乌兰察布桩尖检测方法

㈠ 桩基动态无损检测法

随着高层建筑、大型工程的蓬勃兴起，在地基工程中，桩基础被广泛地使用。桩基具有防震、抗震、承载力高、沉降量小且均匀等特点。由于桩基是建筑物的持力基础，桩基的质量对建筑物的稳定性影响很大，在混凝土灌注施工过程中，常常会造成部分桩出现断裂、缩颈、扩颈、混凝土离析和蜂窝等现象，如不及时发现和处理将是建筑物的长期隐患。

传统检测桩基完整是采用钻探取心法测定桩基承载力，采用静载荷压桩试验。这些方法虽直观，但均存在设备笨重、成本高、工期长、检测数量少、随机性大等缺陷。而且，1%的验桩率远远不能评价全部桩基质量。

动态无损检测法具有省时、省力、经济、简便、无损、可靠等优点。

一、桩的动测技术的发展与应用近况

1.桩的动测技术在国外的发展和应用

近十年来，国外在桩动测技术方面有两件事值得我们关注：一是对国外广泛应用的波动方程法测桩的承载力进行了考核；二是国外出现了另一种新的动测桩承载力的方法，叫做静动法，并且很快得到了认可和应用。

1992年在荷兰海牙召开的第四届国际应力波理论在桩基中应用的会议期间，对国外广泛应用测桩承载力的波动方程法进行了考试，共有国际上有名的10家单位参加。试桩长为11.5m，截面为0.25 m×0.25 m，参加测试单位绝大多数都采用CAPWAP的程序和PDA仪器，但是测试结果很不理想，除了一家的结果（图2-4-1曲线B）与静载试验结果（图2-4-1曲线A）较接近外，其他结果均与静载试验结果相差甚远，其中最低破坏荷载为90kN，最高为510kN，而静载试验的破坏荷载为340kN。

由此可见，即使采用相同的仪器、相同的程序、相同的方法，由于测试人员的素质和经验不同，也会得到不同的承载力结果，这是值得我们引以为戒的。

为了搞清CAPWAP法和PDA仪器的实际应用效果，美国联邦高速公路管理局（FHWA）委托麻省理工学院的佩柯斯基（S.G.Paikowsky）教授进行调查，后者搜集了206根桩的动静对比试验，结果如图2-4-2所示。该图的横坐标为贯入1英寸所需的锤击数；纵坐标表示静荷载试验结果与用CAPWAP实测结果之比值。由图示结果来看，多数情况下CAPWAP所提供的桩承载力比静载的结果要小，但也有偏大的情况。在分析桩打入性能和桩承载力时，国外采用的软件有多种，但较为广泛应用的除CAPWAP程序外，还有WEAP程序和TNOWAVE程序等，但其存在的问题大致与CAPWAP程序相同。

图2-4-1 测桩承载力对比结果图

图2-4-2 动静对比试验结果图

2.桩的动测技术在国内的发展和应用

桩的动测技术在我国的推广和应用，经历了一段不平凡而且颇有特色的道路。1989年第一次在北京召开的“全国桩基动测学术交流会”，开始将桩的动测技术推广应用于工程实践。1995年10月正式颁布了我国行业标准《基桩低应变动力检测规程》（JGJ／T93-95），使我国小应变动测法进入了实用推广阶段，我国的“基桩高应变动力检测规程”（JGJ106-97）也于1997年正式颁布。总之，动力测桩的技术在我国的工程建设中已经得到愈来愈广泛的应用。

由于动测技术的发展，许多有关桩动测的学术争议也随之消失。例如，用小应变激振方法能否测定桩的完整性的问题，随着大量的工程实践已经得到了解决。目前，全国几乎所有动测桩单位均采用小应变激振方法来检验桩的完整性。至于用小应变激振方法来检测桩的承载力问题，虽然有些人尚不能接受，但全国已有90多家单位通过了国家建筑工程质量监督检验中心组织的考试，获得了建设部颁发的资质证书，允许在桩基工程中应用。尽管有些单位在掌握和应用这些新技术方面还不尽人意，但至少说明了这些技术所具有的优越性和强大的生命力。

此外，我国许多学者和研究人员近年来在桩的动测方面也进行了大量研究开发工作，有些单位还研制了新的仪器和设备，已经在桩基工程中得到应用的几种动测方法，现在也在进一步改进中。

