桩基检测的方法有哪些

A. 桩基检测方法

以应力波理论为基础的检测桩基质量的瞬态动测法和稳态振动法使用得较为广泛。

10.1.2.1瞬态动测法(锤击法/反射波法)

锤击法是一种瞬态动测法，又称反射波法。嵌入土中的桩基，相当于一个在阻尼介质中上端自由与下端弹性联结的弹性杆。在桩基顶端应用锤击的办法施加一脉冲激振力F(t)，桩将产生纵向振动而产生应力波。波沿桩身传播至桩底部分能量反射回桩顶。若激振力足够大，桩和桩周围一定范围内的土将作为一个体系产生自由振动。当桩体中存在波阻抗差异面对，则在这些面上将产生反射波、透射波和多次反射波等，其波的运动学和动力学特征将发生变化。通过仪器接收这些波，可对桩基质量作出判断，并推算出单桩承载力。

(1)基本原理及波形特征

利用小手锤在桩头施加一冲击力F(t)被激发应力波在桩身内传播，当遇到波阻抗界面时，将产生反射波，其反射系数为

环境与工程地球物理

完整桩一般指桩身混凝土胶结良好，均匀连续，抗压强度达到设计要求的桩，它只存在一个桩底波阻抗界面，由图10.1可以看出，A₁ρ₁v₁>A₂ρ₂v₂，所以R<0，根据入射波和反射波速度量的相位关系为同向，体现在U(t)曲线上信号为同向叠加。如图所示其波形特征为一衰减振动曲线，衰减快，桩底反射波明显，分辨率高。由图分析可得一次反射波旅行时为t，桩长为L，则平均速度为

环境与工程地球物理

t可以从时程曲线上读得，若知v_c或L中任一个，便可求解。若二者均未知时，常利用统计的方法或其他实验的方法假定v_c或根据施工记录来假定L，以求得近似解。

图10.1完好桩及实测波形

当桩间存在缺陷，如断裂、夹层、空洞、缩径或扩径时，缺陷部位的应力波传播速度v、密度ρ或截面积A与桩身完好部位都有所不同，即存在波阻抗差异。当应力波遇到波阻抗差异界面时，将会产生反射。若根据这一反射时间计算整桩的波速，则其结果将大于完整桩时的波速。桩身在L₁处断开，Z₂相当于充气或充泥的波阻抗，反射系数R<0，曲线中主要反映了L₁处多次反射波，而桩底反射不清(图10.2)。在L₁处桩产生扩径，应力波在L₁处反射系数R>0，入射波和反射波为反向叠加，从时程曲线不难确定扩径和桩底位置。

图10.2缺陷桩及波形

众所周知，桩基的波速与桩身混凝土的密实程度有关。致密的桩身，其波的传播速度大，松散的桩身，其波速小。

(2)桩基完整性的分析与判别

波形准则。缺陷桩波形特征见表10.1。图10.3为典型模型缺陷桩的波形，由图可见，其特征明显接收到的反射波波形对称圆滑，无畸变，且呈指数衰减形态，则认为是完整桩的特征波形，反之，则认为是缺陷桩波形(图10.4)。主要原因是当弹性波在桩体中传播时遇到不均匀界面或介质断裂等情况，会产生反射波、透射波、散射波等，因其各波到达时间、振幅和相位可能存在差异，互相叠加后，造成波形畸变。

图10.3各种类型模型桩的典型波形曲线

表10.1缺陷桩波旅行时曲线特征表

续表

图10.4各种模型缺陷桩的波形曲线

速度准则。一般弹性波在桩体中传播的速度越高，表明桩体混凝土强度越大，反之越低。此外，当桩体中存在离析等缺陷时，往往也造成波速降低。但也有波速高、桩基质量不一定良好的特殊现象。如缩径桩或断裂较小的桩，往往波速并不降低，可由波速确定桩的质量(表10.2)。

表10.2波速桩基质量关系表

频谱准则。当弹性波在桩体中传播时，其频率随着传播距离的增大，将不断被桩土介质吸收和衰减，当桩体中存在不均匀界面时，该界面产生的反射波的频率一般比桩底反射波频率高，并且其相位也有所变化。通过频谱分析，可确定其桩体的完整性。一般情况下，若桩体质量完好，则其振幅谱中只有一个主峰值，谱线对称稳定，与峰值对应的相位谱表现为一相位，如图10.5所示。若桩体存在结构缺陷或离析层等，则其振幅谱一般表现为两个以上的峰值，其相位谱中的相位分不同情况有所不同。

