韋仕文

（廣州市市政工程試驗檢測有限公司，廣東廣州 510520）

0 引言

近幾年，廣州市海珠區(qū)多個工程項目，因傳統(tǒng)抗壓靜載試驗、高應變都無法適用，故而都采用鉆芯法代替對樁的承載能力進行檢測。例如海珠區(qū)琶洲東某項目、海珠區(qū)芳園路某項目等等。通過鉆取混凝土及樁端持力層芯樣，鉆芯法可以提供有關灌注樁材料特性，根據(jù)《建筑地基基礎檢測規(guī)范》（DBJ/T 15-60—2019），鉆芯法檢測能確定的參數(shù)包括檢測混凝土灌注樁的樁長、樁身混凝土強度、樁身完整性、樁底沉渣厚度，判定或鑒別樁底持力層巖土性狀。

1 鉆芯法概述

1.1 鉆芯法的基本原理

鉆芯法是利用專用鉆機，從樁身混凝土中鉆取芯樣以檢測混凝土強度或觀察混凝土內(nèi)部質量的方法。由于它對結構混凝土造成局部損傷，是一種半破損的現(xiàn)場檢測手段，通過芯樣的外觀質量、材料分布情況、材料膠結狀態(tài)、材料材質、結構等來判斷樁身完整性，通過截取部分芯樣及持力層樣品室內(nèi)制作成抗壓試件進行抗壓強度試驗，綜合判定樁的承載力。

鉆芯法測定的是混凝土強度，但它是通過對混凝土內(nèi)部進行抽樣，不能反映出樁身內(nèi)部的真實情況。因為樁身混凝土從地面澆筑到樁頂，其內(nèi)部受力情況發(fā)生了很大變化。如果用鉆芯法測定的強度值與實際強度值不一致，那么就需要根據(jù)實際情況來判定[1]。

鉆芯法檢測出的強度值僅僅反映了樁內(nèi)鉆芯孔部位的混凝土強度及其完整性，而不能反映樁鉆芯孔之外的混凝土強度。因此，在實際檢測中，當要考慮到樁身混凝土內(nèi)部整體所存在的缺陷或鉆芯法檢測發(fā)現(xiàn)缺陷較大或有異常情況時，應該對整個樁體進行檢測，并運用其他檢測方法進行輔助檢測，由此綜合判定樁的施工質量?！督ㄖ鼗A檢測規(guī)范》（DBJ/T 15-60—2019）規(guī)定：大直徑灌注樁一般同時選用兩種或多種的方法檢測，使各種方法能相互補充印證，優(yōu)勢互補。而對于一般情況下的樁基，可以采用鉆芯法檢測樁身完整性。

鉆芯法檢測出的強度值是相對于整個樁體來說的。當樁身出現(xiàn)問題時，可通過對整個樁體進行檢測來判斷樁身是否存在缺陷或異常情況。因此，在實際操作過程中，應根據(jù)實際情況來選擇合適的方法進行檢測[2]。

鉆芯法是一種半破損檢測技術，它雖然會對樁身混凝土有局部損傷，但通過對鉆芯孔進行灌漿處理，因此可以避免在運用鉆芯法檢測過程中對樁身質量造成較大的影響。

1.2 鉆芯法檢測過程

鉆芯法檢測樁身完整性是通過對鉆芯取樣，用室內(nèi)試驗來測定樁的承載力的方法[3]。①現(xiàn)場準備。安裝鉆機、檢查鉆具及其他有關設備。②取樣。根據(jù)設計要求及地質情況，選擇合適的芯樣。③鉆進。按照規(guī)范要求在規(guī)定的鉆孔深度內(nèi)鉆取芯樣，鉆時應注意芯樣不受破壞，并應在鉆進過程中記錄鉆頭的位置和鉆進速度。④取樣。對鉆芯取樣后所得的芯樣進行編號、整理及計算，以確定樁身混凝土質量是否滿足設計要求。⑤芯樣試驗。按規(guī)范要求在樁身中抽取一定數(shù)量的芯樣試件，進行抗剪強度試驗和抗壓強度試驗。⑥確定承載力特征值。根據(jù)基樁質量評定方法及判定標準，確定承載力特征值。⑦建立樁身完整性數(shù)據(jù)庫。對所取芯樣進行抗剪強度、抗壓強度檢測和統(tǒng)計處理。建立樁身完整性數(shù)據(jù)庫，為設計提供可靠依據(jù)。

鉆芯法是一種比較簡單實用的檢測方法，檢測速度快、效率高、準確性好，但也存在一定的局限性，受現(xiàn)場條件限制較大，在實際工程中需要根據(jù)具體情況進行選擇。

