浅谈桩基工程质量问题及其检测方法:桩基检测中不同检测方法的相互验证

　　摘 要：本文通过几种常见桩型的质量问题所产生的原因进行了系统的分析，在总结一些工程经验的前提下，针对性地归纳了切实可行的检测方法。　　关键词：桩基；质量；检测方法
　　
　　在建筑物的工程质量中桩基施工质量是十分重要的一个环节，它异于比较常见的建筑材料试验，更不同于普通的建筑结构测试。桩基施工是牵涉结构安全的重要组成部分，它取决于多方面因素如：勘察、设计、施工等，稍有不慎就会造成严重质量事故。
　　1 桩基常见质量事故造成的原因
　　通常来讲，桩基因勘察、设计、施工等工作中存在问题极易出现质量事故，或因桩基础施工完工后外部的环境条件发生变化而导致桩基础受到损坏。引起桩基质量事故的主要原因：
　　1.1 沉管灌注桩常见质量事故原因
　　1.1.1 缩径、夹泥、离析
　　主要原因如下：
　　（1）土质原因。软土中沉桩时土受到强制性扰动产生超孔隙水压力，在桩管拔出后挤向刚浇注的混凝土，致使桩身局部缩径或夹泥。在软硬土层交界处也极易出现缩径现象。
　　（2）拔管过快。施工中未按照相关规范要求操作，拔管速度过快，造成管内混凝土高度过低，导致混凝土的排挤力小于地层的侧压力，从而造成缩径夹泥。
　　（3）管内混凝土量少。管内混凝土应保持2m左右高程，并高于地下水位1．0～1．5m或不低于地面高程，否则管外土体挤入会造成缩径夹泥。
　　（4）混凝土质量差。坍落度小和易性差，拔管时管壁对混凝土产生的摩阻力造成缩径离析。
　　（5）桩间距离过小，邻桩施工时的挤压也有可能会造成缩径。
　　1.1.2 断桩
　　造成断桩的原因一般与缩径原因基本相同，然断桩对于承载力的影响明显大于缩径。
　　1.1.3 吊脚桩
　　桩底混凝土架空，泥砂在桩底部形成薄弱层。造成的原因一般有：活瓣桩尖被周围土体包围打不开；沉管时桩尖破坏；混凝土级配不合理和易性差，在拔管时，混凝土拒落，造成桩尖下无混凝土或量极少。
　　1.2 钻孔灌注桩常见质量事故成原因
　　钻孔灌注桩施工包括泥浆护壁、水下成孔、清孔、水下混凝土灌注等工序，在施工过程中，任何一道工序不完善，都会导致桩身质量出现一些的缺陷。
　　常见的钻孔灌注桩质量问题及其产生原因如下：
　　（1）钻孔倾斜。钻机钻进的过程中，由于垂直度把握不准确或者遇到孤石等地下障碍物，使得钻杆偏斜，从而导致桩发生倾斜。
　　（2）坍孔，从而造成断桩、沉渣、孔径突变等缺陷。导致坍孔的主要原因有：泥浆质量差、护筒内无足够压力水头等导致护壁不力；钻进速度过快；操作时施工工具、钢筋笼碰撞孔壁；土质条件较差，比较疏松。
　　（3）桩身缩径、夹泥、断桩、离析。
　　缩径成因：钢筋笼设计太密，混凝土级配和流动性差造成桩身某些断面尺寸达不到设计要求；地下承压水对桩周混凝土侵蚀。
　　夹泥成因：混凝土浇注过程中，出现坍孔和内挤，坍落和挤入的土体混入混凝土中。
　　断桩成因：混凝土浇注过程中，不慎将导管拔出混凝土面，或由于堵管、停电等原因而采用拔管措施，或者软土层中流砂挤入钢筋笼内，都会形成断裂面。
　　离析成因：混凝土和易性差、混凝土初灌量过小、导管进水、导管埋深不足、在混凝土初凝前地下水位变化等，造成桩身局部断面混凝土胶结不良、离析。
　　孔底沉渣成因：施工中未按有关规范要求清孔、清孔后未及时浇注混凝土、下钢筋笼时碰撞孔壁、混凝土初灌量太小、混凝土浇注前出现坍孔，这些现象都会造成孔底沉渣超标。
　　1.3 打入式预制桩常见质量事故原因
　　（1）桩身本身的质量问题。主要成因有预制桩生产过程中材料、胎膜、生产工艺、养护龄期等控制不严导致桩身强度不够、桩身几何尺寸偏差大等质量问题，装卸、运输、堆放不当造成桩身裂缝等缺陷，在施工前又未能及时发现。
　　（2）接桩质量问题。主要成因有接桩材料不合格、接桩方法不当。
　　（3）桩身垂直度问题。产生原因有：施工中垂直度控制不到位，布桩密度、打桩路线，持力层层面坡度不合理，地面超载，基坑开挖，相邻工程挤土桩施工。
　　（4）施工造成的质量问题。采用的锤重锤垫不当、过多的重锤打击、停歇时间长，或出现复杂的地质现象，都会导致预制桩出现缺陷。
