2000年桩基工程检测的若干问题及建议

'桩基工程检测的若干问题及建议中国建筑科学研究院地基基础研究所李大展1.概述随着我国城乡建设事业的迅速发展,桩基工程越来越多,因而桩基工程检测技术也就成为工程界的一个热门而得到广泛重视。特别是近十年来，在各级主管部门的指导和支持下，广大检测人员的努力下，在社会主义市场经济体制下，积极探索，勇于实践，检测领域取得了长足的发展。而且随着工程经验的不断积累，使得检测技术更加趋于成熟和先进。目前我国从事桩基工程检测的单位有700家以上，从事桩基检测仪器制造的单位有10余家，动测仪器的软件、硬件水平已经接近或达到国际先进水平。1994年开始，在建设部的领导下，国家建筑工程质量监督检验中心和有关省市建设行政主管部门共同努力下，较好地完成了3批工程桩动测单位资质考核工作。与此同时，有关桩基工程检测的标准、规范相继发布、施行，使桩基检测技术标准初步建立了完整的体系，从而有力地促进了检测工作的规范化，提高了桩基检测工作的质量，大大地缩短了工程周期，为国家节省了基建投资，并对保证工程质量起到了良好的作用。桩基工程检测可分为成孔检测和成桩后检测两大部份。2.成孔检测技术2.1孔径检测一般采用铁环法或井径仪（伞形检测器）测定。井径仪由测头、升降机构和记录仪器三部分组成，最大检测孔径可达1.20m。测头为伞形机械式,放入测孔前,四条测腿呈合拢状,用弹簧锁住。测头放入孔底后,26 靠其自重将测腿张开。向上提升测头时，由于弹簧的作用，测腿端部紧贴孔壁，从而引起测头体内滑动电阻值的变化，转变为电压信号并经放大后与孔径建立对应关系，就可测出孔壁形状。当电流恒定时，电压与孔径的关系为：φ＝φ0＋kΔＶ/Ｉ(式2.1)式中φ--被测孔径(m);φ0--起始孔径(m);k--率定系数(m/Ω);ΔＶ--电压变化(V);Ｉ--电流(I)。2.2垂直度检测一般只能采用开挖后实际量测的方法。必要时也可采用测斜仪量测，测斜仪主要有四部分组成，即测头、接收指示器、连接电缆和测斜导管。2.2.1测头目前多采用伺服加速度计式,在测头内的感应轴上互成90°安装两个加速度计。可测的最大倾角为±53°,而在±7°内精度较高。2.2.2接收指示器采用伺服加速度计式用数字显示仪表,读数为2.5×sinθ,θ为导管倾角。对于30°的倾角sinθ=0.5,则读数为2.5×0.5=1.25,此即为仪器的基准因素。由于轮距为0.5m,所以读数除以5即为以米计的位移量。2.2.3电缆采用有距离标记的电缆线,并在测头重量的作用下,不应有伸长的现象发生。2.2.4导管测斜管有铝合金管和塑料管两种,有四个纵向导槽均布于管内,导管的性能是影响精度的主要因素。其测量的基本原理为：将导管划分为几段，每个区间的变位为δi,接收指示器读数代表导管的倾角θi,则:δi=li·sinθi(式2.2.4-1)26 整个管子的水平位移值即为:nδn=Σli·sinθi(式2.2.4-2)i=12.3孔底沉渣检测2.3.1垂球法垂球法是目前工地常用的方法。主要凭测试人员的手感来判断沉渣顶面位置，其钻孔深度与量测孔深之差即为沉渣厚度。2.3.2电容法孔底沉渣检测仪电容法孔底沉渣测定原理是当金属两极板间距和尺寸不变时,其电容量与介质的电解率成正比关系。水、泥浆、沉渣等介质的电解率有较明显的差异,由此区分出沉渣厚度。检测仪由测头、电缆和指示器组成。测头内装有电容极板和小型电机,电机带动一个偏心轮可以作水平振动。当测头接触到沉渣表面时，指示器内蜂鸣器响起，红灯发亮。如测头自重难以沉入沉渣底部时，可开启电机使测头产生振动，以沉入底部。3.成桩检测技术3.1桩身结构完整性检测3.1.1钻孔取芯法钻孔取芯法不适用于直径过小的桩，因为钻孔时垂直度的偏差，会使钻头偏出桩外。钻头宜采用人造金刚石薄壁钻头，钻孔时应避开钢筋部位，取芯应能反映桩底沉渣情况。当出现下列情况之一时，宜判定桩身质量不合格：1)混凝土芯样疏松、夹泥或断层;2)桩身混凝土强度低于设计混凝土强度等级；3)桩长或桩底沉渣厚度不满足设计要求;4)桩的持力层未达到设计要求。3.1.2声波透射法声波在混凝土中传播,当遇到有缺陷时,声波将发生衰减,26 波速和振幅也会减小,并有可能引起波形的畸变。根据这个原理，可用声波透射法来检验桩身结构完整性。检测前应在桩内预埋测管，一般为二根，分别放入发射和接收探头，均速提升或下降探头，即可进行检测。