尽管我国在动测桩的应用和研究开发方面取得了很大的成绩，并且在某些方面结合我国国情还有所创新，但也要看到我们在实践中还存在着许多问题，它们是：①有些方法实施效果不尽人意，需要改进；②某些测试仪器质量不高，不能满足测试要求；③有的测试单位因经济利益驱动，接受了某种动测方法本应限制使用的测试任务；④测试人员缺乏应有的经验或素质不高，造成测试结果不佳或误判。总之，我们应清醒地看到，桩的动测新技术还将不断地发展，各种动测方法必须以传统的静载试验作为依托，而不是相互排斥。

二、桩基的类型

目前，我国采用的桩基主要有沉管灌注桩、钻孔灌注桩、钻扩灌注桩、冲孔灌注桩、挖孔灌注桩、爆扩灌注桩、钢筋混凝土预制桩、钢桩、旋喷桩、振动碎石桩、振动挤密砂桩等类型。

桩基按受力分类可分为摩擦桩、端承桩、扩底墩型桩。摩擦桩以桩周土的摩擦力为主，桩尖支承力为辅。端承桩的桩底坐落在坚硬的基岩上，它以桩底基岩的反向支承力为主，以桩周摩擦力为辅。扩底墩型桩要求扩大桩底部的接触面积提高支承力。

三、桩基无损检测方法

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最广泛。

1.瞬态动测法（锤击法）

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连接的弹性杆，如图2-4-3。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。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。

图2-4-3 一维弹性杆模型

（1）反射波法

a.基本原理及波形特征

反射波法的现场测试工作如图2-4-4所示。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，如图2-4-5所示。

其反射系数为

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式中：A₁、A₂为桩身截面积；ρ₁、ρ₂为介质密度；v₁、v₂为波速；R表示反射波与入射波的振幅比。这里是以广义的波阻抗Aρv替代波阻抗ρv，它取决于波阻抗的差异和截面积的变化，反射波旅行时与平均速度及波阻抗界面的深度l有关。然后利用拾震器接收初始信号，桩身缺陷和桩底产生的反射波信号，通过仪器进行处理和分析，结合地质资料对桩的完整性和混凝土的质量作出评价。

b.桩基完整性的分析与判别

完整桩 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2-4-6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2-4-7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

图2-4-4 小扰动应变力波反射法示意图

图2-4-5 应变波的反射与透射

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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。

缺陷桩 当桩间存在缺陷，如断裂、夹层、空洞、缩颈或扩颈时，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。如图2-4-8 示，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2-4-9 表示在l₁处桩产生扩颈，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颈和桩底位置。

图2-4-6 桩身完好

图2-4-7 完好桩实测波形

图2-4-8

图2-4-9

根据桩弹性波速度评价桩的质量 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，其波的传播速度则大，松散的桩身，其波速则小。

对动测桩身质量分类评价，是根据不同工程和不同类型的桩基检测和静荷载资料对比，可从两个方向分类评价——桩身完整性和混凝土质量：①桩身完整性包括完好桩、微缩扩颈、严重缩颈、大面积离析、断桩等可以根据动测波型特征判断；②混凝土质量则可以根据动测桩的波速进行评价。对灌注桩采用下表2-4-1所列波速进行分类判别。

表2-4-1

（2）桩基承载力推算原理

摩擦桩承载力的计算原理

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予振动，形成复杂的桩—土振动体系，其装置见图2-4-10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2-4-10 频率法检测装置示意图

图2-4-11 桩—土体系示意图

计算单桩抗压刚度 在桩—土体系振动的曲线上求出振动周期 T_z，计算出自振频率f_z，如图2-4-11所示。根据单自由度的质量—弹簧体系，其质量和刚度同频率关系：ω，单桩抗压刚度为

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式中：λ是动力修正系数，可取λ=2.365；g是重力加速度为9.81（m/s²）。

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式中：（梨形土体扩散半径）；A———桩的横截面积（m²）；L₀———桩的全长（m）；L———桩的入土深度（m）；r₁———桩的砼容重（kN/m³）；r₂及φ———分别为桩的下段范围内，土的容重（kN/m³）及内摩擦角。

