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摘要：桩基检测工作是整个桩基工程中不可缺少的环节，只有提高桩基检测工作的质量和检测评定结果的可靠性，才能真正地确保桩基工程的质量与安全如何快速准确地检验工程桩的质量，以满足日益增长的桩基工程的需要是目前土木工程界十分关心的问题，也是长期以来国内外许多学者研究人员和工程技术人员从事的一个研究课题。本文结合工程实例对低应变检测技术在钻孔灌注桩检测中的应用进行了探讨。
关键词：钻孔灌注桩；低应变反射波法 ；检测
1 、孔灌注桩检测技术
桩基础是历史悠久， 应用最为广泛的一种基础形式。钻孔灌注桩由于其施工工艺成熟、承载力高、适用范围广已被广泛应用于高层建筑、桥梁、码头等工程的桩基础形式。但是， 由于钻孔灌注桩是一项隐蔽工程， 较多的建设单位关心其工程施工质量。但实践表明， 仍有5%～ 20%的钻孔灌注桩存在不同程度的质量问题。加强施工阶段桩基检测，可以有效地避免质量事故发生， 并及时采取补救措施， 减少经济损失。
桩基检测技术有多种方法， 如弹性波法、超声波法、抽芯试验法等。弹性波法根据锤击程度分为高应变检测法和低应变检测法， 二者以桩基是否产生位移及位移趋势为界限。表1给出了这些检测方法的检测内容及特点。其中， 低应变检测方法以其操作方便快速， 准备工作少， 作业面小， 费用低等优点被广大检测部门所采用。
2 低应变检测原理
低应变检测基本原理是用较小的力锤敲击桩顶给桩一定的能量， 使桩中产生应力波， 检测和分析应力波在桩中的传播历程， 便可以分析出桩基的完整性。弹性波在传播过程中遇到弹性介质突然发生变化的界面， 将会产生反射和透射， 根据波的反射时间和桩体中的波速就可以估算出桩长或缺陷的位置。
3、低应变检测条件
（1）低应变检测是建立在一维杆波动理论基础上， 即杆的长度远大于杆的直径。根据国内外低应变检测仪器（如美国PDI公司PITCollector）， 大致存在相同的使用条件， 即桩长大于10倍桩径。
（2）低应变是因锤击能量较低， 不足以引起桩体发生位移或位移趋势而得名， 对于较长的桩基， 锤击能量沿桩身传播由于周围土的摩阻力等外界因素影响而降低。不同的检测仪器有不同桩长条件限制， 一般为桩长小于30倍桩径。
对于较大直径的短粗桩或较长的桩， 宜采用超声波法、高应变法或抽芯试验方法进行检测， 建议不采用低应变检测， 以免做出错误的结论。
4、实例运用
4.1概况
梅州基坑工程地下室4层，基坑深约20m，三个塔吊基础都采用高承台钻孔灌注桩基础，承台下设置四根钻孔灌注桩，塔吊基础在地下室一层位置，距离基坑底约15m，低应变现场检测时，钻孔灌注桩已施工完毕且达到了龄期，塔吊基础下部桩周土尚未挖除。
工程场地地质条件较好，上部2～3米为素填土，部分地段分布有1～2米的粗砂，泥岩残积土厚度约1～2米，下部基岩为泥岩和泥质粉砂岩，塔吊基础顶部位于第一层地下室位置，上部填土和砂层已基本挖除。
4.2变检测结果分析
本工程塔吊基础采用低应变动测法检测， 其中2-1号钻孔灌注桩检测信号出现明显的同相反射，该桩桩径800mm，桩长25m，设计砼强度等级C30，设计桩端持力层为微风化泥岩。图1为其低应变检测时域曲线，由于桩长较长，无桩底反射信号，参照同工地完整桩确定波速为3800m/s，曲线中约4.8m呈现明显的同相反射，初步判定此处存在明显缺陷。
4.3开挖验证
