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摘要：由于桩基造价占工程总造价的比例很高，且一般而言，桩基础属于隐蔽工程，一旦出现如桩身质量或承载力不能满足要求的情况，处理起来极为复杂且耗时长、花费大，因此，桩基质量的检测和控制在整个工程建设中占有举足轻重的地位。
关键词：桩基检测；极限承载力；高应变动测技术；摩阻力；贯入法；强度；刚度；稳定性
1引言
桩基础是历史悠久、应用广泛的一种基础形式，也是现代建筑工程中最基本、最安全可靠的基础形式。近年来随着我国国民经济的持续迅速发展，伴随各种大型建筑，特别是高层建筑如雨后春笋般耸立出来，桩基础以其所特有的功能而得到日益广泛的应用。
2高应变动测技术的优点
较传统的静载荷试验，高应变动测技术具有下列优点:
(1)仪器设备较为轻便，检测速度快费用低，这是高应变动测相对传统的静载荷试验比较突出的有点，所以可做到对工程桩进行大比例检测；
(2)具有静载荷试验所不具备的功能:高应变动测除了和静载荷试验一样能确定单桩极限承载力外，在混凝土预制桩及钢桩打桩过程中检测桩身应力，进行锤击效率监测，为选择沉桩工艺参数和确定桩长提供依据；
(3)检测桩身结构完整性，区分是土的变形还是桩身结构破坏引起的沉降。
桩的承载力取决于桩身结构强度和地基土对桩的支撑力，除测定单桩极限承载力外，高应变动测法还能检测桩身结构完整性，判断桩身质量及缺陷位置。而静载试验是量测荷载和桩顶下沉量，得到Q-S曲线，当下沉量达到人们规定的条件或某一值时，就认为桩侧阻力和端阻力己充分发挥，即通常所说的桩己"破坏"，从而求得单桩极限承载力，但桩顶下沉量可以是土的变形引起，也可以是由于桩身有缺陷导致结构破坏引起，两者从Q-S曲线上往往难以区分，而高应变动测可以检测桩身缺陷及其位置，可以对两者的沉降加以区别。
(4)易于进行高吨位的基桩承载力测定，能提供桩侧与桩端土阻力分布对于某些高吨位的基桩承载力的测定，如海洋石油平台的桩基工程，静载荷试验往往运作困难以至无法进行，而高应变动测总能轻松完成检测。其波形拟合法还可得到详细的桩侧与桩端土阻力分布情况，模拟静载荷试验的Q-S曲线。
3动力打桩公式
动力打桩公式是最早的一种桩承载力动测方法。这种方法曾广泛地用于施工中，以控制打桩时的静承载力要求。几乎所有的动力打桩公式，都是从能量守恒原理推导出来的，其基本关系如下：
桩锤作功=桩贯入土中所需要的有效功+桩土体系所消耗的弹性变形能+桩土体系所消耗的非弹性变形能
由于在推导中采用了不同的假定，故得出不同的动力打桩公式。其中比较著名的有海利打桩公式、格尔谢凡诺夫公式和工程新闻公式等。国外对提高动力打桩公式的可靠性，进行了不少有益的尝试，如波兰的特契曼和克劳斯将动力打桩公式改为如下经验公式：
P€%Z=
式中： P€%Z为桩的容许承载力；W为每次锤击的能量；s为贯入度；L为桩长。
根据现场静载试验所得的 P€%Z与打桩时相对应的s，代入上式，即可求得€%^ 的经验值。他们通过大量试验，得出了在给定的桩和桩锤条件下各类土的€%^=f(s) 。据认为，这种由经验数据得出的公式误差小。此外，有人将动力打桩公式与现代的测试技术结合起来，直接测得打桩时桩顶所受的撞击能量，从而使动力打桩公式中的待定参数减少，同时也减少了人为确定参数带来的误差，提高了现有动力打桩公式的可靠性。但是动力打桩公式在机理方面仍显粗糙，原始假定为两物体碰撞的前提、动弹性变形的简单假设以及动静承载力之间简单的系数修正使得这一方法仍难以得到广大工程人员的认可。
4锤击贯入法
