一、桩基荷载检测的重要性与意义

桩基作为建筑物的重要基础结构，其承载能力直接关系到整个工程的安全性和稳定性。桩基荷载检测的重要性主要体现在以下几个方面：

首先，确保工程安全。据统计，约有 30% 的建筑工程事故与基础工程有关。如果桩基承载力不足，可能会导致建筑物出现沉降、倾斜甚至倒塌等严重后果，对人民生命财产安全造成巨大威胁。例如，在一些地质条件复杂的地区，由于未进行准确的桩基荷载检测，建筑物在使用过程中出现了不均匀沉降，导致墙体开裂、管道破裂等问题，给居民生活带来了极大的不便。

其次，优化工程设计。通过桩基荷载检测，可以获得桩基的实际承载能力，为基础设计提供准确的参数依据。根据检测结果，设计师可以对基础设计方案进行优化，在保证工程安全的前提下，降低工程造价。例如，某大型桥梁工程在设计阶段进行了桩基承载力检测，根据检测结果对桩长和桩径进行了优化调整，节省了大量的建设资金。

Zui后，保障工程质量。桩基荷载检测可以及时发现桩基施工过程中的质量问题，如桩身缺陷、桩底沉渣过厚等，为施工单位提供整改依据，确保工程质量。例如，在某高层建筑工程中，通过低应变反射波法检测发现部分桩身存在裂缝，施工单位及时采取了加固措施，避免了质量事故的发生。

桩基荷载检测对于保障工程质量和安全、优化工程设计具有重要意义。在工程建设中，应高度重视桩基荷载检测工作，严格按照相关标准和规范进行检测，确保检测结果的准确性和可靠性。

二、常见的桩基荷载检测方法

（一）静载荷试验法

静载荷试验是确定桩的极限承载力的一种可靠方法。在试验前，需要做好充分的准备工作。首先，确定试桩的数量和位置，一般在同一条件下的试桩数量不少于总桩数的 1%，且不少于 3 根。然后，清理试桩周围的场地，确保加载设备能够顺利安装。安装加载设备时，要根据试桩的类型和承载力要求选择合适的反力装置，如锚桩横梁反力装置、压重平台反力装置或锚桩压重联合反力装置。分级加载是静载荷试验的关键步骤，每级加载为预估极限荷载的 1/10 - 1/15，第一级可按 2 倍分级荷载加荷。在加载过程中，要密切观测桩的沉降和变形情况，每级加载后间隔 5、10、15min 各测读一次，以后每隔 15min 测读一次，累计 1h 后每隔 30min 测读一次。当桩的沉降达到相对稳定标准，即每一小时的沉降不超过 0.1mm，并连续出现两次时，可加下一级荷载。如果出现某级荷载作用下，桩的沉降量为前一级荷载作用下沉降量的 5 倍；某级荷载作用下，桩的沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的 2 倍，且经 24h 尚未达到相对稳定；已达到锚桩Zui大抗拔力或压重平台的Zui大重量时等情况，即可终止加载。卸载时，每级卸载值为每级加载值的 2 倍，隔 15min 测读一次残余沉降，读两次后，隔 30min 再读一次，全部卸载后隔 3 - 4h 再读一次。Zui后，对试验数据进行整理和分析，绘制荷载 - 沉降曲线，分析曲线形态和特征点，判断桩的承载力和变形性能。依据国家相关标准和规范，当 p - s 曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值；当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的 2 倍时，取极限荷载的一半；当不能按上述两款要求确定时，当压板面积为 0.25 - 0.5m²，可取 s/b =  - 5 所对应的荷载，但其值不应大于Zui大加载量的一半。同一土层参加统计的试验点不应少于 3 点，当试验实测值的极差不超过其平均值的 30% 时，取此平均值作为该土层的地基承载力特征值 fak。

静载荷试验的设备主要包括加载设备、沉降观测设备和数据采集与处理系统。加载设备通常采用油压千斤顶，如 100t 油压千斤顶，额定起重量：100t，Zui低高度≤335㎜，起重高度≥180㎜。沉降观测设备一般采用百分表（精度 ㎜），对于大直径桩应在其 2 个正交直径方向对称安置 4 个位移测试仪表，中等和小直径桩径可安置 2 个或 3 个位移测试仪表。数据采集与处理系统用于实时记录和分析试验数据。

