廣州市荔灣區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督檢測室

摘要：本文闡述了鉆芯法在檢測過程中需要注意的事項，結(jié)合工程實踐闡述它與無損檢測法相比的優(yōu)缺點，在對復(fù)雜地質(zhì)條件下的樁基和問題樁檢測中互為補充，能更準(zhǔn)確地揭露樁基所存在的缺陷，避免采用低應(yīng)變法技術(shù)及聲波法檢測技術(shù)時，由于樁基工程隱蔽性這一特點帶來的誤判，減少工程隱患。

關(guān)鍵詞：鉆芯法；低應(yīng)變法；聲波透射法；局限性

1、引言

鉆芯法是采用巖芯鉆探技術(shù)和施工工藝，在樁身上沿長度方向鉆取混凝土芯樣及樁端巖土芯樣，通過觀察和測試，用以評價成樁質(zhì)量的檢測方法，是一種微破損或局部破損檢測方法，具有科學(xué)、直觀、實用等特點，適用于檢測混凝土灌注樁的樁長、樁身混凝土強度、樁身缺陷及其位置、樁底沉渣厚度、判定或鑒別樁底持力層的巖土性狀、判定樁身完整性類別。

預(yù)留混凝土試件強度檢驗方法是現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的混凝土強度驗收方法，現(xiàn)場混凝土的無損檢測方法不能替代該方法。當(dāng)混凝土試件強度評定不合格或?qū)υ嚰拇硇杂袘岩蓵r，可采用鉆芯法推定樁身混凝土的強度，檢測結(jié)果符合設(shè)計要求可按合格驗收。

2、鉆芯檢測過程中需要注意的事項

鉆芯法分為三大類：鋼粒鉆進、硬質(zhì)合金鉆進和金剛石鉆進。鋼粒鉆進與硬質(zhì)合金鉆進因存在芯樣直徑小，易破碎，磨損大或適用于較低硬度巖石等缺點而不適用于基樁鉆芯法檢測。金剛石鉆頭切削刀細、破碎巖石平穩(wěn)、鉆具孔壁間隙小、破碎孔底環(huán)狀面積小，且由于金剛石較硬、研磨性較強，高速鉆進時、芯樣受鉆具磨損時間短，容易獲得比較真實的芯樣，是取得第一手真實資料的好辦法，因此鉆芯法檢測一般采用金剛石鉆進。但在一些特殊情況下應(yīng)采取相應(yīng)的處理措施：①遇松散的混凝土?xí)r，需改用合金鉆“燒結(jié)法”鉆取，必要時應(yīng)回灌水泥漿護壁，待護壁穩(wěn)定后再鉆取下一段芯樣；②為檢測樁底沉渣或虛土厚度，應(yīng)減壓、慢速鉆進，若遇鉆具突降，應(yīng)立即停鉆，及時測量機上余尺，準(zhǔn)確記錄孔深；③當(dāng)持力層為中、微風(fēng)化巖石時，可將樁底0.5m左右的混凝土芯樣、0.5m左右的持力層以及沉渣納入同一回次；④當(dāng)持力層為強風(fēng)化巖層或土層時，鉆至樁底后，立即改用合金鉆頭干鉆、反循環(huán)吸取法等適宜的鉆芯方法和工藝，鉆取沉渣并測定其厚度。

3、鉆芯法檢測與無損檢測的關(guān)系

無損檢測時候發(fā)現(xiàn)信號異常提出的疑問，對此，檢測單位往往建議進行鉆芯法檢測作進一步的判斷，因此，鉆芯法檢測結(jié)果，對樁基的取舍處理是至關(guān)重要。

3.1 鉆芯法檢測與低應(yīng)變法檢測技術(shù)的關(guān)系

鉆芯法和低應(yīng)變法是目前檢測樁身完整性比較常用的兩種方法，各有優(yōu)缺點，鉆芯法和低應(yīng)變法相比存在時間長，費用高等不足，鉆芯法檢測樁的數(shù)量也不宜過多。低應(yīng)變法檢測周期短，可以進行普測，但對檢測人員的技術(shù)要求較高。也正因為鉆芯法具有直觀性，因此如果在低應(yīng)變法檢測基礎(chǔ)上對有疑議的樁采用鉆芯法復(fù)檢驗證，則能做到準(zhǔn)確判斷，也可以積累對比資料，提高低應(yīng)變法的分析能力。對于超長樁的檢測，二者則都有一定的難度。將兩種方法結(jié)果配合使用，可以取長補短，互相驗證，提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