检测结果常采用ＰＳＤ判别法，其计算式如下：（ｔci-ｔci-1）2ＰＳＤ＝──────────（式3.1.2）Ｚi-Ｚi-1式中ｔci－第i测点的声时;ｔci-1－第i-1测点的声时;Ｚi－第i测点的深度;Ｚi-1－第i-1测点的深度。ＰＳＤ法能在声时-深度曲线上明显地反映缺陷的位置和性质。工程实践表明，波幅值是判断缺陷与裂缝的重要指标。因为波幅值的大小与仪器设备所处的状态、耦合状况以及测距等因素有关，所以只能作为同条件下相对比较，使用波幅值为判据时应注意下列各点。1)发射电压不变;2)检测中,收、发换能器不变;3)各测点收、发换能器间测距不变,换能器应加扶正器保证耦合一致性;4)使用仪器不变。3.1.3低应变动力检测3.1.3.1动力参数法该法分频率法及频率-初速法。现将频率-初速法简要介绍如下：将桩作为单自由度的质量－弹簧体系，众所周知，质量－弹簧体系的弹簧刚度Ｋ与频率ｆ间的关系为(2πf)2ＱＫ＝─────(式3.1.3.1-1)ｇ此式中重量Ｑ应包括桩的折算重量Ｑ1及参加振动的土体重量Ｑ2,即Ｑ=Ｑ1+Ｑ2。桩土体系的动刚度Ｋd（相当于弹簧刚度）可改写为:26 (2πfv)2(Ｑ1+Ｑ2)Ｋd＝────────＝(2πfv)2m(式3.1.3.1-2)ｇＱ1+Ｑ2式中m＝─────为参加振动的桩和土的折算质量；ｇfv－桩土体系实测固有频率。如果Ｑ1、Ｑ2先按桩和土的原始数据算出,就只需实测桩基频率，称为频率法。如果能将桩基频率和初速度同时测出，称为频率－初速度法，其单桩竖向承载力标准值的推算值为f2v(1+e)Ｗ0√HＲk＝─────────Ｋv(式3.1.3.1-3)Ｋｖ0式中Ｒk－单桩竖向承载力标准值的推算值（ｋＮ）；fv－桩土体系的固有频率（Ｈｚ）；e－碰撞系数；Ｗ0－穿心锤质量（ｔ）；H－落距（ｍ）；ｖ0－桩头振动初速度（ｍ/ｓ）;Ｋv－动静对比系数;Ｋ－安全系数。3.1.3.2水电效应法该法利用海洋石油勘探技术中的水电效应作为振源,即在水中瞬间释放大电流的效应,对桩施加冲击荷载。其试验装置包括产生瞬态冲击荷载的激振装置、水声法接收信号的测量装置和信号数据处理装置。数据处理结果可得到时域波形或频域波形,该法认为完整桩的时域波形是一条指数衰减曲线,断裂桩的时域波形很不规律,桩直径的变形也会使波形畸变；完整桩的频域波形呈单峰形状，断裂桩则呈多峰形状。26 并提出用瞬态激励脉冲响应推算单桩极限承载力的公式如下：Ｐu＝αiＡσ(式3.1.3.2)式中Ｐu－单桩极限承载力推算值（ｋＮ）αi－换算系数；Ａ－桩的实际截面积（ｍ2）;σ－与脉冲相应有关的压强（ｋＰa）。3.1.3.3机械阻抗法机械阻抗法可分为稳态法和瞬态法两种。稳态法试验时在桩顶中心安装一个电磁式简谐激振器,由力传感器实测其激振力;同时在桩顶放置加速度计测试桩顶振动速度信号。测试时先在某一频率下由激振器在桩顶施加一个谐振荷载（Ｆ0），同时由加速度传感器接收振动信号，经放大、积分后得到相应的桩顶振动速度（Ｖ0）；使激振力的频率从20～1200ＨZ变化,而力幅值保持恒定,即可得到速度导纳（Ｖ/Ｆ）随频率（ｆ）变化曲线。根据导纳曲线的各项特征参数来评估桩的完整性或推算承载力。瞬态法试验时用装有力传感器的手锤敲击桩顶，给桩一脉冲力，通过安装在桩顶的加速度传感器量测响应信号，对信号作传递函数分析后得到导纳曲线，从而判断桩的完整性。根据桩的导纳曲线可计算出下列参数：(1)桩的测量长度ｃ0Lm＝───(式3.1.3.3-1)2Δｆ式中Ｌm－测量桩长；ｃ0－整个工地上完好桩（桩长为已知）波速的平均值；Δｆ－相邻两阶频率之差。(2)导纳的几何平均值（测量值）　　　　　　　　　＿＿　　　　　Ｎm＝√ＰＱ(式3.1.3.3-2)式中Ｐ－导纳曲线的极大值（峰值）；Ｑ－导纳曲线的极小值（谷值）。26 (3)导纳的理论值　　　　　　　　　　1Ｎi＝───(式3.1.3.3-3)ρｃ0Ａ式中ρ－桩材料质量密度；Ａ－桩的横截面积。(4)桩的动刚度2πｆMＫd＝──────(式3.1.3.3-4)│V/F│M式中ｆM、│V/F│M－为曲线初始端准直线部分任一点的频率和导纳值。(5)计算波速ｃ0＝2ＬΔｆ(式3.1.3.3-5)计算出上列各参数后，再根据导纳曲线的形状即可对桩的结构完整性进行分析。