图10.5完整波形及频谱图

(3)桩基承载力计算

摩擦桩指桩置于松软地层。当用重锤竖向敲击桩周土或桩头而被激起振动后，将在垂向作自由振动，并通过桩侧摩擦力及桩尖作用力带动桩周部分土体参与振动，形成复杂的桩－土振动体系，其装置如图10.6所示。桩及桩侧参振的土体，可视作单质点振动体系，根据质量—弹簧—阻尼模式振动理论，可推导出桩基的刚度计算式。再根据刚度与承载力之间的直接相关关系，可计算出桩基的承载力。

图10.6频率法检测装置示意图

A.桩基固有频率

设桩及桩周土为一个单自由度无阻尼弹性系统，根据虎克定律和牛顿第二定律可以导出桩－土体系的振动是按正弦规律变化，其振动周期和固有频率为

环境与工程地球物理

式中:m为折算后的桩质量与参扳上体质量之和;k为桩－土体系的抗压刚度。

B.单桩抗压刚度

环境与工程地球物理

式中:λ为动力修正系数，可取λ=2.365;g为重力加速度为9.81m/s²;Q₁为折算后参振桩重，Q₁=桩总重/3=1/3·AL₀r₁;Q₂为折算后参振土重， 为参振土扩散半径，即r₀= ;A为桩的横截面积(m²);L₀为桩的全长(m);L为桩的入土深度(m);r₁为桩的混凝土容重(kN/m³);r₂为桩的下段L/3范围内土的容重(kN/m³);φ为桩的内摩擦角;d为桩的直径。

C.单桩临界荷载

临界荷载指与按静荷载试验测定的P－S曲线上与拐点对应的荷载。根据动静对比关系，可得临界荷载为

环境与工程地球物理

式中:μ为静载与动测之间的比例系数。

它是选取不同地质条件下各种类型的桩基，进行动静对比试验，通过数理统计分析求得的回归系数。

D.单桩允许承载力(P_a)

对粗长桩，特别是当桩尖以下土质远较桩侧土强时，则

环境与工程地球物理

对中小桩，特别是当桩尖以下土质较桩侧土弱时，则

环境与工程地球物理

式中:P_a单位为kN;k为安全系数，一般取2.0。10.1.2.2稳态振动法(机械阻抗法)

(1)方法原理

该方法又称为稳态正弦扫频激振法。即对桩顶施加幅值不变的变频激振力，利用速度导纳随激振频率变化的特征(图10.7)来检测桩基质量并计算承载力。

图10.7桩基的导纳反应曲线

A.速度导纳

环境与工程地球物理

式中:F(f)为激振力;V(f)为利用检波器在桩顶上可接收到其振动信号。

B.桩身砼的波速v_c

由波动理论可知:

环境与工程地球物理

式中:Δf是导纳曲线上两谐振峰之间的频率差;L为桩长。

应用时根据已知桩长L和测得的Δf计算v_c，正常砼的波速v_c=3300～4500m/s，若v_c小于此范围，说明砼的质量较差。另外，也可利用Δf和正常v_c值反算桩长L_m，质量好的桩L=L_m，若L_m<L则反映了在深度处有质量问题。

C.特征导纳

所谓特征导纳是指导纳频谱曲线上振幅的几何平均值，利用实测的特征导纳与理论计算的特征导纳作比较，可判别桩基的质量。如果实测值接近理论计算值说明桩基的质量及完整性较好。理论计算的特征导纳N和实测特征导纳N_m为

环境与工程地球物理

式中:ρ_c是桩基质量密度;A_c为桩的截面积;ρ_max和Q_min是速度导纳的最大值与最小值。

若N_m≈N为正常桩，若N_m>N，说明ρ_c或v_c变小(存在局部混凝土松散)或A_c变小(局部有缩径)。若N_m随频率增高而变小，表示桩径上大下小，也为缩径桩。若N_m<N，一般为扩径桩。

D.动抗压刚度

当桩在低频(低于桩的固有频率)激振时，位移较小，桩的振动可视为刚体运动或平动，此时导纳曲线接近于直线，其斜率的倒数为桩的动抗压刚度，即

环境与工程地球物理

式中:|U/F|和f_m为导纳曲线的低频直线段上任一点M的导纳值和频率。

动抗压刚度的意义及用处可归纳为:K_D反映桩周土对桩柱的弹簧支承刚度，K_D值的大小与桩的承载力有一定联系;K_D值与静刚度K_S建立统计关系，可以评价单桩承载力，并可估计在工作荷载下桩的弹性位移。