通过静载荷试验得到的荷载 - 沉降曲线可以直观地反映桩的承载力和变形性能。如果曲线呈缓变型，说明桩的承载力较大，且变形较小；如果曲线呈陡降型，说明桩的承载力较小，且变形较大。在分析曲线时，要注意特征点的确定，如比例界限点和极限荷载点。根据这些特征点，可以判断桩的承载力是否满足设计要求，并为工程设计提供准确的参数依据。

（二）动力触探法

动力触探法是一种快速、简便的桩基荷载检测方法。利用重锤自由落体将探头贯入土中，根据探头贯入土中的难易程度判别土的性质。根据锤重、落距、探头或贯入器的不同，动力触探分为轻型、重型和超重型动力触探。轻型动力触探适用于一般粘性土，锤重 10kg，落距 500mm，探头直径 40mm，锥角 60°，贯入 30cm 的锤击数 N10；重型动力触探适用于粉土、砂土，包括粉砂、细砂和中砂，锤重 63.5kg，落距 760mm，探头直径 74mm，锥角 60°，贯入 10cm 的锤击数 N63.5；超重型动力触探适用于粗砂、砾砂，以及圆砾、卵石等碎石土类，锤重 120kg，落距 1000mm，探头直径 74mm，锥角 60°，贯入 10cm 的锤击数 N120。

动力触探的设备主要包括探头、触探锤、触探杆和记录仪。探头是贯入土中的部分，根据不同的类型有不同的形状和尺寸。触探锤用于提供冲击力，使探头贯入土中。触探杆用于连接探头和触探锤，并传递冲击力。记录仪用于记录锤击数和贯入深度等数据。

通过动力触探得到的锤击数与贯入深度的关系曲线可以评价土的工程性质。一般来说，锤击数越大，说明土的密实度越高，承载力越大。与其他检测方法相比，动力触探法具有快速、简便、成本低等优点，但也存在一定的局限性，如只能反映土的局部性质，不能全面评价桩的承载力等。因此，在实际应用中，需要结合其他检测方法进行综合分析。

（三）声波透射法

声波透射法是一种无损检测方法，通过在桩身预埋声测管，注入清水作为耦合剂，发射超声波脉冲，测量声学参数变化判断桩身混凝土的完整性、均匀性和强度等级。在检测过程中，首先将发射、接收声波换能器分别置于两根声测管中，由超声检测仪发出一系列周期性超声脉冲，该脉冲穿过待测的桩身混凝土，由检测仪所接收。通过仪器中的测量系统测量出超声脉冲穿过混凝土所用的时间、接收波首波幅值和接收波频谱，存储接收波波形。将反复测量到的桩身各测面上不同深度的这些数据进行处理和分析，即可对桩身各部位存在缺陷与否，以及缺陷的性质、大小作出综合判断。

声波透射法的优点是检测范围广、精度高、无损检测。设备主要包括超声波检测仪、声测管和耦合剂。超声波检测仪是核心设备，用于发射和接收超声波脉冲，并对接收的信号进行处理和分析。声测管是预埋在桩身中的管道，用于引导超声波脉冲的传播。耦合剂一般采用清水，用于保证超声波脉冲在声测管和混凝土之间的良好传播。

声波透射法通过声速判断法、波幅判断法和 PSD 判据法综合分析桩身混凝土的质量和完整性。声速判断法是根据超声波在混凝土中的传播速度来判断混凝土的质量，一般来说，声速越高，混凝土的质量越好。波幅判断法是根据接收波的首波幅值来判断混凝土的质量，首波幅值越大，说明混凝土的质量越好。PSD 判据法是根据接收波的声时 - 深度曲线的斜率变化来判断混凝土的质量，斜率变化越大，说明混凝土的质量越差。通过综合运用这三种方法，可以更准确地判断桩身混凝土的质量和完整性。

（四）自平衡法

自平衡法是一种新型的桩基荷载检测方法，在桩的中下部设置加载装置，将桩分成上下两段，通过液压装置加压使两段桩受到反力，测量上下两端的位移和压力得到桩的承载力。自平衡法的原理是利用桩的侧阻与端阻互为反力，通过加载装置调动土层的性能，并将其表现参数准确记录，通过科学的数据分析，得到土层的真实特性，并得出桩基的安全结论。

