进行检测：（1）低应变法检测：目的是检测桩身结构完整性，并为高应变和钻芯检测桩确定桩位提供依据。

（2）声波透射法检测：目的是检测桩身结构完整性。

（3）钻芯法检测：目的是检验桩身砼质量、桩身砼强度是否满足设计要求；桩底沉渣是否符合设计及施工验收规范要求；桩底持力层是否符合设计要求；施工记录桩长是否属实。

（4）高应变法检测：目的是检测单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求。

三、检测项目和具体内容3.1 低应变检测3.1.1 检测数量根据本项目的要求，确定抽检数量为37根。

检测桩号由相关单位确定3.1.2 检测设备检测仪器采用岩海公司出产的RS-1616K(p)基桩动测仪。

3.1.3 检测原理基桩反射波法检测桩身结构完整性的基本原理是：通过在桩顶施加激振信号产生应力波，该应力波沿桩身传播过程中，遇到不连续界面（如蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等缺陷）和桩底面时，将产生反射波，检测分析反射波的到时、幅值和波形特征，就能判断桩的完整性。

假设桩为一维线性弹性杆，其长度为L，横截面积为A，弹性模量为E,质量密度为ρ，弹性波速为C（C2 = E/ρ）,广义波阻抗为Z＝AρC，推导可得桩的一维波动方程：∂２u／∂t２＝C2∂２u/∂x2-R/ρA假设桩中某处阻抗发生变化，当应力波从介质I（阻抗为Z1）进入介质II(阻抗为Z2)时，将产生速度反射波Vr和速度透射波Vt。

令桩身质量完好系数β＝Z2／Z1，则有Vr=Vi×(1-β) ／(1+β)Vt=Vi×2／(1+β)缺陷的程度根据缺陷反射的幅值定性确定，缺陷位置根据反射波的时间tx由下式确定Lx=C×tx/23.1.4 技术要求1、检测桩头处理（由施工单位完成）（1）凿去桩顶浮浆、松散或破损部分，露出坚硬的混凝土表面，使桩顶表面平整干净无且无水。

桩基检测方案工程名称：建设单位：检测方法：低应变法、声波透射法、钻芯法及高应变法编制单位：编制人：审批人：编制日期：一、工程概况本项目位于广东省，采用冲孔灌注桩基础，桩径为φ1200～φ1800mm，设计混凝土强度为C35，总桩数为72根。

二、检测目的和依据2.1 检测依据根据国家行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ106－2003,现提供基桩检测的详细施测方案。

2.2 检测目的根据相关规范、规程要求及本项目的特点，确定采用以下检测方法进行检测：（1）低应变法检测：目的是检测桩身结构完整性，并为高应变和钻芯检测桩确定桩位提供依据。

（2）声波透射法检测：目的是检测桩身结构完整性。

（3）钻芯法检测：目的是检验桩身砼质量、桩身砼强度是否满足设计要求；桩底沉渣是否符合设计及施工验收规范要求；桩底持力层是否符合设计要求；施工记录桩长是否属实。

（4）高应变法检测：目的是检测单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求。

三、检测项目和具体内容3.1 低应变检测3.1.1 检测数量根据本项目的要求，确定抽检数量为37根。

检测桩号由相关单位确定3.1.2 检测设备检测仪器采用岩海公司出产的RS-1616K(p)基桩动测仪。

3.1.3 检测原理基桩反射波法检测桩身结构完整性的基本原理是：通过在桩顶施加激振信号产生应力波，该应力波沿桩身传播过程中，遇到不连续界面（如蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等缺陷）和桩底面时，将产生反射波，检测分析反射波的到时、幅值和波形特征，就能判断桩的完整性。

假设桩为一维线性弹性杆，其长度为L，横截面积为A，弹性模量为E,质量密度为ρ，弹性波速为C（C2 = E/ρ）,广义波阻抗为Z＝AρC，推导可得桩的一维波动方程：∂２u／∂t２＝C2∂２u/∂x2-R/ρA假设桩中某处阻抗发生变化，当应力波从介质I（阻抗为Z1）进入介质II(阻抗为Z2)时，将产生速度反射波Vr和速度透射波Vt。

