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中图分类号：D918文献标识码： A
1.桩基检测简介
随着我国建筑事业的蓬勃发展，桩基已成为一种重要的地基基础形式。由于桩能将上部结构的荷载传到深层稳定的土层中，从而大大减少了基础的沉降，所以桩基在高层建筑、重型厂房、桥梁、港口、码头、海上采油平台、核电站工程以及地震区、软土地区、湿陷性黄土地区、膨胀土地区和冻土地区的地基处理中得到广泛地应用。桩基属于隐蔽工程，桩基质量的好坏直接关系到建筑的安全问题，而且桩基发生事故后处理难度较大。因此，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作的质量。
我国的桩动力检测理论研究始于20世纪70年代，研究开发了具有我国特色的动力参数法、锤击贯入试桩法、水电效应法、机械阻抗法和共振法等，同时不断尝试国外流行的高应变动测技术，发展以波动方程为基础的高应变法，引进打桩分析仪和波形拟合软件，并以波动理论为基础编制了计算单桩承载力的计算机程序和波动方程拟合法分析软件。国内徐枚在、陈凡、刘明贵、王雪峰等人在低应变完整性理论测试曲线拟合及实际应用研究方面也做了大量的工作。
2.桩基检测方法
目前，桩基检测常用方法有静荷载实验法和动力检测方法。静荷载实验法包括单桩竖向抗压静载试验、单桩竖向抗拔静载试验、单桩水平静载试验和钻芯法等，该方法可靠、直观，是桩基承载力检测的常用方法，但需要大量的堆载，只能试验少数的桩，不能对整个工程的桩进行全面的评价而受到限制。动力试桩法有高应变动力试桩法(简称HST法)和低应变动力试桩法(简称LST法)。动力试桩法以振动理论、应力波理论为基础，采用先进的微电子仪器及信号处理技术，具有设备轻便、快速、费用低廉的优点。两种检测方法各有特点，具体应根据各种检测方法的特点和适用范围，考虑地质条件、桩型及施工质量可靠性、使用要求等因素进行合理选择搭配。
图1 桩基检测工作程序框图
图2 桩基监测现场试验图
在重要工程的大直径长桩中，超声脉冲法是一种有效的检测方法。该法通过在桩基预埋检测管中设置发射探头和接收探头，由脉冲信号发生器发出一系列周期性电脉冲，然后转换成超声脉冲，经测量系统测出超声脉冲穿过混凝土所需的时间、接受波幅值或衰减值、脉冲主频率、波形及频谱等参数分析处理判断混凝土各种内部缺陷的性质、大小、位置。该法的缺点为测管施工复杂，施工、检测成本较高，不便于普查，解决的办法是以低应变法为主，适当辅以超声脉冲法，以提高检测质量。在桩基检测中，还可采用地质雷达探测方法。对于基桩检测信号的分析处理方面，把现有的桩基检测方法和当今的一些先进的小波理论与人工神经网络技术的信号分析方法结合起来，将是一个非常重要的研究方向。
图1所示是桩基检测工作程序框图。桩基施工后，宜先进行工程桩的桩身完整性检测，后进行承载力检测。当基础埋深较大时，桩身完整性检测应在基坑开挖至基底标高后进行。
3.低应变法
低应变动力测桩是采用低能量的瞬态或稳态激振，使桩在弹性范围内做低幅振动(应变量约为10-5)，利用振动和波动理论判断桩身缺陷。现在国内低应变动测法主要用于检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别。我国低应变动测桩法主要包括稳态激振的稳态机械阻抗法和共振法，瞬态激振的瞬态动力法、水电效应法、动力参数法、超声脉冲法。
应用低应变法对桩基进行检测后需分析桩身波速平均值和桩身缺陷位置，并确定桩身完整性类别。
①桩身波速平均值：当桩长已知、桩底反射信号明确时，在地质条件、设计桩型、成桩工艺相同的基桩中，选取不少于5根Ⅰ类桩的桩身波速值按下式计算其平均值：
