鉆芯法檢測重點及灌漿處理分析

李志林

（廣東省地質實驗測試中心）

1 鉆芯法檢測要素

鉆芯法檢測的重點就是利用鉆機鉆取的芯樣對影響樁基質量的各種因素進行探明。鉆芯法的檢測目的有5 個：樁長、完整性、混凝土強度、樁底沉渣厚度、樁端持力層巖土性狀。

1.1 樁長

無論是摩擦樁還是嵌巖樁，混凝土灌注樁樁長與樁基設計承載力有直接關系。檢測樁長是否與施工樁長相符，首先需要確定樁頂檢測標高，再結合實際的檢測樁長來確定樁長是否符合；而在水泥攪拌樁及旋噴樁抽芯中，受鉆芯采取率影響，樁長一般需要測量孔深來判斷。實際的檢測過程中應該嚴格把控摩擦樁和復合地基增強體樁基的樁長是否與設計相符。

1.2 樁身完整性

樁身混凝土質量缺陷直接影響（并非唯一）的是樁身（結構）承載力，進一步影響樁的豎向抗壓、抗拔及水平承載力。

鉆芯法評價樁身完整性主要是對樁身混凝土密實性和連續性的綜合判斷，而對樁身截面尺寸變化無法準確評價。在樁身完整性評價方面鉆芯法檢測存在局限性，所以在檢測過程中使得鉆芯孔要具有代表性。首先開孔的數量位置要滿足規范要求，對于大直徑灌注樁，遇到異常情況可以增加鉆孔。對于無損不評定樁，需要結合無損報告，在懷疑有缺陷位置的上方開孔，使得鉆芯孔更能反映樁基真實情況。使用單動雙管金剛石鉆頭進行鉆進，對于異常情況及時記錄、分析，控制回次進尺。卸載芯樣應按規范要求，嚴禁隨意敲打，暴力取芯。現場編錄時對每回次的拼接性、表面光滑程度、粗細骨料的均勻度、缺陷位置的表觀特征、范圍都需要進行詳細紀錄。對樁身完整性嚴重影響到樁基承載力的缺陷位置應取樣試驗。

1.3 混凝土強度

樁的承載力由地基土所提供的反力和樁身混凝土強度決定，混凝土強度所決定的承載力是任何情況下樁所能承受的最大荷載。

混凝土強度除了受材料本身的影響，還受完整性的影響，蜂窩溝槽離析、骨料的均勻性都會影響混凝土強度。檢測過程中取樣位置和數量按規范執行，應重視缺陷部位和上部位置的取樣，并避開大尺寸骨料。一方面樁頭受灌注工藝影響，混凝土質量下部相對較差，不密實，強度低；一方面樁基上部位置受力集中，對混凝土質量要求更高。截取的芯樣應放入箱中，運輸過程避免反復碰撞。鉆芯法檢測混凝土強度要特別重視芯樣制作，試樣高度任一直徑與評價直徑相差達到2mm 以上時不得用作抗壓強度試驗。芯樣的平整度也很關鍵。芯樣表面平整度達不到標準的試樣，就算是高等級的混凝土芯樣，壓出來的強度也會偏低，造成實驗結果與實際情況偏差大，形成誤判。

1.4 樁底沉渣厚度

樁底沉渣對樁基承載力有顯著影響。

樁底沉渣厚度過厚，不但影響樁端阻力的發揮，也會影響樁基側摩阻力的發揮,造成樁基承載力不夠或者沉降過大。《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）[1]對端承樁底沉渣厚度的要求是不大于5cm，摩擦樁沉渣厚度要求不大于10㎝，抗拔或水平樁不大于20cm。《公路橋涵施工技術規范》（JTG/T 3650-2020）[2]中規定：摩擦樁沉淀厚度應符合設計規定，設計無要求時，對于直徑≤1.5m 的樁，≤200mm；對樁徑＞1.5m 或樁長＞40m 或土質較差時，≤300mm。端承樁的沉渣厚度不大于設計規定，無設計要求時小于等于50mm。鉆芯法檢測沉渣厚度，關鍵在于穿樁回次的控制，樁基抽芯到樁底時，要控制好最后一個回次的下鉆和起鉆，并測量好孔深，穿樁過程中密切關注回流水狀況，出現異常及時調低轉速，調低水泵，縮短本回次進尺，提鉆卸樣后及時編錄描述，并計算沉渣厚度。沉渣的采取率一直不高，實際的檢測工作中經常發生爭議，一方面需要控制好穿樁回次的見證紀錄，一方面在出現爭議的時候可以使用高清孔內電視進行復核。

1.5 樁端持力層巖土性狀

樁基的承載力除了受樁身完整性及混凝土強度影響外，還取決于樁端持力層巖土性狀是否滿足設計要求。

《建筑地基基礎設計規范》（GB 50007-2011）[3]規定嵌巖灌注樁要求按端承樁設計，樁端3 倍樁徑不少于5米范圍無軟弱夾層、斷裂破碎和洞隙分布，且在樁底應力擴散范圍無巖體臨空面。