圖1 3-48#樁低應(yīng)變曲線

某樁基工程為嵌巖端承樁，采用旋挖成孔灌注方式施工，樁的設(shè)計長度為6.00m～28.00m，設(shè)計混凝土強度等級為C30，樁端持力層要求為中風(fēng)化巖fr≥6MPa，其中3-48#樁樁徑為1.40m，設(shè)計樁長為10.81m，低應(yīng)變法檢測結(jié)論樁身完整性Ⅲ類，描述為樁底明顯缺陷，根據(jù)低應(yīng)變動測曲線（見圖1），認為樁端有沉渣或者持力層未達到較完整中風(fēng)化巖。

采用鉆芯法對該樁進行驗證檢測發(fā)現(xiàn)1、2號鉆芯孔（見圖2、圖3）

圖2 3-48#樁鉆芯1號孔

圖3 3-48#樁鉆芯2號孔

樁身混凝土部分連續(xù)、完整、膠結(jié)好，但樁底持力層部分1、2號孔均揭露樁底以下約2m范圍內(nèi)為強風(fēng)化巖或較破碎中風(fēng)化巖，本例體現(xiàn)了鉆芯法檢測是低應(yīng)變法檢測判定嵌巖樁樁底明顯缺陷強而有力的補充。經(jīng)過多次對類似低應(yīng)變曲線進行鉆芯法驗證檢測，均與低應(yīng)變判定的一致。

某工程地處舊城區(qū)，該工程地質(zhì)狀況復(fù)雜，廢舊基礎(chǔ)零散藏于地下。該工程樁基礎(chǔ)為嵌巖端承樁，采用鉆孔灌注方式施工，樁的設(shè)計長度為18.00m～40.00m，其中ADK30#樁樁徑為1.00m，設(shè)計樁長為19.82m，低應(yīng)變動測結(jié)論為完整性Ⅲ類，描述為約4.2m處明顯缺陷，低應(yīng)變動測曲線（見圖4）。

圖4 ADK30#樁低應(yīng)變曲線

采用鉆芯法對該樁進行檢測發(fā)現(xiàn)（見圖5）

圖5 ADK30#樁鉆芯孔

樁身4.2m處混凝土部分連續(xù)、完整、膠結(jié)好，并未發(fā)現(xiàn)缺陷，鉆芯法檢測結(jié)果與低應(yīng)變法檢測結(jié)果發(fā)生了矛盾，經(jīng)過多次對類似低應(yīng)變曲線也進行了鉆芯法進行驗證，較大部分鉆芯法檢測結(jié)果均與低應(yīng)變結(jié)果的產(chǎn)生矛盾。出現(xiàn)結(jié)果不一致的情況可能是該工程地質(zhì)狀況復(fù)雜，對低應(yīng)法檢測過程中產(chǎn)生較大影響，造成誤判，更有可能是兩種方法各自的局限性而造成的。由于低應(yīng)變法的測試結(jié)果反映的是樁身某個截面的集總特征，對樁的局部嚴(yán)重缺陷并不能準(zhǔn)確定位；而鉆芯法只能反映鉆孔范圍內(nèi)的小部分混凝土質(zhì)量。對于樁身縮徑、局部離析或局部夾泥的情況，當(dāng)鉆芯未鉆到該缺陷位置時，無法進行判定。當(dāng)鉆芯過程造成芯樣破碎對樁身離析程度的準(zhǔn)確判定也會有影響。所以，對于低應(yīng)變法測出的樁身局部缺陷采用鉆芯法驗證時，往往難以抽中缺陷。這時，只有增加鉆孔的數(shù)量方能準(zhǔn)確判定。

3.2 鉆芯法檢測與聲波檢測技術(shù)的關(guān)系

聲波透射法是利用超聲波在金屬構(gòu)件中傳播和反射的原理，以探測構(gòu)件內(nèi)部缺陷的大小、性質(zhì)、位置以及材質(zhì)的某些物理性能的方法，檢測范圍可覆蓋全樁長的各個截面，測試精度高，但需要預(yù)埋聲測管，檢測成本也相對較高，且對樁徑有一定的要求，聲波透射法現(xiàn)場操作簡便迅速，不受樁長、長徑比以及場地的限制，通過預(yù)埋聲測管可以檢測樁身混凝土的質(zhì)量及樁底沉渣，精確檢測到樁身混凝土缺陷并且能夠確定樁身缺陷的位置、程度和范圍，其檢測結(jié)果準(zhǔn)確可靠。但聲波透射法時常因破樁頭施工造成聲波管被挖斷或因管頂?shù)姆馍w脫落造成堵管現(xiàn)象，無法正常檢測至樁底，對樁基整體進行判定，此時，常采用低應(yīng)變法或者鉆芯法補充檢測。