(6)单桩竖向承载力的推算值Ｒ可用下式计算：　　　　　　　　　ＫdＲ＝〔Ｓ〕───(式3.1.3.3-6)　　　　　　　　　　　η式中Ｋd－单桩的动刚度（kN/mm）;η－桩的动静刚度测试对比系数，宜为0.9～2.0;〔Ｓ〕－单桩的容许沉降值（mm）。3.1.3.4应力波反射法在诸多的低应变检测法中,应力波反射法近年来已在国内外成为检测桩身结构完整性的首选方法。该法的基本原理为假定桩为一维弹性杆,当桩顶作用一脉冲力后,产生应力波沿着桩身向下传播,当桩身存在明显波阻抗差异的界面（如桩底、断桩和严重离析等）或桩身截面积变化（如缩径或扩径）部位，将产生反射波。经接收放大、滤波和数据处理，以判断桩身结构完整性。26 假如检测时采用装有力传感器的手锤敲击桩顶，也可以测得的力波形作为桩顶边界条件，用波形拟合法进行桩身结构完整性判断。3.2桩的承载力检测3.2.1桩的静载荷试验根据我国《建筑桩基技术规范》JGJ94-94等有关规范规定,工程桩承载力检测应按建筑桩基等级和施工前是否做过静载荷试验,来决定采用静载荷试验或可靠的动测法进行,其关系可用框图表示如图1。26 单桩承载力检测根据建筑桩基等级和施工前是否做过静载荷试验分类───────────────1.一级,未做;　1.一级,已做;2.二级,未做且地质条件复2.二级,已做;　杂;3.二级,未做但属于右边3.二级,未做且桩的施工质2～5项规定之外者;　量可靠性低;4.三级;4.二级,未做且确定单桩竖5.静载荷试验的辅助检测。向承载力的可靠性低;5.二级,未做且桩数多。─────────────────　　采用　　　　采用　静载荷试验　　　　　　　　可靠的动测法─────────────────图1承载力检测分类框图26 桩的静载试验目前虽仍被国内外公认为评价桩承载力最直观、可靠的方法，但众所周知，由于测试仪表的精度（千斤顶）、试验方法的限制（加载增量）、分析方法的差异和工程判断的能力等因素，其测试的误差也能达到10％。因此,如何改进静载试验测试、分析方法，提高静载试验本身的可靠性，长期来是工程界所关心的课题。认识到静载试验在桩基检测中的重要地位，即对于确定单桩极限承载力，在可能条件下应首先考虑采用静载试验方法。为此对静载试验的研究，包括新试验方法的开发，试验设备的改进和自动化，试验数据分析方法的研究等今后仍是桩基工程界的重要课题之一。3.2.20-CELL静载试桩法Oterberg-CELL试桩法是美国西北大学教授JorjOterberg博士发明的，采用一个固定在桩底部的千斤顶。确定桩侧阻力时，应减去桩身自重；确定桩端阻力时，不应考虑桩身的弹性变形。但是加载量有限制，受力机理与静载试验不同，增加分析难度。3.2.3高应变动力检测桩的动力检测还不能代替桩的静载试验，这是问题的一个方面。实际上当前桩的动力检测作为静载试验的补充，甚至填补了许多静载试验所无法做到的空白，其在国内外桩的检测工作中的应有地位已经确立，并正在巩固、发展。例如,采用高应变法进行打桩实时监测就是一个较好的例子，通过监测为设计提供了依据，节省了工程投资，收到了很好的效果。相信随着我国工程管理体制的不断完善，利用高应变法所具有的特有功能，进行试打桩和打桩监控必将越来越被工程界所接受，而得到推广应用。据报道，按1994年统计全世界已有29个国家和地区,在实际工程中大量使用高应变动力检测方法,其中包括除法国以外所有的发达国家在内。另外，还有12个国家已经开始研究和开发这项新技术。美国已于1989年制订了正式试验标准，巴西制定了类似于美国的标准，德国在1991年制定了推荐性标准,澳大利亚、加拿大、英国、瑞典和东南亚许多国家和地区都制定了等级不同的规程或规定。世界上最大的试桩专用自由落锤在泰国制成,重达350kN。与国际上动力检测的发展趋势一样，自1993年济南会议以来,我国在这一领域内又取得了许多进展。最大的检测用的落锤在南京制成，重达260kN,北京、武汉、天津都有120kN的落锤。许多单位已经积累了大量的工程实践经验。正如美国PDI公司1994年在Orlanda用户会上介绍世界各国的动力检测现状时指出:“中国在动力试桩方面居世界领先地位,进行了重要的研究并取得了许多成果,…完成了大量打桩试验,更大量的试验则用于灌注桩,…26 已经编写出了一种试验标准。”可见我国在桩基动力检测的软、硬件系统，工程实践经验上已经接近或达到了当前国际先进水平。