大直径钻孔灌注桩的桩身质量检测研究
大直径钻孔灌注桩的桩身质量检测研究
摘 要 大直径钻孔灌注桩在水利、交通、电力、港口工程中应用较为广泛，如何检验大直径钻孔灌注桩质量成为控制工程质量的关键，本文结合工程实例对大直径钻孔灌注桩的质量检测作了深入阐述。
关键词 大直径钻孔灌注桩；桩身质量检测；低、高应变法；声波法；钻芯法
0 引言
随着我国工程建设事业的迅速发展，水利工程、交通工程、电力工程、市政工程、港口工程等在我国方兴未艾，由于工程体量大、标准高，大直径钻孔灌注桩已成为工程界所选的最主要的营理形式。由于钻孔灌注桩属于隐蔽工程，其成桩质量检测工作已成为检测工程质量的关键环节。
钻孔灌注桩成桩质量与土层条件、施工水平以及砼质量相关，存在的缺陷类型主要有：缩径、夹泥、砼析、空调等，目前对钻孔灌注桩完整性检测方法主要有：低应变法、高应变法、声波造射法和钻芯法等4种方法。
1 检测方法
1.1 低应变法
低应变反射波法是以一维波动理论为基理，有桩身顶部进行竖向激振产生弹性波，弹性波沉着桩身向下传播。当桩身阻抗存在截面积变化或界而发生明显差异，将出现反射波，经传感器接收、仪器放大，滤波页和数据处理可以识别来自桩身不同的反射信息，可以判断桩身完整性，判定桩身缺陷的程度和位置。
该方法的理论合理严密，又有大量的工程实践验证，是国内外用来测试桩身质量的重要手段，适用于钻孔灌注桩完整性的检测，例：一根桩径1 500mm、桩长48.8m的钻孔灌注桩，利用10kg力棒敲击采集到的测试波形，桩底反射清晰，桩身阻抗变化较小，是一根完整桩。
但有些单位仅从工程进度、工程成本考虑，不论工程情况，单一采用低应变法检测钻孔灌注桩的桩身质量，对低应变法期望过高是不合适的。
原因一：低应变动测依据的是阻抗的变化，不能够准确地判断缺陷的具体类型，也不能对桩身缺陷程度作定量判定。对于缺陷类型的判定应结合工程地质、施工情况综合分析，或采取其它检测手段进行辅助验证。
原因二：由于受桩型、地质条件、激振方式、桩的尺寸效应、桩身材料等因素的影响，桩过长（或长径比较大）以及桩身截面阻抗多变等引起的应力波多次
反射，经常不能测到桩底反射，从而无法评价整根桩的完整性。
1.2 高应变法
高应变法是用重锤冲击桩顶，实测桩顶部的速度和力里程曲线，通过波力理论分析，对单桩竖身抗压承载力和桩身完整性进行判定的检测方法，高应变法检测桩身完整性的可靠性比低应变法要高，但在带有普查性的完整性检测应用有一定困难。由于其激振能量和检测有效深度大的优点，特别是判定桩身缺陷时，能够查明“缺陷”对竖向抗压承载力的影响程度，可以合理判断桩的缺陷程度，在工程应用中作为低应变检测的辅助手段里可取的。
1.3 声波透射法
声波透射法是在预埋声测量之间发射并接受声波，通过实测声波在混凝土介质中传播的声时、频率和波幅衰减等声波参数的相对变化，对桩身完整性进行检测的方法。
与其它几种方法相比，声波造射法有其鲜明的特点：检测全面、细致、范围可覆盖全桩长的各个截面，信息量相当丰富，结果准确可靠，不受场地条件限制，已成为混凝土灌注桩完整性检测的重要手段。
1.4 钻芯法
钻芯法是采用其钻探技术和施工工艺，在桩身上沿长度方向钻取混凝土芯样及桩端岩土芯样，通过对芯样的观看和测试，用以评价成桩质量的检测方法。
钻芯法是一种微破损或局部破损检测方式，具有科学、直观、实用的特点，工程实践表明，钻芯法不受条件限制，特别适用于大直径钻孔灌注桩的成桩质量检测。检测有如下内容：
1）验证桩身完整性；
2）检测桩身强度是否符合设计要求；
3）桩底持力层的岩土性状和厚度是否符合设计或规范要求；
4）施工桩长是否真空。
缺点是对局部缺陷，水平裂缝检测不一定十分准确，另外设备庞大、员工费时、价格昂贵。
2 工程实例
1）大直径钻孔灌注桩桩长过长，利用低应变无法测试到桩底反射。
例如：某工程采用直径1 500mm，桩长60.2m的钻孔灌注桩，桩身混凝土强度为C25，频期25天，低应变用10kg的力棒敲击。在同一根桩上进行了高应变动力测试，利用重锤锤击，采集到的波形完好，桩底反射清晰，桩身完整。
2）灌注桩桩身出现缺陷，但无法测定缺陷程度。
某工程利用直径为1 500mm，桩长60m钻孔灌注桩，桩身混凝土强度为C25，期28天，低应变用10kg力棒敲击，缺陷位置明显，桩底反射不清晰，对该缺陷程度的判定直接影响到该桩的处理方案。
2天后用高应变检测，波形中桩底反射清晰，有缺陷，对承载力影响不大。根据高应变检测的结果，对该桩没有进行进一步的事故处理，降低了工程成本，又控制了质量。
3）钻孔灌注桩桩身出现严重缺陷反射，采用钻芯验证。
某工程采用直径1 200mm，桩长25m的钻孔灌注桩，桩身混凝土等级为C25。低应变检测时发现一根抗波形异常，在5.4m处出现严重缺陷反射，且出现周期性反射，无桩底反射。
经了解，在该根桩施工时，由于商品混凝土供应不及时，浇桩时停了5个小时，二次浇桩。为了核定桩身质量，采取取芯验证。在桩身上钻取2孔，孔深7m。取芯表明，在5.2m~5.6m处夹有大量泥沙现象。
4）超长桩采用低应变结合声波透射法检测。
某工程采用直径1 500mm，62m长的钻孔灌注桩，桩身混凝土等级为C25，检测方法采用低应变和声波透射法进行结合检测。
进行声波透射法检测时，各检测剖面的参数均无异常，无声低于低限值异常，桩为完整桩。
3 结论
在大直径钻孔灌注桩的桩身质量检测中，以低应变检测为普查主导，辅助以高应变法、声波造射法和钻芯法等多种手段。对于重要的工程桩，应选择埋设声测管作声波造射法，或进行钻芯法检测是适宜的，普查中出现的缺陷的桩宜结合地质资料、施工记录、监理日记等认真分析缺陷产生的原因和类型，必要时采取其它检测方法确定缺陷程度和类型。
参考文献
[1]建筑基桩检测技术规范 JGJ106-203.
[2]建筑桩基技术规范 JGJ94-94.
[3]桩基工程检测手册[M].人民交通出版社，2004，4.
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