锤击贯入法是参考国内外己有的一些关于动力试桩方面的经验，并结合我国国情而研制的一种简便易行的快速测定单桩承载能力的方法，由四川建筑科学研究所与建设部科学研究院地基所共同开发。其主要原理是利用通过不同落高的重锤，由小增大，对桩顶施加瞬时锤击力 Pd，使桩产生贯入度，通过安装在锤上的力传感器，测得每次撞击时的锤击力，然后根据实测的 Pd 和相应的累计贯入度曲线与同一桩的静荷载试验曲线之间的相似性，通过桩的静、动对比试验结果的相关分析，求出桩的竖向静极限承载力，即有：
Pu=Cu·Fu
式中：Pu 、Fu 分别为静极限荷载和动极限荷载；Cu 为比例系数，与桩型和土质条件等有关，根据已有的动静对比试验资料确定。
锤击贯入法所得的试验曲线与静载荷试验曲线很相似，但要得到完整的 F（t）max·∑e曲线并不容易，常常在没有打出曲线的陡降段或所需的贯入度增量而已经把桩头打坏或锤击力超过力传感器的额定量程；另外，由于遇到负贯入度、 F（t）max值忽大忽小以及锤击偏心等等原因，都难以在现场获得正常的动测曲线。该方法主要用于中小型桩(直径不超过0.4m，桩长不超过15m)承载力的测定。且对于比例系数cu的物理意义及其影响因素和确定方法，仍有待于进一步深入研究。
5波动方程法
波动方程法即为史密斯于1960年所提出的方法，在"打桩分析的波动方程法"这一著名的论文中，他对锤-桩-土体系提出了用一系列质量块、弹簧和阻尼器组成的离散化计算模型，以锤心初速度作为边界条件，然后利用差分方程编程计算，求出了精确的数值解。这一方法以一维波动方程为基础，将桩土体系简化为分离单元模式，用计算机程序在给定的锤、垫、桩、土的参数变化范围内通过程序的参数分析功能迅速绘制出多组理论承载曲线，即以纵坐标为不同的设定桩周土总静阻力值，横坐标为用假定参数计算所得的打入阻力(每击贯入度的倒数)。每组曲线的某些参数(视要求而定)为设定值，其余为变量相应便形成一组曲线，确定承载力时桩的最终贯入度及锤的落高为实测，其余参数全凭经验取用，因此从各组曲线中选出相应的承载曲线便可由打入阻力反查总静阻力，如有动静对比试验数据则更可作相应修正。
波动方程法的缺点在于其土参数的选取全凭经验而定，与基本土性缺乏关联，这对进一步了解桩土性状是不利的。然而对某一地区的固定施工场地有一定适用性，也较为方便，因为在对土质、锤的效率、垫层耗能状况比较熟悉的情况下，易于掌握，其更多的用途是对大型打桩工程进行沉桩能力分析与预测。
6 Case法
Case法动测基桩承载力是由1964年凯斯工业学院在俄亥俄州交通部的资助下，由高勃尔等人领导的科研小组进行研制开发出来的。这一方法在桩顶1.5~2.0倍桩径处的桩两侧对称安装应变式力传感器和加速度计，量测锤击时桩身受力和运动速度(由加速度积分得到)的时域波形，通过对实测的速度波曲线或力波曲线作为边界条件进行计算，以一套"行波理论"作为基础进行推导，在作了诸多的简化假设后，得到了形式极为简单明了的计算公式，并由大量的实测数据统计得出了相应的推荐参数，从而得到单桩竖向静极限承载力。
7结语
随着桩基础应用领域的扩展，机械设备和施工技术不断得到改进与发展，产生了各种新桩型和新工法，为桩在复杂地质条件和环境条件下的应用注入了勃勃生机。现在，桩基础己成为高层建筑、大型桥梁、深水码头和海上石油平台甚至核电站等工程中采用的主要基础形式，而且随着工程的需要，人们在桩的施工技术、桩型的开发应用和设计理论方面又不断研究探索，使桩基技术得到蓬勃发展。
参考文献：
[l] 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