某工程KB176#樁，樁徑1.2m，設(shè)計樁長14.32m，聲波透射法曲線（見圖6）

圖6 KB176#樁聲波曲線

曲線圖顯示AC剖面4.20～4.40m明顯缺陷，經(jīng)過鉆芯法驗證（見圖7），

圖7 KB176#樁鉆芯孔

發(fā)現(xiàn)鉆芯孔4.00～4.55m范圍混凝土骨料分布不均勻，粗骨料偏少且4.20～4.50m范圍以砂漿為主，結(jié)果表明鉆芯檢測與聲波檢測結(jié)果取得很好的一致性。

超聲波雖能確定局部缺陷的位置，但采用鉆芯驗證時，有時也會出現(xiàn)相互不一致的結(jié)果。原因主要有：

①超聲波檢測過程中存在漫射、透射、反射，對檢測結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，可能會造成漏判、輕判、誤判，甚至重判。

②超聲波法只能確定缺陷與聲測管的相對位置，當(dāng)聲測管不垂直，使得樁頂聲測管平面位置與缺陷處聲測管的平面位置不同時，會使得鉆孔定位不準(zhǔn)。

③鉆芯法中鉆孔存在一定的偏斜，當(dāng)缺陷位置較深時，鉆孔就可能偏離缺陷區(qū)。

④對于靠近鋼筋籠附近的局部缺陷，因鉆孔可能出現(xiàn)偏斜使得鉆孔定位不能靠近鋼筋籠，也可能出現(xiàn)驗證不符的情況。

4、鉆芯法檢測的局限性

鉆芯法檢測通過鉆取基樁的混凝土芯樣以及樁端巖土芯樣、鉆芯過程的現(xiàn)象、以及芯樣的抗壓試驗?zāi)鼙容^全面、直觀地反映樁身完整性、樁端持力層性狀、沉渣或虛土厚度、樁長以及混凝土強度等級，但也有其局限性，主要存在以下幾個方面。①取芯法檢測的基樁的樁徑一般≥800mm，而鉆取的芯樣直徑一般為101mm，因此檢測的面積與樁身截面積之比≤1/64。對于樁身縮徑、局部離析或局部夾泥的情況，當(dāng)鉆芯未鉆到該缺陷位置時，無法進行判定。當(dāng)鉆芯過程造成芯樣破碎對樁身離析程度的準(zhǔn)確判定也會有影響。②對于樁底沉渣或虛土或持力層軟弱夾層的厚度和準(zhǔn)確判定會有一定的誤差。③對于超長樁，由于樁身和鉆孔的傾斜，可能造成鉆到樁底前偏出樁身，對基樁的評定就不完整。④根據(jù)抗壓強度試驗對試件要求，試件有裂縫或其它較大缺陷的不可采用，因此采集的混凝土芯樣試件一般為鉆取出芯樣中較好的芯樣，且選取芯樣塊數(shù)有限，代表性不夠理想。

5、結(jié)語

鉆芯法是檢測現(xiàn)澆混凝土灌注樁的成樁質(zhì)量的一種有效手段，不受場地條件的限制，特別適用于大直徑混凝土灌注樁。鉆芯法不僅可以直接觀測灌注樁的完整性，而且能夠檢測樁長、樁底沉渣厚度以及樁底巖土層的性狀，鉆芯法還是檢驗灌注樁樁身混凝土強度的可靠方法，這些檢測內(nèi)容是其他方法無法替代的。在多種的樁身完整性檢測方法中，鉆芯法最為直觀可靠。但該法的取樣部位有局限性，只能反映鉆孔范圍內(nèi)的小部分混凝土質(zhì)量，容易造成一孔之見，存在較大的盲區(qū)，容易以點代面造成誤判或漏判。鉆芯法對查明大面積的混凝土疏松、離析、夾泥、孔洞等比較有效，而對局部缺陷和水平裂縫等判斷就不一定十分準(zhǔn)確。另外，鉆芯法還存在設(shè)備龐大、費工費時、價格昂貴的缺點。因此，鉆芯法不宜用于大批量檢測，而只能用于抽樣檢查，或作為對無損檢測結(jié)果的驗證手段。實踐經(jīng)驗表明，采用鉆芯法與低應(yīng)變法、聲波透射法聯(lián)合檢測、綜合判定的辦法評定大直徑灌注樁的質(zhì)量，是十分有效的辦法。

參考文獻：

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