2 運用鉆芯法檢測端承型大直徑灌注樁承載力存在的問題

2.1 無法反映樁的真實承載力

樁的承載力主要受樁身與樁周土摩擦力及樁端承載力的影響，鉆芯法檢測的只是樁身的混凝土強度及樁身完整性，樁身混凝土強度達到要求，只是表明其樁身具備設計要求的相應的承載力，但無法體現(xiàn)樁頂在受荷條件下，不產(chǎn)生較大的沉降位移。當樁身強度足夠，但樁頂在相應荷載條件下產(chǎn)生較大位移，樁的承載力也是不符合要求的[4]。

2.2 對巖土完整性及強度較差的持力層判定存在較大誤差

巖土完整性及強度較差的持力層，即節(jié)理、裂隙及相關結構面發(fā)育的巖層，在鉆芯取樣的過程中，由于動力的影響，導致芯樣嚴重破碎，從而造成持力層巖土性狀及強度判斷困難。對于結構相對較好的巖層，即使能取出較完整的芯樣，但仍無法取樣加工進行抗壓強度試驗且其軟弱部位也會破碎，形成碎渣，從而也很難判定其持力層性狀及強度。

例如，在廣州市黃埔區(qū)某項目中，某橋樁基礎由于現(xiàn)場無法進行靜載試驗及高應變，則在對橋樁進行百分百的聲波透射法檢測完整性之后，按比例對樁進行鉆芯法檢測，以此來評判樁的成樁質量。在對混凝土灌注樁2#樁進行鉆芯法檢測過程中，該樁樁身混凝土質量較好，但在持力層鉆進中發(fā)現(xiàn)，樁底有30cm 左右?guī)r樣極度破碎，原巖風化劇烈，此后6m 范圍內(nèi)的巖樣呈柱狀、短柱狀，局部破碎至塊狀、碎渣狀。由此判定其持力層無法達到要求[5]。

為了解其樁端持力層的真實情況，利用三維智能高清鉆孔電視成像儀對該鉆芯孔進行了成孔攝像，成孔攝像影像揭示樁底以下3m 左右持力層風化劇烈，裂隙發(fā)育，局部呈破碎狀，判定該層為強風化帶，由此可以發(fā)現(xiàn)，其跟鉆芯法所揭示的巖土性狀存在一定的差異。2#樁鉆芯孔孔內(nèi)攝像導出圖如圖1 所示。

圖1 2# 樁鉆芯孔孔內(nèi)攝像導出圖

2.3 對巖土參數(shù)的準確測試存在困難

《建筑基樁檢測技術規(guī)范》（JGJ 94—2012）規(guī)定：鉆芯法檢測的承載力為極限承載力特征值，對于樁身混凝土質量而言，應采用抽芯進行。采用鉆芯法對端承型大直徑灌注樁進行承載力檢測時，由于巖土參數(shù)的不準確會直接影響檢測結果，導致檢測結果的不準確。

在對基樁進行單樁極限承載力特征值的測試時，由于所取芯樣的長度有限，只能將被測基樁頂面以下一定范圍內(nèi)的巖土參數(shù)取為試件的截面面積和體積，再換算成單根樁試件的極限承載力特征值。但由于試驗條件和所取芯樣的長度有限，無法將被測基樁頂面處巖土參數(shù)取為試件的截面面積和體積。這樣就使檢測結果在一定程度上存在誤差。

3 運用鉆芯法檢測端承型大直徑灌注樁承載力的要點

3.1 試樁位置的確定

在鉆芯法檢測中，試樁的位置非常重要。因為一個工程樁是否有質量問題，在現(xiàn)場很難判斷，鉆芯法只能從樁身質量缺陷處取芯檢測，所以，試樁位置的選擇是鉆芯法檢測的關鍵。

《建筑樁基技術規(guī)范》（JGJ 94—2008）附錄C 中對試樁位置的要求：試樁應在設計要求的試驗樁位進行。這就要求在試樁前要先確定樁位。通常我們所說的試樁位置通常是指工程樁基設計圖紙中規(guī)定的樁位，也就是設計人員在設計圖紙上標注的樁位。

值得注意的是，雖然《建筑樁基技術規(guī)范》中要求試樁位置應在設計要求的試驗樁位進行，但并未規(guī)定試樁位置應在何位置。為此，筆者認為對試樁位置應該作如下理解：工程樁基設計圖紙中已注明樁位，則試樁位置應在該樁位上；當工程樁基圖紙未注明樁位時，應根據(jù)以往工程經(jīng)驗及樁基施工經(jīng)驗，確定試樁位置是否在設計要求的試驗樁位上，當工程樁基圖紙中未注明樁位時，應由監(jiān)理工程師根據(jù)實際情況確定。如果現(xiàn)場測量確定的樁位與設計要求不符時，監(jiān)理工程師應與建設單位、設計單位協(xié)商后進行調整。

此外，在工程樁基施工過程中，施工方往往會根據(jù)實際情況對試樁位置進行調整，尤其是一些樁基工程項目現(xiàn)場測量和施工難度較大時更是如此。此時，監(jiān)理工程師應根據(jù)施工方調整后的試樁位置進行驗證。如未調整則需重新進行試樁；如已調整則必須明確調整原因。