式中：cm——桩身波速的平均值（m/s）；ci——第i根受检桩的桩身波速值（m/s），且︱ci－cm︱/cm≤5%；L ——测点下桩长（m）；ΔT——速度波第一峰与桩底反射波峰间的时间差（ms）；Δf——幅频曲线上桩底相邻谐振峰间的频差（Hz）；n ——参加波速平均值计算的基桩数量(n≥5)。
②桩身缺陷位置：应按下列公式计算桩身缺陷位置：
式中：x——桩身缺陷至传感器安装点的距离（m）；Δtx——速度波第一峰与缺陷反射波峰间的时间差（ms）；c——受检桩的桩身波速（m/s），无法确定时用cm值替代；Δf′ ——幅频信号曲线上缺陷相邻谐振峰间的频差（Hz）。
③桩身完整性类别：应结合缺陷出现的深度、测试信号衰减特性以及设计桩型、成桩工艺、地质条件、施工情况，按规范规定和实测时域或幅频信号特征进行综合分析判定。
4.高应变法
高应变动力测试是通过在桩顶量测被激发的阻力产生的应力波和速度波，从而确定承载力，主要适用于检测基桩的竖向抗压承载力和桩身完整性；监测预制桩打入时的桩身应力和锤击能量传递比，为沉桩工艺参数及桩长选择提供依据。目前高应变法主要有动力打桩公式法、波动方程法、锤击贯入法和动静法、Case法、波形拟合法等，而后两者在工程界应用最广泛。
Case法可以快速地对单桩极限承载力和桩身结构的完整性做出估计，实现现场的实时分析，同时可用来对打桩过程实行监测和监控，对预制打入桩特别适合；然而此方法依赖于case阻尼系数值，阻尼系数越高，离散性越大；波形拟合法的优点是精度高，缺点是分析计算复杂，需要专业技术人员进行信号拟合分析。
5.工程案例
理论而言，高应变主要用来确定桩的承载力，低应变主要用来判断桩身完整性。此处采用低应变法对某大桥桩基完整性进行检测，测试波形如下图2-7所示。
图3大桥桩基低应变完整性测试波形（桩号4-1）
图4大桥桩基低应变完整性测试波形（桩号4-2）
图5大桥桩基低应变完整性测试波形（桩号4-3）
图6大桥桩基低应变完整性测试波形（桩号4-4）
图7大桥桩基低应变完整性测试波形（桩号4-5）
图8大桥桩基低应变完整性测试波形（桩号4-6）
依据上述各基桩检测波形，结合缺陷出现的深度、测试信号衰减特性以及设计桩型、成桩工艺、地质条件、施工情况，可得出上述桩基基本完整。
參考文献
[1] 徐攸在，刘兴满. 桩的动测新技术[M]. 第三版. 北京：中国建筑工业出版社，2002.
[2] 陈凡，徐天平，陈久照等. 基桩质量检测技术[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2003.
[3] 李炎，应用低应变反射波法动力检测桩的完整性[J].施工技术,2005(增刊).
[4] 王雪峰，吴世明.基桩动测技术[M].北京:科学技术出版社,2001.
[5] 贺占海. 低应变反射波法桩身完整性检测的理论与实践[D].天津:天津大学,2005.
[6] 蔡靖.基桩完整性低应变动态分析的定量研究[D].天津:河北工业大学,2002.
[7] 邓友生. 桩基检测技术新进展[J].嘉应大学学报(自然科学版),2003(6):211-212.
[8] 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):89-91.
[9] 周兴平.基桩检测技术的研究现状与展望[J].土基工程,2005(6):181-183.
[10] 建设部.JGJ106—2003,建筑基桩检测技术规范.北京:中国建筑工业出版社,2003.
[11] 孟达,黄龙元.高应变测桩技术和存在的问题[J].岩土工程界.2000,3(8).