计算单桩临界荷载 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：

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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。

计算单桩允许承载力（P_a）对粗长桩，特别是当桩尖以下土质远较桩侧土强时，则

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对中小桩，特别是当桩尖以下土质较桩侧土弱时，则

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式中k为安全系数，一般取2.0。

2.稳态振动法（机械阻抗法）

（1）方法原理

将桩视为一维弹性体，当其受纵向稳态振动时，给定不同的边界条件，既可求得桩的动力反映，该反映包含了材料的有关信息。研究桩的动力反映曲线可判定桩的质量和桩基的承载力。

（2）测试系统

桩的稳态激振测试系统如图2-4-13所示。超低频信号发生器输出频率5Hz～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）。在桩顶和激振器之间有力传感器，它可知激振力的大小，桩顶拾振器接收桩的振动信号，经测振放大器与IBMPC/XT机相连，可进行计算并打印出成果图件。

图2-4-12 桩基的导纳反应曲线

（3）测量信息的利用及判别桩质量的依据如果使用一定能量在桩顶进行激振，其激振力为F（ω），则桩身内产生应力波，并沿桩身向下传播，在任何一个密度不均匀的界面上则有一部分能量反射回到桩顶，这时在桩顶用拾震器可直接测量到桩基系统的速度反应U（ω），则速度导纳为：

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它决定于桩基系统的质量，阻尼系数和桩基的抗压刚度。以频率f为横坐标，以速度导纳绝对值为纵坐标的导纳反应曲线，如图2 4 12 所示。桩—土体系不同，导纳反应曲线也有差别，速度导纳曲线是判别桩基质量的重要依据。

a.桩身砼的波速v_c

由波动理论可知：

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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。

图2-4-13 稳态激振测试系统

b.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，还可以求出特征导纳，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公式为

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式中：ρ_c是桩基质量密度；A_c为桩的截面积。

实测特征导纳表示为

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式中：ρ_max和Q_min是速度导纳的最大值与最小值，由图2-4-13中读出。

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（局部有缩颈）。若N_m随频率增高而变小，表示桩径上大下小，也为缩颈桩。若N_m＜N，一般为扩颈桩。

c.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

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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。

（4）不同类型模型桩的导纳谱曲线特征

a.完整桩

幅频曲线的低频段与理论导纳谱曲线相近似，利用相频曲线的零相位点可准确地找出谐振峰，谐振幅间隔均匀、整齐，平均频差为1450Hz，按公式v_c=2×L×Δf，算得波速4350m/s，属完整正常波速。如图2-4-14所示。

b.全断桩

图2-4-14 完整模型桩导纳谱曲线

图2-4-15是全断裂模型的导纳谱曲线，特点是反映全断面的谐振峰明显，在相频曲线上有对应的零相位点，这是因为应力波在桩身遇到全断面时，绝大部分能量被反射到桩顶，桩底反射效应不明显。根据所得频差可计算断裂位置。测得Δf=207.5Hz，算得桩身断裂深度I=8.6～9.6m，也与实际断裂位置9.0m吻合。

图2-4-15 断裂模型桩导纳谱曲线

（5）桩基完整性分析与判别

1）通过相频曲线上的零相位点，在幅频曲线上确定谐振峰之间的频差Δf。对于完整桩，幅频曲线上的各峰分布大致均匀、整齐，用Δf计算的桩身内应力波传播的速度v′_c接近于正常混凝土的波速v_c。如果计算的桩身波速v′_c小于正常值的下限，表明桩身混凝土质量较差。如果v′_c大于正常值的上限，说明桩身中有明显的异常存在，如果桩身出现断裂，缩颈或扩颈，应力波在这些异常处的反射效应，使测得频差增大。如果谐振峰很多，且有类似调制波的波形，即所谓大峰之间夹小峰时，通常，小峰之间的频差反映桩底效应，由式v′_c=2L×Δf计算的值接近正常值，大峰之间的频差则反映桩身异常处的反射效应。

2）异常的位置。按公式L=×Δf计算，此时v_c可选用已判明为完整桩的计算值，或取多根完整桩的平均值，取属于异常效应的频差。

总之，判别桩基质量的好坏要综合利用导纳谱的特征，桩基内波的传播速度，谐振峰之间的频差，桩基的动抗压刚度和特征导纳值等因素进行分析，有可能对桩的砼质量、断桩、缩颈或扩颈位置及大小作出判断，可以计算桩的承载力。