[2] 许枚在，刘兴满. 桩的动测新技术[M]. 北京:中国建筑工业出版社，1989
作者简介：蒋夏（1971-），汉族，重庆市人，现主要从事地基检测方面的工作。
关键词：桩基检测；极限承载力；高应变动测技术；摩阻力；贯入法；强度；刚度；稳定性
1引言
桩基础是历史悠久、应用广泛的一种基础形式，也是现代建筑工程中最基本、最安全可靠的基础形式。近年来随着我国国民经济的持续迅速发展，伴随各种大型建筑，特别是高层建筑如雨后春笋般耸立出来，桩基础以其所特有的功能而得到日益广泛的应用。
2高应变动测技术的优点
较传统的静载荷试验，高应变动测技术具有下列优点:
(1)仪器设备较为轻便，检测速度快费用低，这是高应变动测相对传统的静载荷试验比较突出的有点，所以可做到对工程桩进行大比例检测；
(2)具有静载荷试验所不具备的功能:高应变动测除了和静载荷试验一样能确定单桩极限承载力外，在混凝土预制桩及钢桩打桩过程中检测桩身应力，进行锤击效率监测，为选择沉桩工艺参数和确定桩长提供依据；
(3)检测桩身结构完整性，区分是土的变形还是桩身结构破坏引起的沉降。
桩的承载力取决于桩身结构强度和地基土对桩的支撑力，除测定单桩极限承载力外，高应变动测法还能检测桩身结构完整性，判断桩身质量及缺陷位置。而静载试验是量测荷载和桩顶下沉量，得到Q-S曲线，当下沉量达到人们规定的条件或某一值时，就认为桩侧阻力和端阻力己充分发挥，即通常所说的桩己"破坏"，从而求得单桩极限承载力，但桩顶下沉量可以是土的变形引起，也可以是由于桩身有缺陷导致结构破坏引起，两者从Q-S曲线上往往难以区分，而高应变动测可以检测桩身缺陷及其位置，可以对两者的沉降加以区别。
(4)易于进行高吨位的基桩承载力测定，能提供桩侧与桩端土阻力分布对于某些高吨位的基桩承载力的测定，如海洋石油平台的桩基工程，静载荷试验往往运作困难以至无法进行，而高应变动测总能轻松完成检测。其波形拟合法还可得到详细的桩侧与桩端土阻力分布情况，模拟静载荷试验的Q-S曲线。
3动力打桩公式
动力打桩公式是最早的一种桩承载力动测方法。这种方法曾广泛地用于施工中，以控制打桩时的静承载力要求。几乎所有的动力打桩公式，都是从能量守恒原理推导出来的，其基本关系如下：
桩锤作功=桩贯入土中所需要的有效功+桩土体系所消耗的弹性变形能+桩土体系所消耗的非弹性变形能
由于在推导中采用了不同的假定，故得出不同的动力打桩公式。其中比较著名的有海利打桩公式、格尔谢凡诺夫公式和工程新闻公式等。国外对提高动力打桩公式的可靠性，进行了不少有益的尝试，如波兰的特契曼和克劳斯将动力打桩公式改为如下经验公式：
P€%Z=
式中： P€%Z为桩的容许承载力；W为每次锤击的能量；s为贯入度；L为桩长。
根据现场静载试验所得的 P€%Z与打桩时相对应的s，代入上式，即可求得€%^ 的经验值。他们通过大量试验，得出了在给定的桩和桩锤条件下各类土的€%^=f(s) 。据认为，这种由经验数据得出的公式误差小。此外，有人将动力打桩公式与现代的测试技术结合起来，直接测得打桩时桩顶所受的撞击能量，从而使动力打桩公式中的待定参数减少，同时也减少了人为确定参数带来的误差，提高了现有动力打桩公式的可靠性。但是动力打桩公式在机理方面仍显粗糙，原始假定为两物体碰撞的前提、动弹性变形的简单假设以及动静承载力之间简单的系数修正使得这一方法仍难以得到广大工程人员的认可。
4锤击贯入法