在实际工作中，通常不易获得理想的曲线，在测得的谐振峰中常掺杂一些假峰，为区别真假峰，尚须测定随频率变化的速度导纳相位变化曲线，即导纳谱相频曲线。相频曲线上的零相位点所对应的导纳谱幅频曲线上的波峰，即为有效的谐振峰。

(2)检测系统

桩的稳态激振测试系统中超低频信号发生器输出频率5～1500Hz的自动扫描正弦信号给功率放大器，由它推动桩顶中心的电磁激振器向桩施加幅值不变的动态激振力，即激振力在激振频率变化时，保持恒定，使桩产生稳态振动。

(3)模拟分析

为检查机械阻抗法无损检验桩基质量的准确性，专门在某地制作了三根直径1.8m、长约20m的原状工程试桩。施工时预先在试桩内设置了各种缺陷，以供试验测试后进行对比。

测试的各种导纳曲线如图10.8(a)，(b)，(c)所示。3^#桩的导纳曲线接近调制波形，幅度较大的调制波表示距桩顶8m处有反射，由于波动尚能传到桩底，调制波的“载频”是桩底反射，几个波峰间的Δf基本一致，由此可计算出波速v₀=3909m/s。由于3^#桩K_d值大于预期值，而N_m小于理论值，可以判定距桩顶8m处有断面扩大现象。

1^#桩和2^#桩由于其L_m较制作长度短，K_d值小于预期位，N_m大于预期值，是明显的缺陷桩。其中2^#桩无缺陷以下的反射，计算认为在6.11m处全断裂，1^#桩有缺陷以下的较小反射，计算认为在距桩顶3.75m处有离析，9.5m处有全断裂。

图10.8工程试桩及导纳反应曲线

B. 桩基检测的方法有几种验收时应准备哪些资料

（1）成桩的质量检验有两种基本方法：一种是静载试验法（或称破损试验）；另一种是动测法（或称无破损试验）。
（2） 桩基施工验收应包括下列资料：
1、工程地质勘察报告、桩基施工图、图纸会审纪要、设计变更单及材料代用通知单等。
2、经审定的施工组织设计、施工方案及执行中的变更情况。
3、桩位测量放线图，包括工程桩位线复核签证单。桩孔、钢筋、混凝土工程施工隐蔽记录及各分项工程质量检查验收单及施工记录。
4、成桩质量检查报告。
5、单桩承载力检测报告。
6、基坑挖至设计标高的桩位竣工平面图及桩顶标高图。

C. 钻孔灌注桩常用的检测方法有哪些

三大类：
1、桩身完整性检测，现在主要的方法是低应变检测，还用超声检测等；
2、承载力检测：静载荷试验；高应变检测；
3、混凝土强度检测：钻芯检测

D. 灌注桩完整性检测主要有哪几种方法

灌注桩完整性检测主要有低应变法，声波透射法，高应变法，钻芯取样法等几种方法。
低应变法：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，对桩身完整性进行判定的检测方法。
声波透射法：指在预埋声测管之间发射并接收声波，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。本方法适用于已预埋声测管的混凝土灌注桩桩身完整性检测，判定桩身缺陷的程度并确定其位置。
高应变法：用重锤冲击桩顶，实测桩顶部的速度和力时程曲线，通过波动理论分析，对单桩竖向抗压承载力和桩身完整性进行判定的检测方法。
钻芯取样法：是根据混凝土芯样的观感来判定桩身完整性的主要看混凝土芯样的连续、完整、表面光滑、胶结好、骨料分布均匀、断口吻合情况，芯样侧面局部是否有蜂窝麻面、沟槽、有无松散、夹泥或分层现象来判定。

E. 桩基工程完整性检测有哪些方法，该如何选择

基桩完整性检测的方法有：
1、低应变检测：适用于绝大多数恒截面桩，对于变截面桩需要采用其他方法来辅助验证
2、高应变检测：确定桩身承载力的同时可以判断桩身完整性，作为桩身完整性验收时，采用此法成本太高，另外对于大直径扩底桩及Q~S缓变型大直径灌注桩，不宜采用此法确定单桩抗压承载力。
3、超声波检测：适用于桩径600mm以上基桩，直径600-800mm，设置不少于2根声测管；直径800-1600mm，设置不少于3根声测管；直径大于1600mm以上，设置不少于4根声测管。以较为全面判定桩身各个断面的完整性。