自平衡法的设备主要包括加载装置、位移传感器和压力传感器。加载装置一般采用特制的荷载箱，在混凝土浇筑之前和钢筋笼一起埋入桩内相应的位置。位移传感器和压力传感器用于测量桩的上下两端的位移和压力变化。

自平衡法具有许多优势，如装置较简单，不占用场地，不需运入数百吨或数千吨物料，不需构筑笨重的反力架，试桩准备工作省时省力；可同时测得荷载箱上、下部各自承载力，能更好地了解桩的承载特性；多根桩可同时进行测试，提高检测效率等。自平衡法适用于各种类型的桩基检测，尤其在大吨位静载试验、特殊环境下的静载试验等方面具有广泛的应用前景。

三、桩基荷载检测案例分析

（一）全国Zui大吨位桩基荷载试验

北京城市副中心站综合交通枢纽工程是北京市继大兴国际机场后又一大型交通基础设施工程，定位为 “四网融合” 的现代化综合交通枢纽。该工程抗压试验Zui大加载吨位要求达到 7000 吨，检测内容主要包括抗压静载试验、抗拔静载试验、超声波检测、成孔质量检测、桩身内力监测等。检测所采用锚桩联合堆载的方法，其中锚桩法提供 4800 吨，堆载法提供 2200 吨。为满足试验要求，北京市建设工程质量第一检测所自主研发了锚桩反力架装置，架体主梁共 4 根，长 10 米，单根重量达到 16 吨，次梁共 4 根，单根重量达到 13 吨。还特制出八个直径 1 米的锚盘，能应用于不同配筋情况。该工程试验桩共计 18 根，桩径分为 1000mm 和 2400mm，桩长 77.5m。

该试验在行业内居于lingxian地位，其抗压承载力和抗拔承载力加载吨位均居全国首位。此工程完成后，北京市建设工程质量第一检测所的静载试验检测装备可承担北京市目前Zui大吨位的检测任务，为今后检测业务的开展奠定了坚实基础。同时，也为类似大型交通枢纽工程的桩基荷载检测提供了宝贵的经验和技术参考，推动了行业的发展。

（二）其他桩基荷载检测案例

单桩承载力自平衡法试验是一种新的基桩承载力检测方法。其原理是在桩的中下部找到一个平衡点设置加载装置，将桩分成上下两段，通过液压装置给加载装置加压使两段桩受到一对向上和向下的反力。该方法具有装置较简单、不占用场地、可同时测得上下部各自承载力、多根桩可同时测试等优势。以某客专站房工程为例，通过预先在加载装置中安装压力表和位移传感器的方法来得到加载装置的压力和上下两端的位移，根据测试结果分别绘出上段桩和下段桩的荷载～沉降曲线，求得上下两端桩的极限承载力，将上段桩的侧阻力和下段桩极限承载力相加即为单桩承载力。

桩基拉拔承载力检测是用于评估桩基在土体中的抗拉能力的测试方法。一般步骤包括确定测试桩、安装拉拔装置、施加拉拔载荷、监测位移和载荷、达到极限状态后计算承载力。该检测需要合格的工程师或技术人员进行操作和分析，在建筑、桥梁、码头等工程项目中进行，以确保桩基的稳定性和安全性。

基桩承载力检测程序包括确定检测方案、选择检测方法和数量。设计有要求的基桩可采用静载试验或高应变法，一级杆塔结构基础钻芯法检测数量不应少于总桩数的 10% 且不少于 3 根，其它基础钻芯法检测数量不应少于总桩数的 5% 且不少于 3 根。对检测结果不满足设计及规范要求的桩，应分析原因并用原抽检用的检测方法或准确度更高的检测方法加倍扩大抽检。

桩基载荷试验步骤一般为每级荷载加载后维持 1h，按特定时间测读桩顶沉降量，对于Zui后一级荷载，加载后沉降测读办法及稳定标准按慢速荷载法执行；卸载时每级荷载维持 15min，测读时间为特定时刻，卸载至零后应测读稳定的残余沉降量，维持时间为 2h，测读时间也有相应规定。