锤击贯入法是参考国内外己有的一些关于动力试桩方面的经验，并结合我国国情而研制的一种简便易行的快速测定单桩承载能力的方法，由四川建筑科学研究所与建设部科学研究院地基所共同开发。其主要原理是利用通过不同落高的重锤，由小增大，对桩顶施加瞬时锤击力 Pd，使桩产生贯入度，通过安装在锤上的力传感器，测得每次撞击时的锤击力，然后根据实测的 Pd 和相应的累计贯入度曲线与同一桩的静荷载试验曲线之间的相似性，通过桩的静、动对比试验结果的相关分析，求出桩的竖向静极限承载力，即有：
Pu=Cu·Fu
式中：Pu 、Fu 分别为静极限荷载和动极限荷载；Cu 为比例系数，与桩型和土质条件等有关，根据已有的动静对比试验资料确定。
锤击贯入法所得的试验曲线与静载荷试验曲线很相似，但要得到完整的 F（t）max·∑e曲线并不容易，常常在没有打出曲线的陡降段或所需的贯入度增量而已经把桩头打坏或锤击力超过力传感器的额定量程；另外，由于遇到负贯入度、 F（t）max值忽大忽小以及锤击偏心等等原因，都难以在现场获得正常的动测曲线。该方法主要用于中小型桩(直径不超过0.4m，桩长不超过15m)承载力的测定。且对于比例系数cu的物理意义及其影响因素和确定方法，仍有待于进一步深入研究。
5波动方程法
波动方程法即为史密斯于1960年所提出的方法，在"打桩分析的波动方程法"这一著名的论文中，他对锤-桩-土体系提出了用一系列质量块、弹簧和阻尼器组成的离散化计算模型，以锤心初速度作为边界条件，然后利用差分方程编程计算，求出了精确的数值解。这一方法以一维波动方程为基础，将桩土体系简化为分离单元模式，用计算机程序在给定的锤、垫、桩、土的参数变化范围内通过程序的参数分析功能迅速绘制出多组理论承载曲线，即以纵坐标为不同的设定桩周土总静阻力值，横坐标为用假定参数计算所得的打入阻力(每击贯入度的倒数)。每组曲线的某些参数(视要求而定)为设定值，其余为变量相应便形成一组曲线，确定承载力时桩的最终贯入度及锤的落高为实测，其余参数全凭经验取用，因此从各组曲线中选出相应的承载曲线便可由打入阻力反查总静阻力，如有动静对比试验数据则更可作相应修正。
波动方程法的缺点在于其土参数的选取全凭经验而定，与基本土性缺乏关联，这对进一步了解桩土性状是不利的。然而对某一地区的固定施工场地有一定适用性，也较为方便，因为在对土质、锤的效率、垫层耗能状况比较熟悉的情况下，易于掌握，其更多的用途是对大型打桩工程进行沉桩能力分析与预测。
6 Case法
Case法动测基桩承载力是由1964年凯斯工业学院在俄亥俄州交通部的资助下，由高勃尔等人领导的科研小组进行研制开发出来的。这一方法在桩顶1.5~2.0倍桩径处的桩两侧对称安装应变式力传感器和加速度计，量测锤击时桩身受力和运动速度(由加速度积分得到)的时域波形，通过对实测的速度波曲线或力波曲线作为边界条件进行计算，以一套"行波理论"作为基础进行推导，在作了诸多的简化假设后，得到了形式极为简单明了的计算公式，并由大量的实测数据统计得出了相应的推荐参数，从而得到单桩竖向静极限承载力。
7结语
随着桩基础应用领域的扩展，机械设备和施工技术不断得到改进与发展，产生了各种新桩型和新工法，为桩在复杂地质条件和环境条件下的应用注入了勃勃生机。现在，桩基础己成为高层建筑、大型桥梁、深水码头和海上石油平台甚至核电站等工程中采用的主要基础形式，而且随着工程的需要，人们在桩的施工技术、桩型的开发应用和设计理论方面又不断研究探索，使桩基技术得到蓬勃发展。
参考文献：
[l] 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
[2] 许枚在，刘兴满. 桩的动测新技术[M]. 北京:中国建筑工业出版社，1989
作者简介：蒋夏（1971-），汉族，重庆市人，现主要从事地基检测方面的工作。