鉴于我国国情，动力检测在开始起步时就大量应用于各种灌注桩，我国在应用中的许多宝贵的经验和教训值得世界各国借鉴。3.2.3.1锤击贯入法锤击贯入法是四川省建筑科学研究院和中国建筑科学研究院共同研制成功的,于1981年10月通过部级鉴定。检测时用重锤以一定落高锤击桩顶，同时用仪表量测桩顶所受锤击力和所产生的贯入度，并据此确定单桩竖向受压承载力的一种高应变动力检测方法。该法的适用范围为桩长15m,桩径或边长40cm以内的中小型桩。其数据分析可采用三种方法：(1)Ｑd-Σｓd曲线法可按下列公式计算:Ｑsu＝Ｑdu／Ｃds(式3.2.2.1-1)式中Ｑsu－Ｑd-Σｓd曲线法确定的桩的静极限承载力；Ｑdu－在Ｑd-Σｓd曲线上按第二拐点法确定的桩的动极限承载力；Ｃds－Ｑd-Σｓd曲线法的动静极限承载力的对比系数。(2)波动方程法波动方程法可按锤心速度为初始条件的计算机程序或输入锤击力波为初始条件的计算机程序进行计算。(3)经验公式法可按下列公式计算:１　Ｑd,iＱsu,i＝───·───(式3.2.2.1-3)Ｃdsｓd,i式中Ｑsu,i－经验公式法确定的桩第i击次的静极限承载力;Ｑd,i－第i击次的实测桩顶锤击力峰值;Ｃds－第i击次的实测桩顶贯入度以厘米计的数值;　　ｓd,i－经验公式法的动静对比系数。26 3.2.3.2凯斯(case)法凯斯法是由美国G.G.GOBLE教授提出的,是一种以通过量测桩顶力波和速度波（由加速度积分得），对波形进行实时分析,从而确定单桩承载力和桩身结构完整性的动测方法。凯斯法在推导确定承载力的公式时有如下假定：(1)假定桩为刚体,桩截面阻抗不变,即截面不变、材质均匀、桩身无缺陷；(2)阻尼集中于桩尖，并与桩尖质点运动速度成正比;(3)应力波沿桩身传播过程中无能量损耗和信号畸变。经过一系列推导，可得到凯斯法计算桩静承载力的公式为：12ＬＺ２ＬＲs(t)＝─〔Ｐ(t)+Ｐ(t+──)〕＋─〔ｖ(t)+ｖ(t+──)〕2c2c－Ｊc〔2Ｐ(t)-ＲT(t)〕(式3.3.2)式中Ｌ－桩长;c－应力波波速;Ｚ－桩截面阻抗。当采用凯斯法确定灌注桩承载力时,由于灌注桩的截面尺寸不确定、桩身强度不均匀、传感器安装困难和施工工艺不同引起的桩土界面的边界条件的变化，使得其与预制桩相比在分析判断时增加了很大难度。尽管如此，我国近年来在这方面仍取得了国际上公认的成果。通过大量的动静对比试验，表明凯斯法确定承载力时所采用的阻尼系数，应理解为带有地区经验的综合系数。因而在《基桩高应变动力检测规程JGJ106-97》中严格地限定了凯司法的使用范围,只应用于中、小直径桩,强调了静、动对比试验和实测曲线拟合法的重要性。凯司法判定单桩极限承载力的关键是选取合理的阻尼系数Ｊc值,我国目前采用的阻尼系数值基本上是参照美国26 PDI公司给出的取值范围。其取值的规律为：随着土中细粒含量的增加，阻尼系数值也随之增加。而且只给出了砂、粉砂、粉土、粉质粘土和粘土五种土质条件下的取值范围，常见的以风化岩为桩端持力层的情况未能包括在内。此外，考虑到PDI公司所建议的取值范围是基于打入式桩提出的,而我国灌注桩高应变动力检测的数量又很大,应用时难以满足推导中关于等截面的假定。加上灌注桩施工工艺不同所造成的桩端持力层的差异对阻尼系数取值的影响，使采用凯司法判定承载力带有较大的经验性和不确定性。为防止凯司法的不合理应用,因此规程中规定应采用动静对比试验或实测曲线拟合法确定阻尼系数值。还应指出,尽管PDI公司给出的阻尼系数值的范围是通过静载荷试验校核后得到的,但其静载荷试验确定极限承载力的准则与我国现行规范的规定有差异。此外，某些以端承为主的大直径桩、嵌岩桩，高应变动力检测所产生的位移通常比静载荷试验时所产生的沉降要小得多，因此对于由动静对比试验得到的阻尼系数值，也应通过认真分析后取定。因此我们应积极努力，通力合作积累有关不同土质、不同桩型的阻尼系数Ｊc值及动静对比资料,特别是地区资料,以建立必要的数据库。3.2.3.3实测曲线拟合法实测曲线拟合法确定桩承载力的基本原理与计算步骤如下：(1)正确选取信号,确定波速平均值;(2)根据工程地质勘察报告和施工记录,假定桩和土的力学模型及其模型参数;(3)利用实测的速度（或力、上行波、下行波）曲线作为输入的边界条件，通过波动方程的数学求解，反算桩顶的力（或速度、下行波、上行波）曲线；(4)如果计算的曲线与实测的曲线不吻合,说明假设的模型及参数不合理,有针对性地调整桩土模型及参数;(5)再行计算,直至计算曲线与实测曲线的吻合程度良好,且难以进一步改善为止;(6)最后,也应使贯入度的计算值与实测值吻合良好。