低应变检测结束后，随着基坑开挖的进行，作为塔吊基础的钻孔灌注桩上部桩周土也被挖除，钻孔灌注桩桩身露出地面，现场照片如下图：
图2可以看出灌注桩上部桩径较大，下部出现缩颈，根据图3现场测量，桩径最小处为805mm，与设计桩径相当。低应变检测信号出现同向反射的原因不难分析，根据地质资料，本工程场地该桩附近地面以下土层依次为：2m厚的填土和3m多厚的淤泥，下部为可塑的粉质粘土，可见施工单位在成孔浇筑混凝土过程中，上部5m出现了塌孔和扩径的情况，使得上部5m桩径大于设计桩径，5m以下恢复正常，造成了桩身5m左右出现“缩颈”的假象。
4.4透射法综合判定
虽然该桩缩颈处的桩径满足设计要求，但为了安全起见，还需对桩身质量进行检测，根据规范要求应进行抽芯检测，我方建议先应用声波透射法对桩身混凝土质量进行初判，如果桩身混凝土质量存在问题再进行抽芯验证。
声波透射法的原理是：由超声脉冲发射源在砼内激发高频弹性脉冲波，并用高精度的接收系统记录该脉冲波在砼内传播过程中表现的波动特征；当砼内存在不连续或破损界面时，缺陷面形成波阻抗界面，波到达该界面时，产生波的透射和反射，使接收到的透射能量明显降低；当砼内存在松散、蜂窝、孔洞等严重缺陷时，将产生波的散射和绕射；根据波的初至到达时间和波的能量衰减特征、频率变化及波形畸变程度等特性，可以获得测区范围内砼的密实度参数。测试记录不同侧面、不同高度上的超声波动特征，经过处理分析就能判别测区内砼的参考强度和内部存在缺陷的性质、大小及空间位置。
根据现场实际情况，在该桩缩颈位置附近，桩身对称位置打磨6组测试点，以便安装传感器，打磨点位置如图4所示。根据检测结果，实测混凝土波速值为3700～3900 m/s，与C30实验室试块波速相当，可以初步判断，缩颈处混凝土质量合格。 图4
5、 结束语
钻孔灌注桩桩身质量检测过程中，桩身质量的检测结果应根据地质条件和施工情况综合判定，当一种检测手段无法全面反映桩身质量时，可采用开挖、抽芯、声波透射法等手段进行综合判定，选择经济、快速、准确的方法，给出科学、合理的判断结果。
关键词：钻孔灌注桩；低应变反射波法 ；检测
1 、孔灌注桩检测技术
桩基础是历史悠久， 应用最为广泛的一种基础形式。钻孔灌注桩由于其施工工艺成熟、承载力高、适用范围广已被广泛应用于高层建筑、桥梁、码头等工程的桩基础形式。但是， 由于钻孔灌注桩是一项隐蔽工程， 较多的建设单位关心其工程施工质量。但实践表明， 仍有5%～ 20%的钻孔灌注桩存在不同程度的质量问题。加强施工阶段桩基检测，可以有效地避免质量事故发生， 并及时采取补救措施， 减少经济损失。
桩基检测技术有多种方法， 如弹性波法、超声波法、抽芯试验法等。弹性波法根据锤击程度分为高应变检测法和低应变检测法， 二者以桩基是否产生位移及位移趋势为界限。表1给出了这些检测方法的检测内容及特点。其中， 低应变检测方法以其操作方便快速， 准备工作少， 作业面小， 费用低等优点被广大检测部门所采用。
2 低应变检测原理
低应变检测基本原理是用较小的力锤敲击桩顶给桩一定的能量， 使桩中产生应力波， 检测和分析应力波在桩中的传播历程， 便可以分析出桩基的完整性。弹性波在传播过程中遇到弹性介质突然发生变化的界面， 将会产生反射和透射， 根据波的反射时间和桩体中的波速就可以估算出桩长或缺陷的位置。
3、低应变检测条件
（1）低应变检测是建立在一维杆波动理论基础上， 即杆的长度远大于杆的直径。根据国内外低应变检测仪器（如美国PDI公司PITCollector）， 大致存在相同的使用条件， 即桩长大于10倍桩径。