　　（5）“上浮吊脚”造成的承载力不足问题。在深厚软土地区，已打入的桩，在施工其相邻桩基时，往往会发生整桩“上浮’、桩端离开持力层的现象，从而影响桩基承载力。
　　2 桩基质量检测方法
　　桩基础能否既经济又安全通过桩将上部荷载传递至深层土体中，关键在于桩身的质量好坏和承载力大小。为此，桩基检测应包括两个部分：检查桩身是否存在缺陷及位置；检测桩基承载力是否满足设计要求。目前桩基检测方法主要有：静载试验、钻芯法、低应变法、高应变法和声波透射法。由于各种检测方法的原理和使用设备的不同，它们的适用性也存在较大差别。以下就各种桩基质量检测方法的适用性和局限性进行详细探讨，并针对工程中主要应用桩型提出相适应的检测方法。
　　2.1 主要桩型质量检测方法的选取
　　不同的桩型由于设计方法、施工工艺和使用条件的不同，有着各自容易发生的质量问题，为此，选取合适的检测方法尤为重要。
　　（1）钻孔灌注桩：采用高应变法检测比较有效，如果条件允许，可进一步采用静载试验或钻芯法进行验校。对于大直径钻孔灌注桩，可采用钻芯法配合低应变波或声波透射法检测。
　　（2）沉管灌注桩：采用低应变法检测桩身完整性十分有效，同时使用静载试验检测单桩承载力；冲击力能满足要求的话，可采用高应变法同时检测其完整性和承载力情况。
　　（3）打入式预制桩：高应变法和静载试验进行预制桩检测比较适合，低应变法和声波透射法不宜选取。
　　2.2 各种检测方法的优缺点
　　2.2.1 静载试验
　　静力试桩法就是通常所说的单桩竖向抗压静载试验，此方法是桩承载力检测最为可靠的评定标准，是目前其它承载力检测方法（例如高应变法）所不能完全代替的。静力试桩法具有直观、可靠、科学等优点，在桩基承载力检测方面应用较为广泛。对于安徽地区，多为挖孔桩且为大直径端承桩，当受设备或现场条件限制无法检测单桩承载力时，根据规范可采用钻芯法检测桩身质量、测定桩底沉渣厚度并钻取桩端持力层岩土芯样检验桩端持力层。
　　2.2.2 钻芯法
　　钻芯法是一种微破损或局部破损检测方式，是科学的、直观的且实用的检测工艺，特别是大直径桩很适宜。大量实践表明，在利用钻芯法进行对局部缺陷或水平裂缝检测时，其测试结果就不是十分准确；在使用钻芯法进行灌注桩检测时，必须要钻取芯样，这样势必会对工程实体造成局部破坏。
　　2.2.3 低应变法
　　低应变法是指采用低能量瞬态或稳态激振方式在桩顶激振，实测桩顶部的速度时程曲线或速度导纳曲线，通过波动理论分析或频域分析，对桩的完整性进行判定的方法。具有现场测试简便、快捷、抽检面广、经济实用的优势。缺点是利用波形特征判别桩身缺陷存在多解，只做定性不做定量判断，而且不同桩身缺陷往往难以区分，通常要求检测人员具有丰富的实践经验。
　　2.2.4 高应变动力试桩法
　　高应变动力试桩法有凯斯法和波形拟合法两种，两种方法试验过程和采集的信号相同，两种方法在应用过程中各自的优缺点还是明显的，前者可以做到实时分析，能快速地对桩身完整性和单桩极限承载力做出估计，不过要受凯斯阻尼系数的制约，后者不依赖于凯斯阻尼系数而且测试的精度很高，不过计算复杂。
　　2.2.5 声波透射法
　　声波透射法是指在预埋测管之间并联接受声波，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学参数的相对变化，对桩身完整性进行检测的方法。它是检测灌注桩桩身混凝土的均匀性、桩身缺陷程度及位置，判定桩身完整性类别的有效方法。缺点是要预埋声测管，否则成桩后难以检测。
　　3 结 论
　　目前，桩基检测技术的研究和实践仍在不断地更新发展。要想有效地提高桩基检测的质量与效益，就要不断改善现有检测仪器的硬件性能及质量，并努力研发出新的更为完善的检测仪器，还需要加强对桩基检测技术理论的探究工作，寻求更精确的物理模型。把现有的桩基检测方法与当今的一些先进的信号分析方法有机结合起来，将是一个十分重要的研究方向。
　　参考文献
　　［1］ 周兴平．基桩检测技术的研究现状与展望［J］．土基工程，2005（6）：1812183．
　　［2］ 伍鹏，徐云．工程桩基不同检测方法的检测结果比较［J］．山西建筑，2006，32（6）：89291．