F. 基桩检测的方法有哪些检测的目的是什么

一般来说 分别是检测完整性的 低应变 超声波 和取芯，另外就是检测承载力的高应变和静载了

G. 常用桩基检测的检测方法有哪些分别能检测哪些指标

桩基检测工作是确保桩基工程施工质量至关重要的一个环节，检测工作质量、测试方法及结论直接关系到建筑物的安全和正常使用。
常用的桩基检测主要方法有：静载试验。钻芯法、低应变法、高应变法、声波透射法等。
静载实验在确定单桩极限承载力方面，是目前最为准确、可靠的检验方法，下面视频针对静载试验过程做了详细的介绍。https://v.qq.com/x/page/e03989ic1ao.html
第一步：选点试验
现场选试验点，原则上每单位工程不应少于3点，1000m2以上工程，每100m2 至少应有1点，3000m2以上工程，每300m2至少应有1点。由委托单位及监理单位共同确定。将桩头处理干净且打毛至完整的水平截面，使桩顶（高于或低于自然地面）与自然地面基本标高一致为宜。
第二步：安装千斤顶
被检测基桩，周围铺设120mm厚的中砂垫层，上方正放1.5m2的承压板，加垫板，固定油压千斤顶。最大加载时的极限压力均未超过千斤顶、油泵、油管额定工作压力的80%。架设压重平台反力装置，设置钢架承重平台，上堆重物，可堆放沙袋，混泥土块等。
第三步：安装观测系统
安装全自动电动油泵，压力传感器并联在电动油泵供油管口处。2个位移传感器对称安装在承压板两侧。接收器垂直承压板，连接到静力载荷测试仪。
第四步：采集数据
详细步骤见视频介绍：https://v.qq.com/x/page/e03989ic1ao.html

H. 桩基工程的检测有哪些主要内容

检测内容：

（1）各类桩、墩、桩墙竖向或横向承载力检测，包括单桩及群桩承载力检测；

（2）墩底持力层承载力及变形性状的检测；

（3）各类桩、墩及桩墙结构完整性检测；

（4）考虑桩土共同作用或复合地基中桩土荷载分担比的检测，桩体及土体应力-应变的检测；

（5）施工中对环境影响（如震动、噪音、土体变形）的检测；

（6）特殊条件下或事故处理中的其它检测。

(8)桩基检测的方法有哪些扩展阅读

根据《建筑桩基检测技术规范》(JGJ106-2014)，桩基检测的主要方法有静载试验、钻芯法、低应变法、高应变法、声波透射法等几种。

1、静载试验法是公认的检测基桩竖向抗压承载力最直接、最可靠的试验方法。但在工程实践中发现，基准桩的问题有时会被检测人员所忽视，容易出现基准桩打入深度不足，试验过程产生位移的问题。

2、与其他完整性检测方法相比，声波透射法能够进行全面、细致的检测，且基本上无其他限制条件。但由于存在漫射、透射、反射，对检测结果会造成影响。涌现的多通道超声波检测仪，使得检测效率成倍的提高。

该检测方法是获得一组（剖面）声学数据后，对数据进行分析，剔除异常值后计算平均值（声速和波幅），然后再将每个测点的数据与平均值进行比较，超过一定范围（如波幅下降6dB）即认为该点存在缺陷。该检测方法同样可应用于地下连续墙、水利坝体的检测。

I. 桩基检测检测桩身质量的主要用什么方法

桩基检测的主要方法有静载试验、钻芯法、低应变法、高应变法、声波透射法等。

静载试验英文翻译：Static Load Testing。是指在桩顶部逐级施加竖向压力、竖向上拔力或水平推力，观测桩顶部随时间产生的沉降、上拔位移或水平位移，以确定相应的单桩竖向抗压承载力、单桩竖向抗拔承载力或单桩水平承载力的试验方法。
钻芯法，是中国工程建设标准化协会批准出版的一本图书。作者为中国建筑科学研究院。
这种方法是利用专用钻机，从结构混凝土中钻取芯样以检测混凝土强度或观察混凝土内部质量的方法。由于它对结构混凝土造成局部损伤，因此是一种半破损的现场检测手段。