3.超声波检测法

（1）原理与适用条件

混凝土亦名砼，国内外有关砼声学特征的研究成果为工程界利用超声波检测灌注桩的质量展示了良好的前景。首先是利用砼的声参数在桩中的分布，推断异常的位置和几何形态等。另外，在一定的条件下，还可以建立砼的纵波速度v_P与其单轴抗压强度P_z之间的关系曲线。但是，砼的不同龄期、不同水灰比、钢筋配比、骨料的品种、粒径等因素都能对声速产生不同程度的影响。有时，砼的强度一样，由于骨料的品种不同、用量不同、粒径不同造成纵波速度也不同。特别是不同工区之间原料和工艺上的差异，很难给出统一的v_P—P_z关系曲线。比较稳妥的办法是与静载荷压桩试验结合起来进行，通过对少数桩基的声波探测和力学试验，求得v_P—P_z关系曲线，以此来作为该工区声波法测砼的依据。这里主要介绍利用实测桩中声参数的分布来解析异常位置和几何形态的方法。

（2）设备与检测方法

设备包括发射探头、接收探头和声波测量仪。对探头的要求是：发射功率较大，接收灵敏度较高，指向角合适，有较宽的频带，谐振频率为20～50kHz。其中，发射探头的机械品质因数要高，以便获得较高的发射效率和较高的信噪比；接收探头的机械品质因素则希望低一些，这样在换能过程中不致引起波形严重畸变，并且有较宽的接收频带。使用便携式计算机可直接进行记录、计算和判断异常，检测方法如下。

1）在灌注混凝土之前，随钢筋笼下二至四根镀锌铁导管（砼桩直径小于800mm时，下二根；大于800mm时，下三根或四根）。分别固定在钢筋骨架上，位置如图2-4-16所示，上图为俯视图。要求桩体内的两根铁导管必须平行，距离误差小于5%。导管的底部封死，接头处内壁保持光滑，上部用木塞封住，防止导管内掉入杂物。

2）检测时，通常是使用岩石声波参数测定仪，按单发双收的工作方式测砼桩的声参数，即在一根导管内下一个发射探头，在另一根导管内下一对接收探头，管中注满水作耦合介质。整个检测的方框图如图2-4-17所示。全面粗测是将待测桩先按较稀的点距H，例如50～80cm，整体测一遍。主要使用参数为声速和首波振幅，检测过程中应注意等振幅读声波走时t，等增益读首波振幅。在异常附近细测时，点距可减小到10～15cm。

（3）数据处理与解释方法

a.异常的判断标准

制定异常的判断标准是声波检测法的重要一环，通常有两种做法。一是根据实测资料（包括砼小样的资料）制定判断异常的标准；二是根据概率统计原理制定判断异常的标准。后一种做法比较科学，但在工程实践中发现，如不剔除或少剔除可疑数据都会漏掉异常点。刘渝等人提出的一种做法是在处理数据时，先统计数据的频率分布，然后参考已有的声波资料，剔除不合理的数据，人为地使参加统计的数据为正态分布，并依据概率统计的原理制定划分异常界限的临界值，低于此值的数据即为“异常”，可判断该处内部有缺陷。

图2-4-16 砼桩检测示意图

图2-4-17 砼桩检测方框图

为防止两根预埋管之间的距离变化引起假异常，引入距离判据，其表达式为

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图2-4-18为判断异常的电算程序框图。框图中的N为测点数，P为某点声速出现的概率，若N·P＜1，则说明这个测点的声速（通常为低速）在正常情况下不应出现，其声波传播路径上可能有缺陷。参数K_a由单点声速v_pi、所有测点声速平均值以及速度均方差σ等参数求出，也可由概率P查正态分布概率表求出。

b.缺陷的详查方法

在检测现场，用计算机处理数据，划分出异常带（或点）之后，可在包括异常带的一定深度内加密点距细测，使用方法主要有交会法和视速度——代数重构法。

交会法是将置于测量导管中的发射和接收换能器以较小的点距，如10～20cm，按“水平同步”方式及“斜同步”方式依次对异常带测量。处理资料时，将每条射线的声速平均值（射线行程除以首波到时）或者波振幅比标注在声波射线图上，如图2-4-19所示，用来评价缺陷的性质和存在的大致范围。