总结不同案例中的检测方法、步骤和结果，我们可以得到以下对工程实践的启示：在工程建设中，应根据具体情况选择合适的桩基荷载检测方法，严格按照相关标准和规范进行检测操作，确保检测结果的准确性和可靠性。同时，不断创新和发展检测技术，提高检测效率和精度，为工程质量和安全提供有力保障。

四、桩基荷载检测设备介绍

（一）基桩载荷检测设备

一种基桩载荷检测设备主要由液压缸、伸缩管、液筒和检测组件构成。液压缸连接有液压供油组件，为整个设备提供动力。伸缩管包括基筒和插筒，插筒内端固定活塞环，活塞环适配滑动适配基筒内壁，基筒与插筒之间构成密闭的液腔，基筒、插筒分别连接液压缸的两端。液筒具有截面尺寸均匀的腔室，腔室内滑动适配有活塞体，液筒通过管道与基筒、插筒构成密闭的液腔连通。检测组件连接活塞体，用于反馈活塞体的高度变化。

该设备的工作原理是通过滑动插接的基筒、插筒与液压缸同步、同距伸缩。当液压缸工作时，推动基筒和插筒相对运动，液腔内的液体被挤压进入液筒，使液筒内的液面以及活塞体高度发生变化。这种变化可以用于反馈基桩载荷检测的位移量，无需独立设置位移监测器，操作更加便捷、安全。据资料显示，基筒的内腔直径与液筒内径比大于 10:1，这样的设计可以使液筒内的液面变化更加明显，提高位移检测的精度。检测组件包括顶杆、标板、滑杆、丝杠、载板、第一微动开关、感应组件和阀门组件等部分。顶杆固定连接活塞体，顶杆顶部向上竖直延伸固定有标板，标板侧边竖直设置有滑杆，滑杆表面开设刻度标，标板的一端对位刻度标。滑杆的表面套设有橡胶环，增加标板滑动的稳定性。滑杆侧边平行设置有丝杠，标板的上、下方均设置有载板，载板沿着滑杆竖直滑动，载板表面转动安装六角柱，六角柱螺纹连接丝杠，载板的表面安装第一微动开关。标板的侧边设置有感应组件，感应组件包括竖直延伸的封装盒，封装盒内部竖直排列若干第二微动开关，第二微动开关的触控端凸出封装盒的表面，标板的一端通过弹簧弹性滑动有触板，触板指向第二微动开关的触控端，标板表面安装电机，电机的输出轴固定有凸轮，凸轮挤压接触触板，第二微动开关连接有处理器。液筒表面设置有阀门组件，阀门组件包括导管，导管端部螺纹密封有螺纹塞，导管连通液筒，导管表面连接有阀筒，阀筒内通过弹簧弹性滑动有活塞片，阀筒远离导管的一端开设漏口。

（二）便携加固型静力载荷测试仪

成德便携加固型静力载荷测试仪参数包括：产地为山东，加工定制，否为进口产品。其价格根据购买数量有所不同，1 - 4 台为 3.81 万，≥5 台为 3.71 万。该测试仪主要用于检测基桩承载力。

这款测试仪在检测基桩承载力方面具有诸多优势和特点。它采用工程塑料机箱，一体化、防水设计，方便携带。拥有彩色液晶屏显示和触摸屏操作，中文菜单，图表化显示，操作简便直观。采用工业控制主板作为主控，适应各种工地现场的温度、湿度环境。全防水调频式位移传感器，无论风雨均可测试。国家标准、行业标准、地方标准及个性化自定义加卸载方式均适用，全自动测试，可实现自动加载、自动维稳、自动读数、自动判稳。全面自动报警功能，实现沉降量超限、上拔量超限、沉降不均、位移传感器故障、油压系统故障、反力不足、压力不足等多项报警功能，并可根据各种工地情况自定义设定报警警戒值。主机可远程无线控制数控盒，传输距离空旷距离可达 2000m。一台主机可同时进行 12 根桩的测试，节省测试时间。一根桩可同时使用两个数控盒（16 个位移传感器、2 个压力传感器）。数据实时保存且内置锂电池，确保主机交流电意外断电，主机正常工作且数据不丢失。全程黑盒子式测试，确保数据真实性与准确性。每个测试人员可以创建自己的用户名和密码，实现测试数据文件按用户保存，方便查找数据。自动根据测量数据生成报告，也可根据各个单位的报告个性化修改保存报告模板，方便实用，省却后期排版的时间。数控盒自带数码管，不用看主机屏幕也可得知当前位移值与压强值。交直流两种供电方式，直流供电可连续工作半小时。GPS 定位，远程数据、定位信息等实时上传至数据中心。