在樁基持力層鑒別工作中，一方面要重視收集到的地勘資料，一方面需要根據實際的鉆探情況客觀分析。要保證采取率，對于土層或者全風化強風化巖層，可以使用單管合金鉆頭干鉆，每回次控制在0.5m 左右；對于巖溶地區，如遇溶洞，需要及時量測記錄主軸鉆桿余尺，輕壓慢速鉆至孔底，計算溶洞深度，并記錄是否有漏水等現象。如溶洞底有大量碎屑充填物，可使用金剛石鉆頭單管鉆進，以免卡鉆。對于強風化及全風化巖層，應該進行標準貫入試驗，用以進行鑒別分類劃分。一般情況在樁底1m 范圍內進行標貫試驗。對于中微風化巖層，應截取巖芯作抗壓強度試驗，每樁截取一組，如遇巖石分層，每層截取一組，為保持巖樣不受環境影響強度，花崗巖或者灰巖可以選擇清水浸泡，泥巖砂巖等易失水干裂的可以用保鮮膜包裹，再用透明膠帶密封。樁基持力層鑒別要做到客觀嚴謹，真實全面，對夾層溶洞等異常情況要高度警惕。

在巖溶地區和區域地質構造有斷裂帶及軟弱夾層地區，往往是同一條樁一孔符合、一孔不符合設計要求，稍微偷工減料或者麻痹大意就可能對有問題的樁基漏判。編審人員要熟悉樁基所處范圍的地質構造情況，對易發的樁基質量事故做到心中有譜，如巖溶地區樁基容易斜孔、跨孔，造成樁身離析、夾泥、沉渣厚度超標、持力層有溶洞等。

2 灌漿處理案例分析

對于鉆芯檢測有缺陷的樁，對樁身混凝土離析、樁底沉渣厚度超標以及持力層出現溶洞的樁基，現階段可以利用鉆芯孔進行高壓灌漿處理，使其質量滿足樁基使用條件。實施過程中可用高清鉆孔電視進行灌漿前檢查，避免處理失敗。下面就以某高速樁基樁底溶洞及沉渣超標進行高壓灌漿處理為例進行分析。

2.1 樁基情況

1 號樁為持力層要求為中風化灰巖的端承樁，經鉆芯法檢測持力層不滿足設計要求，樁底3d 范圍內存在溶洞，半充填至全充填，無明顯漏水。2 號樁為持力層要求為中風化砂巖的端承樁，經鉆芯法檢測沉渣厚度超標，樁底沉渣厚度為10cm，超出規范≤5cm 的要求，鉆芯孔3 孔相通，沉渣多為卵石、碎石、中粗砂。

2.2 處理方案

針對樁基鉆芯情況，決定采取高壓清水切割和高壓注漿方式進行處理，利用原有鉆孔，并增加1-2 個注漿孔，先鉆孔至溶洞底板（2 號樁為樁底）,然后對溶洞段進行高壓清水切割，并利用高清鉆孔電視進行清洗效果檢測，確保清洗到位.清洗完成后用高壓泵進行灌注水泥凈漿（M30），注漿完成后進行低應變和鉆芯法檢測處理效果。

2.3 實施過程

施工前準備：采用華潤水泥有限公司的P.042.5R袋裝水泥，M30 配合比為：水膠比0.47、水泥1415Kg、水665Kg。采用XY-150 鉆機，配備3W-TB4 高壓泵。

施工工藝流程:孔位布置→鉆機對位鉆進→鉆至目標深度→進行高壓清水旋噴切割→進行反循環氣舉清渣→鉆孔電視檢測→高壓水泥凈漿灌注→二次注漿。高壓旋噴切割壓力為20～25MPa,轉數12～15r/min，提升速度為15～18/min，清水排量為150L/min，反復切割清洗3 次以上，直到回流水清澈為止。注漿時采用高壓注漿機將注漿管插入孔底，由下往上注漿，直到孔口返漿濃度與注漿濃度基本一致時，注漿機壓力保持0.5～1MPa，穩定2F 分鐘；采用止漿閥將孔口封閉，壓漿時壓力保持2～4MPa，當水泥漿排量小于20L/min 后，穩壓10 分鐘，封閉孔口。

2.4 處理結果

上述兩根樁14 天后低應變檢測樁底無缺陷反射，28 天后經鉆芯法檢測（見圖1、圖2）灌漿飽滿，水泥漿膠結好，取樣膠結體抗壓強度代表值大于30MPa。兩條樁經高壓灌漿處理后滿足規范及設計要求。

圖1

圖2

3 結語

缺陷樁基經過全面評估后，具備處理條件的可以進行高壓灌漿處理，對于處理后二次評定的樁基要充分考慮處理范圍和處理效果。實際工程施工中，高壓灌漿在處理樁身缺陷及樁底沉渣超標方面能有效節省成本、縮短工期，具備較好的應用價值。