由该图可以看出，在标高为-5.2m附近，有一低速异常，因为穿过这一区间的三条射线速度（3.67，3.4，3.83）均较低，该处纵波速度v_P，应取三条射线速度的算术平均值3.6（km／s）。这种作图交会法简单直观，但却有一定的局限性，因为这些射线在桩内并不都是近似直线传播的，有时也会由于绕射、折射干扰而造成较大的解释误差。

关于视速度———代数重构法，其实就是层析成像技术中的透射层析方法，最早源于医学中的 X射线层析成像技术。这里给出两个图示计算结果。图2-4-20 的①是为使用代数重构法而将声波透视空间离散化，图中分成十八个网格，虚线表示声波射线的路径；②测定对象是一根直径为400 mm，长5 m且在3.2 m深度上充填有炉灰渣的砼桩，图中所示为对2.8 m至3.8 m一段用视速度———代数重构法细测的解释成果。由图中的等值线很容易看出炉灰渣的含量及分布情况；③是另一砼桩的视速度———代数重构法细测的解释结果。在-2.4 m处有一水平层状异常，应推断为断柱（已知是炉灰渣）。

图2-4-18 电算程序框图

图2-4-19 声波射线图

图2-4-20 透射层析方法示意图

c.基桩质量的总体评价

评价混凝土灌注桩质量和力学性质的参数有：纵波平均速度v-_P、动弹性模量E_d、准抗压强度P_m以及声速v_pi的离散系数和出现频率等。表2-4-2 为刘渝等根据工程实践，参考技术文献及规范要求，提出的混凝土质量等级的声参量指标，可供参考。

使用岩石声波参数测定仪器在现场只能取得纵波速度、首波幅值和声波信号波形。

计算动弹性模量还需要横波速度和密度等参数，这两个参数可通过对砼小样的测试取得。准抗压强度P_m可以用下述两种方法来求取，一是根据纵波速度在v_P-P_z曲线上找对应的P_z值作为P_m；二是通过公式（2.4.15）计算：

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式中：K为调整系统，根据基桩有无缺陷，缺陷的性质及大小、数据的观测质量等因素确定；v_Pr为砼小样的纵波速度；P_r为砼小样的单轴抗压强度。

利用声波检测法的粗测、细测和砼小样的测试参数，参考表2-4-3的标准，可对混凝土基桩质量作出总体评价。

表2-4-2 混凝土质量等级的声参量指标

表2-4-3

㈡ 混凝土灌注桩验收规范

强制性标准条文：工程桩应进行承载力检验。《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002第5.1.5条，工程桩应进行单桩承载力和桩身完整性抽样检测《建筑基桩检验技术规范》JGJ106-2003第3.1.1条。

施工完成后的工程桩应进行竖向承载力检验《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第10.1.8条。

（一）承载力检验

规范要求进行竖向抗压承载力静载试验方法进行验收检测的有设计等级为甲级，或地质条件复杂、成桩质量可靠性低的灌注桩，对吨位大、受场地限制无法进行静载试验的大直径桩，《建筑基桩检测技术规范》在对该规范第3.3.7条作了说明。

要体现“各种方法合理搭配，优势互补”的原则，如深层平板载荷试验、岩基载荷试验、终孔后混凝土灌注前的桩端持力层鉴别、钻芯法沉渣厚度测定、桩端持力层钻芯鉴别等。

端承桩承载力的检验实际上就是检验桩端持力层地基抵抗通过桩身传递的上部荷载能力的检验（在桩本身质量符合要求的前提下），因此，我们对桩基承载力验收检测的监督中，当预见到无法进行静载试验时应重点抓住灌注砼前对桩端持力层的鉴别。

当工程出现异常和特殊情况时，如持力层鉴别可信度低、地质条件复杂多变、成桩质量不可靠等，就不能单靠一种鉴别方式，必要时可进行静载确定。承载力检验应在桩身完整性检验之后进行。

（二）桩身完整性检验

桩身完整性检测规范规定了钻芯法、低应变法、高应变法、声波透射法四种方法检测，《建筑基桩检测技术规范》第3.1.3条规定：桩身完整性检测宜采用两种或多种合适的检测方法进行。