令桩身质量完好系数β＝Z2／Z1，则有Vr=Vi×(1-β) ／(1+β)Vt=Vi×2／(1+β)缺陷的程度根据缺陷反射的幅值定性确定，缺陷位置根据反射波的时间tx由下式确定Lx=C×tx/23.1.4 技术要求1、检测桩头处理（由施工单位完成）（1）凿去桩顶浮浆、松散或破损部分，露出坚硬的混凝土表面，使桩顶表面平整干净无且无水。

桩基检测中钻芯法的应用探讨摘要：桩基是建筑项目的根本，只有桩基牢固才能确保整个项目后期运行的安全性，因此，做好桩基检测工作十分重要。

钻芯法在项目工程质量检测中具有精准度高、主观性强等显著特征，在高层建筑、桥梁、高速公路等桩基质量检测中发挥着重要作用。

因此，本文以桩基检测中钻芯法应用为主题，在简要概述钻芯法含义的基础上，重点分析钻芯法在桩基检测中的具体实施路径，最终提出桩基检测中钻芯法使用的注意事项。

关键词：钻芯法；桩基检测；含义；应用；注意事项一、桩基检测中钻芯法含义钻芯法主要是通过专用钻机对混凝土进行钻孔取芯，并进行样品检测以了解混凝土质量的一种检测方法，这种方法会对检测对象产生局部损伤，所以属于半破损检测方法。

这种方法的适用范围较为广泛，一般在这些状态下可以采取此法进行检测：其一，对混凝土灌注桩桩身完整性判定或鉴别桩底持力层岩土性状；其二，对受化学侵蚀、火灾、冻害等影响的混凝土进行质量检测；其三，对长期使用的构筑物当中的混凝土强度进行检测；其四，对建筑项目养护不当、施工不当引发的质量问题。

在施工质量检测中发挥着重要作用。

二、桩基检测中钻芯法的具体实施路径1.做好检测前的准备工作在运用钻芯法对桩基进行检测前，一定要做好相应的准备工作。

首先，作为技术人员，必须要先到检测场地进行施工勘察，了解施工场地特征，施工环境，以此确定相应的施工检测工具。

通常情况下桩基钻芯取样设备主要用牵引式、车载式等钻机。

与此同时，要准备好相应的样本获取辅助工具，包括锯片、台秤、毛刷、尺子等工具。

其次，对桩基所在区域的项目予以检测，并对周边断面区域技能型修复，做好桩基的清理工作，确保样本的整洁性、完整性。

再次，筛选合适的工具。

在桩基检测当中，钻机是核心工具，而不同钻机的作用、功能也是存在较大差异的。

通常情况下，桩基检测中的常见钻机类型较多，主要包括100型、150型、300型，在钻机选择过程中需要遵循《基桩钻芯法检测规程》中的要求。

基桩检测的基本方法1低应变反射波法(瞬态激振时域频域分析法)。

2声波透射法。

3高应变法。

4 单桩竖向抗压静载试验。

5 单桩竖向抗拔静载试验。

６单桩水平静载试验７钻芯法基本规定1 一般规定1基桩完整性及承载力检测应在桩顶设计标高位置进行。

2基桩检测开始时间应符合下列规定：(1) 当采用低应变反射波法或声波透射法检测时，受检桩桩身混凝土强度不得低于设计强度的70%且桩身强度应不低于15MPa；(2) 单桩静载试验与高应变法检测前桩身混凝土强度应达到设计强度，桩周土的间歇时间应满足下列要求：对打入桩，砂土7天，粉土10天，非饱和粘性土15天，饱和粘性土25天；对于泥浆护壁混凝土灌注桩，宜适当延长间歇时间。

3 当对检测结果有怀疑或有争议时，可进行验证检测。

验证检测应符合下列规定：(1) 对低应变法检测结果有怀疑或争议时，可采用钻芯法、高应变法或直接开挖进行验证；(2) 对声波透射法检测结果有怀疑或争议时，可进行钻芯法验证；(3) 对高应变法提供的单桩承载力有怀疑或争议时，应采用静载试验验证，并应以静载试验的结果为准。

4当检测结果不满足设计要求时，应进行扩大抽检。

扩大抽检应符合下列规定：(1) 当采用低应变法检测桩身完整性时，按所发现Ⅲ、Ⅳ类桩的桩数加倍抽检；(2) 单桩承载力或钻芯法抽检结果不满足设计要求时，应分析原因并按不满足设计要求的桩(点)数加倍抽检。