实测曲线拟合法目前所采用的模型一般如下:(1)土的静阻力模型一般为理想弹－塑性或考虑土体软化和硬化的双线性模型。模型有两个主要参数:26 土的极限静阻力Ｒｕ和土的最大弹性位移Ｓｑ。在加载阶段,土体变形小于或等于Ｓｑ值时，土体在弹性范围工作；变形超过Ｓｑ后，进入塑性变形阶段（在理想弹－塑性时，土的静阻力达到Ｒｕ后不再随位移增加而变化）。作为一个完整的力学模型的描述，同样在卸载过程中，应对卸载路径的斜率和弹性位移限作出明确规定。(2)土的动阻力模型,一般采用与桩身质点运动速度成比例的线性粘滞阻尼。(3)桩的单元划分一般采用等时单元（即应力波通过每个单元的时间相等）。为避免高阶项影响计算精度，不宜采用弹簧－质量块的离散模型。(4)桩单元中除考虑Ａ、Ｅ、Ｃ等参数外，也可考虑桩身阻尼和裂隙。此外,对于实测曲线拟合法中波形拟合时间段长度的问题,考虑了在2L/C之后,虽然与质点运动相关的动阻力趋于减弱,但总静土阻力一般在2L/C之后才能更充分发挥。而且不同的土质条件，特别是桩端持力层力学性状的差异，桩端阻力和总阻力充分发挥可能远远滞后于2L/C时刻。因此,曲线拟合质量应采用合理的加权方法计算其拟合系数,以更好的控制总阻力响应区段的拟合质量。拟合分析需要较多的工程检测实际经验,拟合分析时应参考工程地质勘察资料和桩基础施工记录，以使分析选用的参数更加合理。关于基桩高应变检测时的数量,由于工程桩是不允许不合格桩存在的,因此在进行检测时，不应简单地采用随机抽样的方式,而应根据打桩记录,经过综合分析,抽检那些估计质量可能较差的桩。以提高检测结果的可靠度,减少工程隐患。基桩的高应变检测有2种情况:一种是根据《建筑桩基技术规范JGJ94-94》中的有关规定,进行的例行检测,其检测桩数不宜少于总桩数的２％,并不得少于５根;另一种是发现桩基工程有质量问题,必须对桩基施工质量作出总体评价时，应由有关方面协商适当增加抽检桩数,一般不应少于总桩数的１０％,并不应少于１０根。26 在实际工程中运用各种动测方法的具体做法可以是，先采用低应变法对桩作普查，然后对有缺陷桩进一步做钻孔取芯或结合声波透射法进行检测，最后对有严重缺陷的桩进行高应变法或静载试验，以对桩的可利用程度作出定量分析。这不失为目前在桩基工程检测中的一种实用、合理的方法。3.2.4静动试桩法4.桩基工程检测的若干问题4.1成孔检测的重要性就完整的意义来说，桩基工程检测技术应包括成孔后检测和成桩后检测两大部分。我国桩基检测技术发展的特点是:成桩检测技术优于成孔检测技术。正如我们在1993年济南召开的全国桩基工程检测技术学术交流会上所指出的：“从防患于未然的观点来看，桩的成孔检测应比成桩后检测更为重要”。但是成孔检测技术的研究和开发，至今在我国尚未取得更大的进展。大力提倡成孔检测技术的开发，特别是对桩承载力有很大影响的灌注桩桩底沉渣厚度测试手段的研究，今后仍是我国桩基工程中的迫切任务。4.2静载荷试验是桩基检测的评价标准在成桩检测技术中，经过几年来的探索、研究和工程实践，可喜的是我们对静载试验在桩基工程检测技术中的应有地位有了更好的认识，具体反映在下列方面：第一、几年来的研究和工程实践表明,目前国内外的动力检测方法仍程度不同的带有一定经验成份,尚是一种趋于发展、完善的新兴技术;第二、《建筑桩基技术规范JGJ94-94》自1995年7月起正式颁布施行,更进一步明确了可靠的动测法只能作为桩基工程质量检查及验收的手段,并不能用于设计阶段。而对于一级建筑桩基和一部分二级建筑桩基，该规范规定必须在工程桩施工前进行桩的静载试验。应该认为就目前动力检测发展现状来看，上述规定是适宜的，稳妥的。第三、1994年以来，进行的3次全国桩动测单位资质考核结果及近年来各地桩基动测单位资质考核情况表明,26 目前动力检测精度还较低,检测队伍的理论水平和实践经验也不足,因而动力检测只能是静载试验的一种补充,可作为工程桩验收的手段之一,尚不能代替桩的静载试验。综上所述，在桩的动力检测方法不能取得突破性进展之前，桩的静载试验仍旧是桩承载力检验值可靠性的评定标准。