该规范第3.3.4条注：对端承型大直径灌注桩，应在上述两款规定（设计等级为甲级或地质条件复杂，成桩质量可靠性较低）的抽检桩数范围内，选用钻芯法或声波透射法对部分受检桩进行桩身完整性检测。

对桩身完整性检测的四种方法都有局限性，如低应变法技术困难大、钻芯法仅“一孔之见”、声波透射法无随机性，因此有必要选用两种方法搭配互补，钻芯法、声波透射法适合于大直径桩的检测，采用与低应变法检测相互补充或验证，可提高完整性检测的可靠性。

因此，在我们的监督中如有甲级设计、工程地下水、污泥、流沙严重影响桩身砼质量等情况时，应要求采用低应变的钻芯法、声波透射法两种以上方法检测桩身完整性。

(2)乌兰察布桩尖检测方法扩展阅读：

施工中安全与文明现场的监控

1、严格遵照国家“安全导则”和“安全生产管理条例”进行施工。

2、做好安全宣传与教育工作，贯彻“安全第一、预防为主”的方针，做好开工前先进行安全教育、培训工作，提高施工人员安全意识，认真落实“谁施工谁负责”的原则。

3、监督检查施工单位建立健全安全生产责任制，落实安全生产管理人员，并要求跟班作业，负责施工阶段的安全生产工作。

4、做好用电安全工作。生产动力用线做到无破损，接头牢固、安全，并应架空，防止漏电伤人。

5、督促施工方对机械设备经常维修保养，并按期检测，保证正常运转，不准带病作业。

6、使用吊机、挖机，吊臂旋转范围内严禁站人，并应有专人指挥。

7、进入施工现场必须佩戴安全帽，不戴安全帽不准进入施工现场。⒏成桩后，桩头空洞应及时盖实或回填，防止伤人事故，危险处要设护栏和安放警示牌。

8、材料堆放应有序，应按规格、品种分类堆放，应立牌指示，不得混放。

9、生活垃圾要集中堆放处理，督促施工单位做好社会治安，谨防盗窃，预防火灾，做到文明现场。

10、施工人员严禁进入桩孔内违章作业。

㈢ 预应力混凝土管桩施工前怎样对桩身混凝土强度进行检验用什么方法

咨询记录 · 回答于2021-05-17

㈣ 桩基础的检测方法与验收

一、施工前的质量验收

钢筋、水泥、混凝土配合比验收

二、施工过程中质量验收

（一）沉桩的质量控制及检验

打（沉）桩的质量控制

桩端位于一般土层时，以控制桩端设计标高为主，贯入度作参考。

桩端达到坚硬、硬塑的黏性土等，以贯入度控制为主，桩端标高作参考。

贯入度已达到，桩端标高未达到时，继续锤击3阵，按每阵10击的贯入度不大于设计规定的数值为准。

振动法沉桩，以最后3次振动（加压），每次10 min或 5 min，测出每分钟的平均贯入度，以不大于设计规定的数值为合格。

（二）打（沉）桩验收要求

桩位偏差表

对桩承载力的检验：桩的静荷载试验根数≥总桩数的1％，且≥3根；只有50根时， ≥2根。

桩身质量检验：高、低应变， ≥桩总数的15％，且每个承台不少于1根。

预制桩的检查，钢筋笼的检查。

施工中桩的垂直度、沉桩情况、桩顶完整状况、桩顶质量进行检查。

电焊接柱，抽10％作焊缝探伤检查。

（二）灌注桩质量要求及验收

平面位置和垂直度的要求；桩顶标高至少要比实际标高高出0.5m。

沉渣厚度要求：

试块要求：

桩静载试验的根数要求：

桩身质量的检验及数量要求；

对原材料的检验

三、桩的质量检验

（一）检测内容：

桩基础施工完后，应对基桩的承载力和桩身完整性进行检测与评价

1.桩身完整性 2.桩身缺陷 3.桩的强度（桩的承载力，桩身混凝土强度。

（二）检测方法：

1.破损试验

（1）静载试验 static loading test

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。

（2）钻芯法 core drilling method

钻机钻取芯样检测桩长、桩身缺陷、桩底沉渣厚度以及桩身混凝土的强度、密实性和连续性，判定桩端岩土性状

(4)乌兰察布桩尖检测方法扩展阅读:

1、钻芯检测法：

由于大直钻孔灌注桩的设计荷载一般较大，用静力试桩法有许多困难，所以常用地质钻机在桩身上沿长度方向钻取芯样，通过对芯样的观察和测试确定桩的质量。但这种方法只能反映钻孔范围内的小部分混凝土质量，而且设备庞大、费工费时、价格昂贵，不宜作为大面积检测方法，而只能用于抽样检查，一般抽检总桩量的3～5%，或作为无损检测结果的校核手段。   

2、振动检测法：

它是在桩顶用各种方法施加一个激振力，使桩体及至桩土体系产生振动。或在桩内产生应力波，通过对波动及波动参数的种种分析，以推定桩体混凝土质量及总体承载力的一种方法。这类方法主要有四种，分别为敲击法和锤击法、稳态激振机械阻抗法、瞬态激振机械阻抗法、水电效应法。   

3、超声脉冲检验法：

该法是在检测混凝土缺陷的基础上发展起来的。其方法是在桩的混凝土灌注前沿桩的长度方向平行预埋若干根检测用管道，作为超声检测和接收换能器的通道。检测时探头分别在两个管子中同步移动，沿不同深度逐点测出横断面上超声脉冲穿过混凝土时的各项参数，并按超声测缺原理分析每个断面上混凝土质量。   

4、射线法：

该法是以放射性同位素辐射线在混凝土中的衰减、吸收、散射等现象为基础的一种方法。当射线穿过混凝土时，因混凝土质量不同或因存在缺陷，接收仪所记录的射线强弱发生变化，据此来判断桩的质量

㈤ 什么是钻孔灌注桩的吊脚桩

吊脚桩是指桩底部的混凝土悬空或混进了泥砂形成松软层的桩施工质量事故。为沉管灌注桩施工常见质量问题之一。

产生原因是桩尖活瓣在拔管时未张开，至一定高度时混凝土才落下，不密实有空隙；或者使用的预制混凝土桩尖质量差，强度不足，沉管中边沿被击碎，桩尖挤入管内，拔管时冲击、振动不够，未被压出，而拔管至一定高度掉落又被卡住。

人工挖孔桩

理论上讲，人工挖孔是最容易控制施工质量的桩型，但实际施工中应保证以下的施工质量：

①桩底积水。桩底积水如果可以人工清除，必须清除、擦干。如果存在地下渗水，人工无法清干，必须采用机械降水，否则极易造成桩底混凝土离析，由于一般的挖孔桩属端承桩，桩底混凝土离析造成的事故很难处理。

②桩身混凝土的灌注。对桩长较短的桩，可采用滑板法灌注，不应采用直接倾倒法。桩长较长的桩，严禁直接倾倒，否则极易造成混凝土离析、混凝土夹气、夹泥；不应采用滑板法，也易造成混凝土离析、混凝土夹气、夹泥；应采用导管法送浆，边送边采用机械振捣。

㈥ 什么是桩基工程检测

【1】桩基工程检测的内容，除了核对桩的位置、尺寸、距离、数量、类型，核查选用的施工机械、置桩能量与场地条件和工程要求，核查桩基持力层的岩土性质、埋深和起伏变化，以及桩尖进入持力层的深度等以外，通常应包括桩基强度、变形和几何受力条件等三个方面，尤以前者为主。
【2】（1）桩基强度桩基强度检验包括桩身结构完整性和桩承载力的检验。桩身结构完整性是指桩是否存在断桩、缩颈、离析、夹泥、孔洞、沉渣过厚等施工缺陷，常采用声波透射法、动测法和钻芯法等检测。桩的承载力检测，最传统而有效的方法是静载荷试验法。尽管该法费时费钱，在工程实践中仍普遍采用。（2）桩基变形桩基变形需通过长期的沉降观测才能获得可靠结果，而且应以群桩在长期荷载作用下的沉降为准。一般工程只要桩身结构完整性和桩承载力满足要求，桩尖已达设计标高，且土层未发生过大隆起，就可以认为已符合设计要求。但重要工程必须进行沉降观测。（3）几何受力条件桩的几何受力条件是指桩位、桩身倾斜度、接头情况、桩顶及桩尖标高等的控制。在软土地区因打桩或基坑开挖造成桩的位移或上浮是经常发生的，通常应以严格的桩基施工工艺操作来控制。必要时应对置桩过程中造成的土体变形、孔隙水压力以及对相邻工程的影响进行观测。