J. 桩基完整性检测几种常见方法对比

某高速公路桥梁工程桩，桩径：1600 mm；桩长：43.5 m，桩型钻孔灌注桩。桩基验收检测方案为超声波透射法检测，分别对次桩依次采用：超声波透射法检测，低应变反射波法检测，钻孔取芯完整性检测，钻孔电视检测四种检测方法对其进行完整性判定。下面分别将这四种检测方法的检测过程和检测结果公布如下，好好学习哦~

一、超声波透射法检测

检测目的：基桩的完整性

仪器型号：RSM-SY7(F)

RSM-SY7(F)基桩多跨孔超声波检测仪

现场检测图

采用四只45KHz超声波跨孔探头，一次提升同时完成四管，六剖面的测试，从超声波测试结果来看，发现有五个剖面在6.8-7.0米处，出现幅值超判据情况。

再对该桩6.9米处异常点波形观察，异常点信号首波幅值和后续谐振波信号都偏弱，但其声速正常。由于是在同深度，多剖面信号异常，在与施工方沟通排除声测管焊接因素的影响，在做钻孔取芯前，使用低应变反射波法检测进一步查明缺陷情况。

异常点信号

正常点信号

二、低应变反射波法检测

检测目的：基桩的完整性

仪器型号：RSM-PRT(M)

采用加速度传感器，通过改变不同的锤击频率及不同的采样间隔对该桩的6.8米处的，缺陷进行核查判断。学习交流qq群44642190

RSM-PRT(M)双通道低应变检测仪

低应变检测现场

采用加速度传感器，通过改变不同的锤击频率及不同的采样间隔对该桩的6.8米处的，缺陷进行核查判断。

第一次采集结果：信号在6.8米处有较小幅值的同相反射。

第二次采集结果：变换传感器安装位置信号在6.8米处有较大幅值的同相反射，并可见第二次、第三次缺陷反射。

第三次采集结果：采用频率较高的钢筋敲击，提高缺陷位置精度，同相缺陷反射幅值较小，但也很清晰，可见微弱第二次缺陷反射。最终低应变检测核定其缺陷位置在距桩顶6.8米处，与超声波投射法检测缺陷深度相符，因低应变数据缺陷较为严重，怀疑桩大面积断桩，决定采用钻孔取芯进一步验证其缺陷情况。

三、钻孔取芯完整性检测

检测目的：基桩的完整性

仪器型号：钻孔取芯机

采用钻机对该桩进行钻孔取芯检测，着重观察该桩6.9米处混凝土完整性情况，但通过对芯样的目测观察，在 6.9 米处未取出连续较完整的芯样，以钻孔取芯检测结果出具报告也很难判定该桩缺陷情况。芯样照片如下：

四、钻孔电视摄像检测

检测目的：基桩的完整性

仪器型号：SR-DCT(W)

SR-DCT(W)钻孔电视

SR-DCT(W)钻孔电视现场测试

采用SR-DCT(W)对桩钻芯孔，进行摄像检测，观察测试图片，清晰可见在6.9 米处，出现环状裂纹。可以最终判定该桩距桩顶6.9米处，局部断裂缺陷。学习交流qq群44642190

五、总结

本案例为多种检测方法对基桩完整性判定的案例，采用的这几种检测方法，由于其检测原理不同，对同个缺陷所反应的信号差异也显现的较为明显，简单概括不同的方法有具体以下特点：

超声波透射法检测：

检测深度不受限制，可以覆盖整桩，由于是超声换能器按一定的移距逐点检测，通过对逐点信号声速和波幅的变化情况，对桩的混凝土完整性进行判断，相对低应变反射波法，其检测范围和数据精度要高很多。

但超声波检测也存在一定的盲区，比如声测管以外的混凝土，横向裂缝或深度范围小的层状缺陷。

本案例所遇到的桩缺陷就是横向裂缝缺陷，估计是由于混凝土初凝阶段，后续施工造成的。超声波检测如采样移距设置不合适，很容易造成漏判，其信号反应不明显，但在同深度，都有声幅降低的情况。遇到这样缺陷，虽也可以采用超声波的斜侧方法对其进一步判定，但由于缺陷深度范围较小，估计测试效果不会太明显。

低应变反射波法检测：

检测深度受桩周土（岩）力学特性和锤击能量影响，对小尺寸缺陷反应不明显，缺陷的分辨能力和测试深度范围不及超声波检测。

但对如案例中所遇到的横向裂缝缺陷，低应变的分辨能力强，从实测信号来看，同相缺陷反射波清晰，并可见二次三次反射，是对该桩缺陷类型和程度进一步判定的数据补充。