如何在保持动力检测具有的轻便、高效的基础上，更好地模拟桩的静力特性，尽量减少由于动力荷载引起的影响，正是目前国内外研究的重点。90年代以来,国外开展的静动试桩法,虽尚在完善之中,但其采取延长动荷载在桩顶作用时间,以更好模拟静载试验受力机理,不失为是一种合理、正确的途径。在桩承载力检测问题上，任何企图以更省力、更省时的方法来得到与静载试验同等效果的想法，可能是不现实的。此外，目前静载荷试验中，尚有原始记录太简单，荷载大小随意分级，极限承载力取值不规范等情况有待解决。4.3动测中存在的问题根据建设部建建[1993]418号文关于《工程桩动测单位资质管理办法》，在建设部的领导下，国家建筑工程质量监督检验中心和有关省市建设行政主管部门在1999年下半年共同完成了第一批工程桩动测单位的复查工作。复查采用资料复查、面试答辩和实地检查相结合的方法。复查中发现目前动测工作尚存在下列主要问题：4.3.1动测人员方面1)个别单位，检测部门领导却由非检测部门的上级任命；*2)通过国家和省市多次动测资质考核，有资质人员数量都能达到要求，但个别单位人员较多，素质还有待继续培训、提高。3)一些单位没有制定本单位上岗证，没有人员培训考核制度；4)一些单位有各项制度，但无制度执行情况检查的记录。4.3.2动测仪器方面*1)个别单位使用的仪器性能较差，不能满足基桩动测仪的有关标准、规程的要求；一些单位低应变完整性检测时的传感器采用速度计，造成检测波形质量不高；26 2)仪器不贴准用标签；*3)仪器周期检定执行情况差，有下列几种情况：-----有个别单位检测仪器从未进行过检定；-----以产品出厂检定代替法定计量单位检定；-----认为新购仪器不须检定；-----仅有传感器检定,无仪器系统检定；-----仅有最近一、二年的检定,个别单位是在复查前刚补上的。4.3.3动测报告1)执行规范不严肃-----采用非规范规定的检测方法出报告，例如个别单位以波速值确定承载力；-----没有动静对比资料，就出报告；-----抽检数量未能满足有关规程的要求；-----动测报告中的专业术语、计量单位不符合规程规定。2)动测报告中的实测波形质量差：-----一些单位采用低应变推算承载力的报告中，没有提供实测波形，或仅列出代表性的几根桩的波形；-----低应变完整性检测的波形质量差，多为速度计测得，波形振荡严重，图上无坐标标记，检测结论的随意性大；-----声波透射法报告中的波形图大多偏小；3)原始记录-----出具的检测报告无编号；-----符号大小写不规范；*4)报告结论正确性-----低应变完整性检测时以振荡波形出报告，结论的随意性很大；-----低应变检测推算承载力时，报告中无实测曲线、无计算公式、无参数取值(动静对比值、调整系数等),仅有最终承载力值，基本上属所谓暗箱操作；-----高应变检测的曲线拟合质量不高，拟合时间段长度不够，参数取值不合理，Jc值大小随意取，很不严肃。26 5)报告签名-----不用手签，却采用打印；-----个别单位出现无证人员签字。4.3.4管理制度*1)计量认证-----个别单位在复查时还尚未进行过计量认证。2)岗位责任制-----责任划分不够明确、细致。3)仪器管理制度-----有些单位无日常仪器使用与维修记录。4)检验细则-----较多单位仅有操作规程，无本单位检测时的实施细则。5)报告管理制度-----个别单位按上级单位名义出具报告，与计量认证时审报的单位名称不附。6)异议处理制度-----当用户对报告结论提出异议时的处理制度太简单，可操作性差。4.4规范之间的协调问题如前所述，目前我国桩基检测技术标准已初步建立了完整的体系，已经发布施行的工程标准计有：--《建筑桩基技术规范JGJ94-94》--《锤击贯入试桩法规程CECS35:91》--《基桩低应变动力检测规程JGJ/T93-95》--《基桩高应变动力检测规程JGJ106-97》--《钻芯法检测混凝土强度技术规程CECS03：88》--《超声法检测混凝土缺陷技术规程CECS21：90》已经发布施行的产品标准有：--《基桩动测仪测量系统计量检定规程JJG0003-1996》--《基桩动测仪JG/T3055-1999》但是，各本标准、规程之间缺乏协调、26 衔接，适用范围不够明确，甚至出现重复、矛盾、遗漏之处。因此很有必要编制一本完整的、可操作性强的全国性《桩基工程检测技术规范》。5.