1.桩基检测简介
随着我国建筑事业的蓬勃发展，桩基已成为一种重要的地基基础形式。由于桩能将上部结构的荷载传到深层稳定的土层中，从而大大减少了基础的沉降，所以桩基在高层建筑、重型厂房、桥梁、港口、码头、海上采油平台、核电站工程以及地震区、软土地区、湿陷性黄土地区、膨胀土地区和冻土地区的地基处理中得到广泛地应用。桩基属于隐蔽工程，桩基质量的好坏直接关系到建筑的安全问题，而且桩基发生事故后处理难度较大。因此，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作的质量。
我国的桩动力检测理论研究始于20世纪70年代，研究开发了具有我国特色的动力参数法、锤击贯入试桩法、水电效应法、机械阻抗法和共振法等，同时不断尝试国外流行的高应变动测技术，发展以波动方程为基础的高应变法，引进打桩分析仪和波形拟合软件，并以波动理论为基础编制了计算单桩承载力的计算机程序和波动方程拟合法分析软件。国内徐枚在、陈凡、刘明贵、王雪峰等人在低应变完整性理论测试曲线拟合及实际应用研究方面也做了大量的工作。
2.桩基检测方法
目前，桩基检测常用方法有静荷载实验法和动力检测方法。静荷载实验法包括单桩竖向抗压静载试验、单桩竖向抗拔静载试验、单桩水平静载试验和钻芯法等，该方法可靠、直观，是桩基承载力检测的常用方法，但需要大量的堆载，只能试验少数的桩，不能对整个工程的桩进行全面的评价而受到限制。动力试桩法有高应变动力试桩法(简称HST法)和低应变动力试桩法(简称LST法)。动力试桩法以振动理论、应力波理论为基础，采用先进的微电子仪器及信号处理技术，具有设备轻便、快速、费用低廉的优点。两种检测方法各有特点，具体应根据各种检测方法的特点和适用范围，考虑地质条件、桩型及施工质量可靠性、使用要求等因素进行合理选择搭配。
图1 桩基检测工作程序框图
图2 桩基监测现场试验图
在重要工程的大直径长桩中，超声脉冲法是一种有效的检测方法。该法通过在桩基预埋检测管中设置发射探头和接收探头，由脉冲信号发生器发出一系列周期性电脉冲，然后转换成超声脉冲，经测量系统测出超声脉冲穿过混凝土所需的时间、接受波幅值或衰减值、脉冲主频率、波形及频谱等参数分析处理判断混凝土各种内部缺陷的性质、大小、位置。该法的缺点为测管施工复杂，施工、检测成本较高，不便于普查，解决的办法是以低应变法为主，适当辅以超声脉冲法，以提高检测质量。在桩基检测中，还可采用地质雷达探测方法。对于基桩检测信号的分析处理方面，把现有的桩基检测方法和当今的一些先进的小波理论与人工神经网络技术的信号分析方法结合起来，将是一个非常重要的研究方向。
图1所示是桩基检测工作程序框图。桩基施工后，宜先进行工程桩的桩身完整性检测，后进行承载力检测。当基础埋深较大时，桩身完整性检测应在基坑开挖至基底标高后进行。
3.低应变法
低应变动力测桩是采用低能量的瞬态或稳态激振，使桩在弹性范围内做低幅振动(应变量约为10-5)，利用振动和波动理论判断桩身缺陷。现在国内低应变动测法主要用于检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别。我国低应变动测桩法主要包括稳态激振的稳态机械阻抗法和共振法，瞬态激振的瞬态动力法、水电效应法、动力参数法、超声脉冲法。
应用低应变法对桩基进行检测后需分析桩身波速平均值和桩身缺陷位置，并确定桩身完整性类别。
①桩身波速平均值：当桩长已知、桩底反射信号明确时，在地质条件、设计桩型、成桩工艺相同的基桩中，选取不少于5根Ⅰ类桩的桩身波速值按下式计算其平均值：