2 检测结果评定1桩身完整性检测结果评定应给出每根受检桩的桩身完整性类别。

桩身完整性分类应符合表1的规定。

表1 桩身完整性类别表2 Ⅰ类、Ⅱ类桩为合格桩；Ⅲ类桩需由工程建设方与设计方等单位研究，以确定修补方案或继续使用；Ⅳ类桩为不合格桩。

一、 低应变反射波法(瞬态激振时域频域分析法)1 适用范围1.1 本方法适用于检测规则截面混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置范围。

1.2 本方法检测的基桩桩径应小于2.0m ，桩长不大于50m ，或有效检测深度根据现场试验确定。

- 95 -工 程 技 术１　低应变反射波法检测原理与完整性判定１．１　检测原理通过在桩顶施加激振信号产生应力波，该应力波沿桩身传播过程中，遇到不连续界面和桩底面时，将产生反射波，检测分析反射波的到时、幅值和波形特征，就能判断桩的完整性。

假设桩为一维线性弹性杆，其长度为L ，横截面积为A ，弹性模量为E ，质量密度为ρ，弹性波速为C （C 2 = E /ρ），广义波阻抗为Z ＝AρC ，推导可得桩的一维波动方程：∂２u ／∂t ２＝C 2∂２u /∂x 2-R /ρA 假设桩中某处阻抗发生变化，当应力波从介质I（阻抗为Z 1）进入介质II（阻抗为Z 2）时，将产生速度反射波Vr 和速度透射波Vt 。

令桩身质量完好系数β＝Z 2/Z 1，则有：Vr =Vi ×（1-β） /（1+β）Vt =Vi ×2/（1+β）缺陷的程度根据缺陷反射的幅值定性确定，缺陷位置根据反射波的时间t x 由下式确定：L x=C ×t x /2检测仪器设备现场联接示意图如图1所示。

图1 检测仪器设备现场联接示意图１．２　完整性类别判定入射波沿桩身传播，遇到桩身阻抗变小的情况（相当于有缺陷），反射波和入射波同向，通过反射波的幅值判定缺陷的程度；遇到桩身阻抗变大的情况，反射波和入射波反向，这种情况一般是扩径或者桩已经入岩。

当桩身波阻抗大于桩端岩面阻抗时，桩底同向反射信号明显；当桩身波阻抗小于桩端岩面阻抗时，桩底将会出现明显的类似扩径的反向反射信号。

根据波形数据结合地质、设计资料、成桩工艺等可以将桩身完整性分为I 类、II 类、III 类、Ⅳ类。

具体见表1。

表1 桩身完整性类别表２　工程应用实例图1、图2为某住宅小区108#桩低应变实测波形曲线，该桩设计桩长为12.66m，桩径1.2m、设计桩身混凝土强度等级C35。

图3为该桩的钻芯芯样照片。

图2 108#桩低应变实测波形从图2实测波形曲线可以看出：2L /C 时刻前无同向反射波，桩底反射明显，桩身完整性好，桩身完整性为I 类。

浅谈桩基检测中低应变反射波法\静载及钻芯法的综合应用摘要:笔者结合工程实例对基桩检测工程中低应变反射波法、静载及钻芯法三种检测方法的综合应用进行了阐述,同时对基桩质量问题的出现原因及处理方法和过程进行讨论。

关键词:基桩检测低应变反射波法静载试验钻芯法引言目前,建筑工程基桩检测中,低应变反射波法因其检测速度快,费用低,检测覆盖面广而得到广泛应用,静载试验与钻芯法也因其自身特点,在检测中应用普遍,桩基是隐蔽的地下物体,支撑着地面上的构筑物,它是建筑物的基础,一旦基础失稳,势必造成整体建筑物破坏。

因此,桩基的质量是建筑物安全与可靠的先决因素,桩基检测也就显得尤为重要,常见的基桩检测方法主要有静载试验、高应变法、低应变法、声波透射法和钻芯法等。

根据本工程实际情况,按照《建筑基桩检测技术规范》(jgj106–2003)规定,最终采用了低应变法和静载试验综合检测钻孔灌注桩的质量,并使用钻芯法对问题桩的质量加以验证。