展望与建议5.1关于检测人员为加强对桩基检测工作的管理，提高检测人员的素质，确保检测工作本身的质量，必须重视检测队伍建设，提高政治、思想、业务素质，加强纪律性，防止违法乱纪现象发生。严格检测人员考核制度(特别是审核人)，检测人员必须符合3个方面的要求:1)具有规定的相关专业学历桩基检测技术，专业性强、技术难度高，测试人员不仅要能正确掌握测试方法,而且对测试结果应有一定的分析能力。由于桩土体系相互作用的复杂性,而其动力特性就尤为复杂,因此从事该项工作的人员必须对岩土和桩基工程专业相关理论,桩的受力性状、荷载传递机理等有充分的了解，才能保证检测工作本身的质量。2)从事检测工作的实际经历桩基检测技术尚在发展、完善之中，其分析计算中的假定、数学模型等都还不能十分精确地反映实际桩土体系性状的复杂性，因而在分析计算中不可避免地存在一定的经验成份。要得到正确的检测结果，长期积累的实践经验是十分有用的。3)检测人员应经过专门培训与考核各地检测单位资质考核情况表明,通过考核整顿了桩基检测市场,调动了广大检测人员学习和掌握专业理论知识与检测技术的积极性,提高了检测队伍的素质。但对于考核成绩，特别是主要突出有关承载力的考核成绩，是否能全面反映参加考核单位的素质和所采用的检测方法的可靠程度，还值得商榷。建议应加强基础理论与专业理论的考核,是否可以参照对设计、勘测和施工单位颁发执照的办法，对参加考核单位资质的全面、综合评定也应作为考核依据之一，以避免考核中出现的偶然性。5.2对检测单位进行动态管理26 5.2.1建议根据检测单位人员素质、设备能力、检测技术水平和管理水平采用资质分等级管理;5.2.2建议改进资质复查办法，除常规的审查外，桩基工程检测单位每年应提交年度技术总结，上报主管部门,作为持证检测单位日后资质复查的依据，内容应包括：1)本年度检测概况，不同检测方法的桩数，不合格桩的比例，承载力动静对比和桩身缺陷验证资料;2)反映本单位技术、管理水平的论文和资料;3)下一年的规划和工作要点。5.3大力做好现行标准、规范的宣贯工作1)在现有检测标准的实施和实施监督中，做好人员培训，学术和技术交流工作；2)强化标准的宣贯力度，严格执行标准、规范的各项规定。检测单位应订出符合本单位实践的实施细则。5.4理顺各种检测方法的适用范围5.4.1加强成孔检测工作随着我国建筑行业中管理力度的加大,施工监理制度的推广和完善,基桩检测中的成孔检测必将日益加强。实用、高效的成孔检测手段，特别是孔底沉渣厚度测定仪器的研究、开发，将成为迫切的任务而提到日程上来。在完善的监理制度监控下，做好基桩的成孔检测工作，必将有效地提高桩的成桩质量，从而减少成桩后的检测工作量，达到降低造价、加快工程进度的目的。在电子、计算机技术快速发展的今天，经过共同的努力，开发出实用、简便的成孔检测仪器是完全必要的、可能的。5.4.2正确认识各种检测方法的合理应用范围自1987年初江苏南通召开的全国桩基工程质量监测会议和1993年9月山东济南召开的全国桩基工程检测技术学术交流会以来,关于各种检测方法的功能和应用范围，特别是关于低应变动测推算承载力的问题至今仍在讨论之中。近年来随着对桩基检测技术的深入研究和大量的工程实践，对这一课题也取得了一些新的共识：26 1)目前桩基工程常用的检测手段主要有静载荷法、高应变动测法、低应变动测法、声波透射法和钻孔取蕊法等,每种方法都有一定的适用范围。例如在桩的完整性检测时采用钻孔取芯法比较直观可靠，但其取样部位有局限性，存在较大的盲区，容易以点代面造成误判。2)对静载荷试验的评价在动测技术尚未取得突破性进展之前，静载荷试验仍将作为桩基检测的最基本、最可靠的方法而长期存在。3)全国桩动测单位资质考核结果表明,埋管式声波透射法是目前检测桩身质量较可靠的方法。4)对于较严重的缺陷，低应变检测桩身完整性的准确率较高，目前可作为工程桩质量普查的一种方法。5)动测确定承载力的方法有待进一步完善,特别是以低应变法推算承载力的经验成份过大,至少不宜普及推广应用，以致沿海地区各省市都已不再采用低应变动测推算承载力。因此目前动测是作为静载试验的补充，是工程桩验收的手段之一。6)多种方法应相互配合，补充，验证，以利对工程进行综合评价。鉴于目前国内外桩基检测技术的发展现状,静载荷试验和钻孔取芯法作为检测依据,高应变动测法可用于工程桩承载力检测,低应变动测法和声波透射法作为桩基质量普查手段的做法是符合国情的，安全可靠的。