（三）欧感科技荷载箱

欧感科技荷载箱具有多项性能指标、独特的结构特点和显著的技术优势。其性能指标方面，负载效率不小于 95%，示值重复率不大于 2.5%，打开压力小于 8%，Zui大载荷值为 1.3 额定输出力，2h 耐压稳定性误差小于 4%。荷载箱导流排渣结构中，导流体夹角为 60 +/-5 度。钢筋连贯附件不低于桩身钢筋强度，荷载箱注浆通道不下于 6mm，荷载箱导流体填充物不小于桩身强度。在结构特点上，欧感公司是荷载箱 50% 加载面设计理念的开创者。所谓 50% 加载面，是指设计荷载箱加载面积时，尽量将荷载箱与桩体混凝土的接触截面积控制在 50% 左右。一方面，可以避免因为接触面面积过小，造成荷载箱变面应力过于集中而压碎混凝土；另一方面，可以防止因为接触面面积过大，造成混凝土浇筑时通道过小，而且试验后补浆效果不佳，影响工程桩的使用。自平衡测试过程后，桩体会被荷载箱拉断成两部分，需要通过试验后注浆补强，填充桩体内部的空隙。欧感荷载箱在结构设计上，考虑了在试验后在桩体内部形成连续断面，从而产生通畅的注浆通道，确保工程桩的注浆补强效果。在技术优势方面，荷载箱应在出厂前全程用视频的方式记录试验过程并由第三方测试机构进行检定，出具检定 / 校准证书后方可出厂，各加载单元之间刚性连接，保证加载单元推力同向和同步。中低压加载是自平衡试验中降低风险的基本原则，导流体结构能使桩底沉渣顺利通过荷载箱位置，避免荷载箱在加载时产生虚的位移，而影响试验的结果，甚至造成试验失败。可通过扫描荷载箱唯一的二维码可查询相关项目的参数如：项目名称、桩号、出厂编号、制造商、出厂日期、型号、加载能力、第三方检验证书等，杜绝弄虚作假。荷载箱作为一次性使用的埋入式设备，其加载和卸载均在桩体内部进行，如果出现产品质量问题，将无法修复，并可能对工程质量安全造成严重的责任事故，购买带有产品责任保险的荷载箱能帮您免除后顾之忧。在荷载箱周边预先安装一组钢结构组件，使上下桩体之间形成刚性连接，能有效保障自平衡试桩的抗拔和抗剪切强度，对工程桩的安全使用，有重大意义。这种新型结构的荷载箱，在内部设置了限位腔，确保荷载箱设备可以用作上下桩体的刚性连接，从而有效发挥工程桩的抗压、抗拔和抗剪切作用。

荷载箱在桩基自平衡法检测中起着至关重要的作用。在数据精准性方面，其出色的加载线性性能，保证了试验数据的准确性。通过加载性能率定，确保荷载箱的加载能力不仅仅体现在提供足够的试验推力，还在于其提供试验推力的准确性。在产品可靠性方面，严格的出厂检定流程，包括全程视频记录试验过程并由第三方测试机构检定出具证书，各加载单元之间刚性连接保证推力同向和同步，以及中低压加载降低风险等措施，确保了产品在使用过程中的可靠性。在工程桩安全性方面，独特的结构设计，如 50% 加载面设计理念、导流体结构避免沉渣影响、试验后形成连续断面确保注浆补强效果、带有产品责任保险以及周边安装钢结构组件保障抗拔和抗剪切强度等，为工程桩的安全使用提供了有力保障。

五、桩基荷载检测的实施要点与注意事项

（一）验收检测的受检桩选择条件

施工质量有疑问的桩：在施工过程中，如果发现桩的施工工艺、混凝土浇筑质量等方面存在不确定性，应将其列为受检桩。例如，混凝土浇筑过程中出现过中断、振捣不均匀等情况的桩，可能存在内部缺陷，需要进行检测。