1工程概述某工程项目2＃、3＃楼为小区高层住宅楼。

拟建建筑设计为地下1层,地上23层,箱筏基础,剪力墙结构,±0.00相当于黄海高程3.61m,基础埋深5.50m。

由于基底以下地基持力层承载力特征值为190～230kpa,如果采用天然地基,则建筑物沉降和变形不能满足设计要求,因此,2＃、3＃楼均采用钢筋混凝土钻孔灌注桩基础。

在拟建场区范围内有二层地下水,第一层水位埋深4.20～8.50m;第二层水位埋深19.80～26.40m)。

2＃楼设计钢筋混凝土灌注桩有效桩长24.5m,桩径800mm,桩间距不等,单桩承载力特征值5300kn,桩端持力层为微风化岩,总桩数为93根(其中包括2根增补的锚桩)。

3＃楼设计钢筋混凝土灌注桩有效桩长24.0m,桩径800mm,桩间距不等,单桩承载力特征值5300kn,桩端持力层为微风化岩,总桩数为208根。

工程桩桩身混凝土强度等级c35,试桩及锚桩桩身混凝土强度c40。

常用的桩基检测的主要方法有静载试验、钻芯法、低应变法、高应变法、声波透射法等。

在桩基检测中，各个检测手段需要配合使用，利用各自的特点和优势，按照实际情况，灵活运用各种方法，才能够对桩基进行全面准确的评价。

1.什么情况下，施工前应采用静载试验确定单桩竖向抗压承载力特征值？检测数量有什么要求？答：当设计有要求或满足下列条件之一时，施工前应采用静载试验确定单桩竖向抗压承载力特征值：（1）设计等级为甲级、乙级的桩基；（2）地质条件复杂、桩施工质量可靠性低；（3）本地区采用的新桩型或新工艺。

检测数量在同一条件下不应少于3 根，且不宜少于总桩数的1%；当工程桩总数在50 根以内时，不应少于2 根。

2.什么情况下，施工前应采用静载试验确定单桩竖向抗压承载力特征值？检测数量有什么要求？答：单桩承载力和桩身完整性验收抽样检测的受检桩选择宜符合下列规定：（1）施工质量有疑问的桩；（2）设计方认为重要的桩；（3）局部地质条件出现异常的桩；（4）施工工艺不同的桩；（5）承载力验收检测时适量选择完整性检测中判定的Ⅲ类桩；（6）除上述规定外，同类型桩宜均匀随机分布。

3.混凝土桩的桩身完整性检测的抽检数量应符合那些规定？答：混凝土桩的桩身完整性检测的抽检数量应符合下列规定：（1）柱下三桩或三桩以下的承台抽检桩数不得少于1 根。

（2）设计等级为甲级，或地质条件复杂。

成桩质量可靠性较低的灌注桩，抽检数量不应少于总桩数的30%，且不得少于20 根；其他桩基工程的抽检数量不应少于总桩数的20%，且不得少于10 根。

注：a.对端承型大直径灌注桩，应在上述两款规定的抽检桩数范围内，选用钻芯法或声波透射法对部分受检桩进行桩身完整性检测。

抽检数量不应少于总桩数的10%。

b.地下水位以上且终孔后桩端持力层已通过核验的人工挖孔桩，以及单节混凝土预制桩，抽检数量可适当减少，但不应少于总桩数的10%，且不应少于10 根。

c.当符合第2问第1～4 款规定的桩数较多，或为了全面了解整个工程基桩的桩身完整性情况时，应适当增加抽检数量。

.实用文档.
各类工程基桩检测方法及数量表
1、本表所列基桩检测数量是指桩基施工完成后质量检测数量的最低要求。

对为设计提供承载力参数的试验桩检测结果，不得作为基桩施工质量检测的依据。

2、对采用预制桩的重要工业与民用建筑，包括房地产工程、农民公寓、学校、医院、酒店、会堂、体育馆、图书馆、影剧院、大型商业建筑、100米以上的烟囱等工程，其基桩承载力检测按地基根底设计等级为甲级的要求进行。

3、对地基根底设计等级为甲级的工程，按标准的要求采用低应变检测桩身完整性的抽检比例不少于30%。

4、对检测不合格的桩需要扩大检测的数量，应由工程各方另行商定。

5、对设计有要求的基桩抗拨和水平载荷试验，抽检数量应不少于1%，且不少于3根。

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