引言

樁基礎工程在施工過程中容易受到機械設備、地質環境、施工人員等因素影響，其工程質量直接影響到其上部主體的穩定和結構的安全。因此，對樁基礎質量進行檢測是有效排除工程安全隐患的重要保障。常見的樁基檢測方法有聲波透射法、低應變反射波法、高應變法和鑽芯法。從樁基工程的安全性、可靠性來看，需要綜合應用多種檢測方法進行評價和印證，以提高檢測質量，及時發現問題，減少工程隐患。

1.檢測原理

1.1低應變法

低應變法是基于一維波動理論，檢測樁基時假定樁身為一維、均勻連續各向同性的彈性直杆件，且樁周土介質均勻，土介質對樁體的作用是沿樁身向的阻尼力作用。在檢測樁基時，用手錘敲擊樁頂，給樁一個脈沖力，這時樁身頂部會受到瞬态豎向激振而會産生豎向彈性應力波，應力波會沿樁身向下傳播，這時若出現樁底虛土、斷樁、沉渣或嚴重離析以及樁身截面積縮經或擴徑時，便會出現明顯波阻抗差異界面，産生反射波。通過濾波、數據處理，從而判斷出樁身各部位反射信息，據此得出該樁身是否完整或缺陷，以及缺陷的位置及程度等(圖1~3)。

低應變法并不能檢測到樁基的所有問題，例如，當被檢測的樁身存在呈過渡性變化特點時便沒有較為明顯的界面變異，相關的缺陷信息便難以在低應變法測得的曲線中看出。此外，若被檢測的樁周圍土層或岩介質阻力太大，這時缺陷樁基本身發出的反射信号會被削弱或抵消，難以被檢測出。

1.2聲波透射法

聲波透射法是基于聲波在被檢測的樁基中傳播過程中是否會出現透射、反射以及繞射等現象從而判斷樁基是否完整或存在缺陷的一種方法。具體而言，當人工法發射出的超聲波在沒有缺陷、介質均勻的樁基中傳播時波速正常，波形也完整，不會呈現出明顯的畸變現象(圖4);當樁基内部存在斷裂、離析、空洞、夾泥等缺陷時，超聲波在有缺陷的樁基中傳播時波形就會受到較大影響，缺陷與混凝土之間形成界面會改變超聲波的傳播狀态(如出現反射、散射甚至繞射等情形)，波形缺失或畸變，波速也會明顯低于正常值(圖5)。據此可以判斷出樁基是否存在缺陷。

1.3低應變法、聲波透射法應用特點

從檢測原理分析看，低應變法針對的是樁基的完整性檢測，通常是将激振點設置于樁中心，檢測時，将傳感器固定于距樁中心半徑2/3處。低應變法檢測是通過樁身阻抗變化情況來性判斷樁身是否在缺陷，以及缺陷的程度。對于存有缺陷的樁基缺陷方位、類型或缺陷範圍大小則難以判斷。此外，低應變法檢測的結果常常受到檢測技術人員的技術水平、樁長、樁徑和場地條件的影響。低應變法測試簡便，成本較低，檢測的結果可靠，但受到外界因素的幹擾較大，當被檢測的樁基存在多個缺陷時難以有效判别。

聲波透射法檢測細緻準确，受樁徑、樁長和場地等因素影響較小，但聲波透射法隻能定性确定完整性，難以定量，且需要預埋聲測管，檢測程序較為繁瑣，成本也較高。此外，在實際檢測時，由于相關保護措施不到位，容易造成聲測管堵塞或傾斜，這些都極易造成檢測數據值變異或不完整。

基于低應變法與聲波透射法的上述特點，單一采取某種檢測方法在樁基檢測過程中都會存在一定的局限性，無法全面反映被檢測樁基的實際情況。因此，在樁基完整性檢測時可選擇兩種檢測方法綜合應用，發揮各自的優點。例如，對于直徑大、樁身長的樁基應100%預埋聲測管，做好聲測管的保護措施，防止堵塞或傾斜。對于少數聲測管堵塞或聲波穿透檢測出現異常情況時，選擇低應變法進行複測，從而綜合判斷樁基完整性及等級。而對于直徑小、樁身短的灌樁，可選擇部分預埋聲測管，以低應變法檢測為主。低應變法與聲波透射法綜合應用能夠從整體角度和細節角度對樁基工程質量進行評價。

2.工程實例

2.1工程概況

某高速公路橋梁工程，樁基為鑽孔灌注樁，樁基所承載的類型為摩擦樁，樁徑為1000mm，樁長分别為20.0m，21m,基樁混凝土強度等級為C30。根據鑽探和地質勘查調繪，樁長範圍内土層介質分别為：①0~4m暖石;②3.5~6m粉土;③3.5~8m粉質粘土夾雜雜砂;④3~10m粉質粘土;⑤9~13.5m強風化片麻岩。經與業主、設計、施工、監理方共同确定，依據規範要求采用低應變法與聲波透射法進行樁身質量抽樣檢測。

2.2檢測結果

對其中的3#号樁基按照檢測規範采用了聲波透射法和低應變法進行檢測，結果如圖6~7所示。

(1)聲波透射法

從圖6可以看出，通過聲波透射法檢測3#樁基，其波形變化來看，基樁1-2、1-3、2-3三個樁基的剖面均在6.5~8m深度範圍内出現了樁基缺陷信号，當聲波波速低于3000m/s、波幅、PSD指标都低于判斷标準，說明該樁身存在較大缺陷。取樁基芯進一步驗證發現，該處全斷面裹夾着泥沙，導緻樁基成為斷樁，對比标準判定為Ⅳ類樁(表1)，需要立刻采取工程處理。

(2)低應變法

根據圖7所示，采取低應變法檢測樁基的波形變化來看，在7.6m處出現了反射波，說明該處存在較為嚴重的缺陷，并有二次反射，樁底反射信号無法測得，因此，可以判定該樁身存在缺陷，需取芯作進一步驗證。經開挖取芯驗證，此樁在7.5m處有約40cm縮頸。

3.結論與展望

(1)低應變法易受到外在條件影響，尤其是樁基所在的地質條件。在山區等樁身周邊有強度較大的岩石時，當樁身長度短，長徑比難以達到低應變法理論模型所需時，采取低應變法難以準确測得波形。這時，應輔之以聲波透射法進行檢測。

(2)低應變法檢測樁基對淺層缺陷十分敏感，而聲波透射法則對聲測管外圍的缺陷難以檢測出來。

(3)聲波透射法易測得深度較深的樁基小缺陷，而低應變法無法測出。

(4)聲波透射法檢測樁基時，需要結合PSD、波幅等判别方法，不能依據某單一參數确定樁身是否完整，以防止出現誤判。

(5)選擇低應變法檢測時，應預先做好樁頂整理，确保頂部沒有浮漿或積水，把傳感器或集振點的安放處要打破光滑，以減少外在因素對檢測結果的幹擾;在使用粘接劑固定傳感器時，應盡力減少粘接劑使用量，以實現傳感器不發生移動即可，防止因粘接劑過多使用而影響反射波信号，降低檢測數據質量。

(6)選擇多個檢測點進行檢測，有效波形要>3個。

(7)預先分析樁基參數，基于分析結果來選擇合适的力棒或手錘，從降低其他介質對檢測結果的影響。

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