3.2 鉆孔方式

由于鉆芯取樣有一定的危險性，應盡量避免采用機械鉆孔、旋挖鉆孔和人工開挖等方式。采用機械鉆孔、旋挖鉆孔和人工開挖等方式時，要嚴格按照操作規(guī)程進行施工，以免造成傷害事故。

對于采用機械鉆孔方式，首先應選擇合適的鉆機，鉆具的規(guī)格應與設計樁徑相匹配，且應保證有足夠的扭矩和扭矩系數(shù)；其次應采用小直徑鉆頭鉆進，以免因大直徑鉆頭產(chǎn)生的泥漿或其他雜物使芯樣破碎。

對于采用人工開挖方式時，應對開挖面進行處理，將樁頭挖除后用1:2 水泥砂漿修補，以保證樁頭完整；人工開挖時應避免對芯樣造成損壞。若用人工開挖方式時，宜選擇在施工速度較慢的時間段進行，以減少對樁身造成的擾動。若用人工開挖方式時，應該采取保護措施。

采用機械鉆孔和旋挖鉆孔方式時，鉆孔孔壁的泥漿要及時清除干凈，避免造成樁身混凝土的離析。

3.3 鉆芯取樣

鉆芯取樣是檢驗樁身質量的重要手段，應在對樁進行靜載試驗前進行。

對于存在缺陷或質量缺陷的樁，應先進行靜載試驗，檢測結果未達到設計要求時才能對樁進行鉆芯取樣檢測。對于承載力不足的樁，其混凝土強度往往達不到設計要求，若直接對該樁進行鉆芯取樣檢測，所得結果往往不能真實反映該樁身混凝土的實際強度。

對樁身存在缺陷或質量缺陷的樁，應采取先低應變后高應變或直接低應變的方法進行檢測。如當樁身混凝土強度不滿足設計要求時，則應采用高應變檢測方法。

采用低應變法檢測時，應在鉆取的芯樣上制作直徑為10～15mm 的剖面圖，以便于與鉆孔取芯時觀察到的混凝土芯樣進行對比。如樁身存在缺陷或質量缺陷，可將芯樣先用高應變檢測方法檢測，如果樁身存在缺陷或質量缺陷不明顯，則可將芯樣用低應變方法檢測。

在使用低應變法檢測時，應根據(jù)當?shù)亟?jīng)驗確定芯樣制作時的最大鉆芯取樣高度。當樁身存在缺陷或質量缺陷時，最大鉆芯取樣高度應比設計樁長多出10～15cm，當樁身存在質量缺陷時，最大鉆芯取樣高度應比設計樁長多出15～20cm。鉆芯取樣的最大鉆深不宜小于設計樁深的2/3。

對采用低應變法檢測的樁身混凝土強度低于設計要求時，應對該樁身混凝土進行重新取芯取樣檢測。

3.4 芯樣制作

在進行鉆芯檢測時，應在樁側壁鉆取芯樣。取芯前應在芯樣上鉆一個直徑為10～12cm 的小孔，用鐵絲扎緊，防止鉆孔時混凝土碎塊掉入孔內(nèi)。取芯時應由下往上進行，避免先將芯樣從孔底向上挖起后再鉆取。芯樣應盡量少傷樁身，如在鉆芯過程中發(fā)現(xiàn)有樁身混凝土局部脫落的現(xiàn)象，應將完整的混凝土塊留在鉆芯位置，并在芯樣上鉆孔后再鉆取芯樣。當發(fā)現(xiàn)樁身有局部混凝土脫落但仍能保證其完整性時，可將完整的混凝土塊留在原位，并繼續(xù)鉆芯檢測。

當取芯部位出現(xiàn)鋼筋籠時，應根據(jù)鋼筋籠直徑、鋼筋間距等情況適當增加取芯數(shù)量。當混凝土強度達到C35 及以上時，可根據(jù)實際情況適當增加取芯數(shù)量。如鋼筋籠直徑為32mm 的樁，取芯樣時應采用6 根，如鋼筋籠直徑為36mm 的樁，取芯樣時可采用5 根，如鋼筋籠直徑為40mm 的樁，取芯樣時可采用5 根。

當鉆芯過程中發(fā)現(xiàn)樁身有局部混凝土脫落或因其他原因而無法保證其完整性時，可采取對其進行補強的方法處理。補強后的樁身混凝土強度等級應大于C35。

4 結語

運用鉆芯法檢測端承型大直徑灌注樁承載力的研究具有重要意義。通過深入研究鉆芯法的原理、試驗方法和數(shù)據(jù)分析技術，可以準確評估灌注樁的承載性能，為工程設計和施工提供科學依據(jù)。未來，還需進一步完善鉆芯法檢測技術，提高其在端承型大直徑灌注樁工程中的適用性和可靠性，以推動工程質量的提升和安全性的保障。