㈦ 灌注桩完工后，需要做哪些检测项目

1、静载试验法

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。

检测时间：受检桩的商品混凝土龄期达到28天或预留同条件养护砼试块达到设计强度 检测数量：规范规定，静载试验检测根数不少于桩总根数的1%，且不少于3根 2、钻芯法用钻机钻取芯样以检测桩长、桩身缺陷、桩底沉渣厚度以及桩身商品混凝土的强度、密 实性和连续性，判定桩端岩土性状的方法。

检测时间：受检桩的商品混凝土龄期达到28天或预留同条件养护砼试块达到设计强度。

检测数量：总桩数的10%且不少于10根。

3、低应变法（小应变）

小应变检测桩身结构完整性的基本原理是：通过在桩顶施加激振信号产生应力波，该应力波沿桩身传播过程中，遇到不连续界面（如蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等缺陷）和桩底面时，将产生反射波，检测分析反射波的传播时间、幅值和波形特征，就能判断桩的完整性。

检测时间：受检桩砼强度至少达到设计强度的70%，且不小于15MPa，一般是砼达7天强度时便可做。 检测数量：总桩数的20%，且单桩和2桩承台下的基桩应全数检测，其它承台下每个承台不少于1根。

4、高应变法（大应变）

大应变检测试桩的基本原理：用重锤冲击桩顶，使桩-土产生足够的相对位移，以充分激发桩周土阻力和桩端支承力，通过安装在桩顶以下桩身两侧的加速度传感器和安装在重锤上的加速度传感器接收桩和锤的应力波信号，应用应力波理论分析处理力和速度时程曲线，从而判定桩的承载力和评价桩身质量完整性。

检测时间：砼达到设计强度时方可做。

检测数量：总桩数的5%且不少于5根。

5、声波透射法。

在预埋声测管之间发射并接收声波，通过实测声波在商品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。

检测时间：受检桩砼强度至少达到设计强度的70%，且不小于15MPa，一般是砼达7天强度时便可做。

拓展资料：

灌注桩是一种就位成孔，灌注混凝土或钢筋混凝土而制成的桩。

常用的有：(1)钻孔灌注桩：用螺旋钻机、潜水钻机等就地成孔灌注混凝土而成桩，施工时无振动、不挤土，但桩的沉降量稍大。螺旋钻机宜用于地下水位以上的粘性土、砂土及人工填土等，钻削下来的土块沿钻杆上的螺旋叶片上升排出孔外，孔径300mm左右，钻孔深度8～12m，根据土质和含水量选择钻杆。

潜水钻机宜用于粘性土、砂土、淤泥和淤泥质土等，尤宜于地下水位较高的土层中成孔。钻孔时为防止坍孔用泥浆护壁。

在粘土中用清水钻进，自造泥浆护壁;在砂土中应注入制备的泥浆钻进。利用泥浆循环排除钻削下的土屑，钻至要求深度后要清孔以排除沉在孔底的土屑，减少桩的沉降量。目前在高层建筑和桥梁等大型工程中推广应用的大直径钻孔灌注桩多用此法施工，桩径多在1m以上，桩底部还可扩孔，单桩承载能力可达数千吨。

(2)沉管灌注桩：用锤击或振动将带有钢筋混凝土桩靴(桩尖)或活瓣式桩靴的钢管沉入土中，然后灌注混凝土同时拔管而成桩。

用锤击沉管、拔管者称锤击灌注桩;用激振器的振动沉管、拔管者称振动灌注桩。此法成桩易发生断桩、缩颈、吊脚桩、桩靴进水和进泥等弊病，施工中注意检查并及时处理。此外，还有用炸药使桩孔底部形成扩大头以增大承载能力的爆扩灌注桩。

灌注桩网络

㈧ 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

㈨ 桩尖焊缝也要做无损探伤检测吗

之前有客户也做过，是桩柱指定点的焊缝无损探伤检测