式中：cm——桩身波速的平均值（m/s）；ci——第i根受检桩的桩身波速值（m/s），且︱ci－cm︱/cm≤5%；L ——测点下桩长（m）；ΔT——速度波第一峰与桩底反射波峰间的时间差（ms）；Δf——幅频曲线上桩底相邻谐振峰间的频差（Hz）；n ——参加波速平均值计算的基桩数量(n≥5)。
②桩身缺陷位置：应按下列公式计算桩身缺陷位置：
式中：x——桩身缺陷至传感器安装点的距离（m）；Δtx——速度波第一峰与缺陷反射波峰间的时间差（ms）；c——受检桩的桩身波速（m/s），无法确定时用cm值替代；Δf′ ——幅频信号曲线上缺陷相邻谐振峰间的频差（Hz）。
③桩身完整性类别：应结合缺陷出现的深度、测试信号衰减特性以及设计桩型、成桩工艺、地质条件、施工情况，按规范规定和实测时域或幅频信号特征进行综合分析判定。
4.高应变法
高应变动力测试是通过在桩顶量测被激发的阻力产生的应力波和速度波，从而确定承载力，主要适用于检测基桩的竖向抗压承载力和桩身完整性；监测预制桩打入时的桩身应力和锤击能量传递比，为沉桩工艺参数及桩长选择提供依据。目前高应变法主要有动力打桩公式法、波动方程法、锤击贯入法和动静法、Case法、波形拟合法等，而后两者在工程界应用最广泛。
Case法可以快速地对单桩极限承载力和桩身结构的完整性做出估计，实现现场的实时分析，同时可用来对打桩过程实行监测和监控，对预制打入桩特别适合；然而此方法依赖于case阻尼系数值，阻尼系数越高，离散性越大；波形拟合法的优点是精度高，缺点是分析计算复杂，需要专业技术人员进行信号拟合分析。
5.工程案例
理论而言，高应变主要用来确定桩的承载力，低应变主要用来判断桩身完整性。此处采用低应变法对某大桥桩基完整性进行检测，测试波形如下图2-7所示。
图3大桥桩基低应变完整性测试波形（桩号4-1）
图4大桥桩基低应变完整性测试波形（桩号4-2）
图5大桥桩基低应变完整性测试波形（桩号4-3）
图6大桥桩基低应变完整性测试波形（桩号4-4）
图7大桥桩基低应变完整性测试波形（桩号4-5）
图8大桥桩基低应变完整性测试波形（桩号4-6）
依据上述各基桩检测波形，结合缺陷出现的深度、测试信号衰减特性以及设计桩型、成桩工艺、地质条件、施工情况，可得出上述桩基基本完整。
參考文献
[1] 徐攸在，刘兴满. 桩的动测新技术[M]. 第三版. 北京：中国建筑工业出版社，2002.
[2] 陈凡，徐天平，陈久照等. 基桩质量检测技术[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2003.
[3] 李炎，应用低应变反射波法动力检测桩的完整性[J].施工技术,2005(增刊).
[4] 王雪峰，吴世明.基桩动测技术[M].北京:科学技术出版社,2001.
[5] 贺占海. 低应变反射波法桩身完整性检测的理论与实践[D].天津:天津大学,2005.
[6] 蔡靖.基桩完整性低应变动态分析的定量研究[D].天津:河北工业大学,2002.
[7] 邓友生. 桩基检测技术新进展[J].嘉应大学学报(自然科学版),2003(6):211-212.
[8] 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):89-91.
[9] 周兴平.基桩检测技术的研究现状与展望[J].土基工程,2005(6):181-183.
[10] 建设部.JGJ106—2003,建筑基桩检测技术规范.北京:中国建筑工业出版社,2003.
[11] 孟达,黄龙元.高应变测桩技术和存在的问题[J].岩土工程界.2000,3(8).