局部地基条件出现异常的桩：当地基中存在溶洞、软弱土层等异常情况时，附近的桩可能受到影响，需要进行检测。例如，在某工程中，发现局部地基存在溶洞，附近的桩在施工后被选为受检桩，通过检测发现部分桩存在桩底沉渣过厚的问题。

承载力验收时选择部分 Ⅲ 类桩：根据桩身完整性分类，Ⅲ 类桩桩身有明显缺陷，对桩身结构承载力有影响。在承载力验收时，应选择部分 Ⅲ 类桩进行检测，以确定其实际承载能力是否满足设计要求。

设计方认为重要的桩：对于一些关键部位的桩，如建筑物的角桩、承受较大荷载的桩等，设计方可能认为其重要性较高，需要进行检测。

施工工艺不同的桩：不同的施工工艺可能会对桩的质量产生影响。例如，采用旋挖成孔工艺和人工挖孔工艺施工的桩，其施工过程和质量控制方法不同，应选择部分桩进行检测。

宜按规定均匀和随机选择：为了保证检测结果的代表性，受检桩应按照相关规定进行均匀和随机选择。一般来说，受检桩的数量不应少于总桩数的一定比例，具体比例根据工程类型和规范要求确定。

（二）验收检测的顺序

验收检测时，宜先进行桩身完整性检测，后进行承载力检测。桩身完整性检测应在基坑开挖后进行。这是因为基坑开挖过程中可能会对桩身造成一定的影响，如桩身倾斜、断裂等。在基坑开挖后进行桩身完整性检测，可以及时发现这些问题，并采取相应的措施进行处理。如果先进行承载力检测，可能会因为桩身完整性问题导致检测结果不准确，甚至可能对检测设备和人员造成安全隐患。

（三）桩身完整性分类

Ⅰ 类桩：桩身完整。这类桩的混凝土质量良好，无明显缺陷，能够正常发挥桩身结构承载力。

Ⅱ 类桩：桩身有轻微缺陷，不会影响桩身结构承载力的正常发挥。例如，桩身存在少量蜂窝、麻面等缺陷，但不影响桩的整体强度和承载能力。

Ⅲ 类桩：桩身有明显缺陷，对桩身结构承载力有影响。如桩身存在较大范围的蜂窝、夹泥、裂缝等缺陷，可能会降低桩的承载能力。

Ⅳ 类桩：桩身存在严重缺陷。这类桩的缺陷严重影响了桩的承载能力，可能需要进行加固或重新施工。

（四）单桩竖向抗压、抗拔承载力特征值的取值方法

单桩竖向抗压承载力特征值应按单桩竖向抗压极限承载力的 50% 取值。例如，某桩的竖向抗压极限承载力为 1000kN，则其竖向抗压承载力特征值为 500kN。

单桩竖向抗拔承载力特征值应按单桩竖向抗拔极限承载力 50% 取值。同样，若某桩的竖向抗拔极限承载力为 800kN，则其竖向抗拔承载力特征值为 400kN。

（五）选用钻芯法时的钻孔数量及位置要求

桩径小于 1.2m 的桩可为 1 - 2 个孔：对于桩径较小的桩，钻孔数量可以适当减少。例如，桩径为 1m 的桩，可选择 1 个或 2 个钻孔进行检测。钻孔位置应在距桩中心（0.15 - 0.25）D 范围内均匀对称布置，以保证检测结果的准确性。

桩径为 1.2 - 1.6m 的桩宜为 2 个孔：当桩径在 1.2 - 1.6m 之间时，一般选择 2 个钻孔进行检测。钻孔位置同样应在距桩中心（0.15 - 0.25）D 范围内均匀对称布置。

桩径大于 1.6m 的桩宜为 3 个孔：对于大直径桩，为了更全面地了解桩的质量情况，应选择 3 个钻孔进行检测。钻孔位置也应在距桩中心（0.15 - 0.25）D 范围内均匀对称布置。

在进行桩基荷载检测时，应严格按照相关规范和标准进行操作，确保检测结果的准确性和可靠性。同时，应根据工程的实际情况，选择合适的检测方法和设备，提高检测效率和质量。