（2）低应变是因锤击能量较低， 不足以引起桩体发生位移或位移趋势而得名， 对于较长的桩基， 锤击能量沿桩身传播由于周围土的摩阻力等外界因素影响而降低。不同的检测仪器有不同桩长条件限制， 一般为桩长小于30倍桩径。
对于较大直径的短粗桩或较长的桩， 宜采用超声波法、高应变法或抽芯试验方法进行检测， 建议不采用低应变检测， 以免做出错误的结论。
4、实例运用
4.1概况
梅州基坑工程地下室4层，基坑深约20m，三个塔吊基础都采用高承台钻孔灌注桩基础，承台下设置四根钻孔灌注桩，塔吊基础在地下室一层位置，距离基坑底约15m，低应变现场检测时，钻孔灌注桩已施工完毕且达到了龄期，塔吊基础下部桩周土尚未挖除。
工程场地地质条件较好，上部2～3米为素填土，部分地段分布有1～2米的粗砂，泥岩残积土厚度约1～2米，下部基岩为泥岩和泥质粉砂岩，塔吊基础顶部位于第一层地下室位置，上部填土和砂层已基本挖除。
4.2变检测结果分析
本工程塔吊基础采用低应变动测法检测， 其中2-1号钻孔灌注桩检测信号出现明显的同相反射，该桩桩径800mm，桩长25m，设计砼强度等级C30，设计桩端持力层为微风化泥岩。图1为其低应变检测时域曲线，由于桩长较长，无桩底反射信号，参照同工地完整桩确定波速为3800m/s，曲线中约4.8m呈现明显的同相反射，初步判定此处存在明显缺陷。
4.3开挖验证
低应变检测结束后，随着基坑开挖的进行，作为塔吊基础的钻孔灌注桩上部桩周土也被挖除，钻孔灌注桩桩身露出地面，现场照片如下图：
图2可以看出灌注桩上部桩径较大，下部出现缩颈，根据图3现场测量，桩径最小处为805mm，与设计桩径相当。低应变检测信号出现同向反射的原因不难分析，根据地质资料，本工程场地该桩附近地面以下土层依次为：2m厚的填土和3m多厚的淤泥，下部为可塑的粉质粘土，可见施工单位在成孔浇筑混凝土过程中，上部5m出现了塌孔和扩径的情况，使得上部5m桩径大于设计桩径，5m以下恢复正常，造成了桩身5m左右出现“缩颈”的假象。
4.4透射法综合判定
虽然该桩缩颈处的桩径满足设计要求，但为了安全起见，还需对桩身质量进行检测，根据规范要求应进行抽芯检测，我方建议先应用声波透射法对桩身混凝土质量进行初判，如果桩身混凝土质量存在问题再进行抽芯验证。
声波透射法的原理是：由超声脉冲发射源在砼内激发高频弹性脉冲波，并用高精度的接收系统记录该脉冲波在砼内传播过程中表现的波动特征；当砼内存在不连续或破损界面时，缺陷面形成波阻抗界面，波到达该界面时，产生波的透射和反射，使接收到的透射能量明显降低；当砼内存在松散、蜂窝、孔洞等严重缺陷时，将产生波的散射和绕射；根据波的初至到达时间和波的能量衰减特征、频率变化及波形畸变程度等特性，可以获得测区范围内砼的密实度参数。测试记录不同侧面、不同高度上的超声波动特征，经过处理分析就能判别测区内砼的参考强度和内部存在缺陷的性质、大小及空间位置。
根据现场实际情况，在该桩缩颈位置附近，桩身对称位置打磨6组测试点，以便安装传感器，打磨点位置如图4所示。根据检测结果，实测混凝土波速值为3700～3900 m/s，与C30实验室试块波速相当，可以初步判断，缩颈处混凝土质量合格。 图4
5、 结束语
钻孔灌注桩桩身质量检测过程中，桩身质量的检测结果应根据地质条件和施工情况综合判定，当一种检测手段无法全面反映桩身质量时，可采用开挖、抽芯、声波透射法等手段进行综合判定，选择经济、快速、准确的方法，给出科学、合理的判断结果。