5.5编制全国性的桩基检测技术规范的必要性现行桩基检测规范、规程的施行,对规范我国桩基检测市场,提高检测技术水平,保证桩基工程质量起到了较好的作用。但由于各规程之间的规定缺乏协调,甚至有不一致的地方，造成具体工作时可操作性差。建议在各地已经开始着手编制有关桩基检测的地方法规情况下,应尽快启动编制全国性桩基检测技术规范,以加强规范管理。该规范应符合下列要求：1)坚持标准的科学性、26 先进性，及时总结实践经验，吸收检测技术新成果，提高标准的预见性。就是要符合源于实践，有所提高的原则，使其通过标准转化为生产力；2)做到技术先进，经济合理，安全适用，确保质量。每项检测方法都有其特长和不足，按不同地区、不同桩型、和不同时期，选择不同的检测方法、检测数量是很重要的。为使规范的条文具有可操作性，应在协调现行标准、规范的基础上，着重解决下列问题。----明确规定各种检测方法的功能和适用范围；----提出按桩的不同类型选择不同检测方法的先后顺序、抽检数量；----明确规定出现不合格桩时的验证手段、扩大抽查项目、方法和数量，直至得出评定结果标准化工作是实行工程建设科学管理的一项基础工作和重要的组成部分，相对统一的全国性桩基检测技术规范的编制，必将对提高工程检测质量起重要作用。近年来，我国桩基检测技术无论在软件或硬件上都已取得了公认的成绩,部分项目已经接近或达到了当前国际先进水平。相信在新世纪来临之间，通过同行的共同努力，检测技术必将取得更大的进展，为提高我国工程建设投资效益和社会经济效益，为桩基检测事业的发展作出更大的贡献。26 桩基工程检测的若干问题及建议李大展中国建筑科学研究院地基基础研究所２０００年3月26 目录1.概述2.成孔检测技术2.1孔径检测2.2垂直度检测2.3孔底沉渣检测3.成桩检测技术3.1桩身完整性检测3.1.1钻孔取芯法3.1.2声波透射法3.1.3低应变动力检测3.2桩的承载力检测3.2.1桩的静载荷试验3.2.2高应变动力检测4.桩基工程检测的若干问题4.1成孔检测的重要性4.2静载荷试验是桩基检测的评价标准4.3动测中存在的问题4.4规范之间的协调问题5.展望与建议5.1关于检测人员5.2对检测单位进行动态管理5.3在力做好现行标准、规范的宣贯工作5.4理顺各种检测方法的适用范围5.5编制全国性的桩基检测技术规范的必要性26 目前桩基工程检测若干问题及建议1.概述就完整的意义来说，桩基工程检测技术应包括成孔后检测和成桩后检测两大部分。2.桩基成孔检测技术2.1孔径检测一般采用铁环法或井径仪（伞形检测器）测定。2.2垂直度检测一般只能采用开挖后实际量测的方法。必要时也可采用测斜仪量测。2.3孔底沉渣检测2.3.1垂球法垂球法是目前工地常用的方法。2.3.2电容法孔底沉渣检测仪利用电容法孔底沉渣测定原理区分出沉渣厚度。3.桩基成桩检测技术3.1桩身结构完整性检测3.1.1钻芯法3.1.2声波透射法该法为利用声波透射法来检验桩身结构完整性。3.1.3低应变动力检测在诸多的低应变检测法中,应力波反射法近年来已在国内外成为检测桩身结构完整性的首选方法，以判断桩身结构完整性。3.2桩的承载力检测3.1.1桩的静载荷试验3.1.2高应变动力检测用于判定基桩的极限承载能力。3.1.2.1锤击贯入法26 检测时用重锤以一定落高锤击桩顶，同时用仪表量测桩顶所受锤击力和所产生的贯入度，并据此确定单桩竖向受压承载力的一种高应变动力检测方法。该法的适用范围为桩长15m,桩径或边长40cm以内的中小型桩。3.1.2.2凯斯(case)法凯斯法是对波形进行实时分析,从而确定单桩载力和桩身结构完整性的动测方法。在《高应变动力试桩法规程》中严格限定了凯司法的使用范围,只应用于中、小直径桩,强调了静、动对比试验和实测曲线拟合法的重要性。3.1.2.3实测曲线拟合法实测曲线拟合法确定桩承载力的基本原理为利用实测的速度（或力、上行波、下行波）曲线作为输入的边界条件，通过波动方程的数学求解，反算桩顶的力（或速度、下行波、上行波）曲线。在实际工程中运用各种动测方法的具体做法可以是，先采用低应变法对桩作普查，然后对有缺陷桩进一步做钻孔抽蕊或结合声波透射法进行检测，最后对有严重缺陷的桩进行高应变法或静载试验，以对桩的可利用程度作出定量分析。4.桩基工程检测存在的问题5.展望26'