鉆芯法在混凝土樁質量檢測中的應用探討

趙 平, 胡 君

(湖北省地質實驗測試中心,湖北 武漢 430034)

樁基礎作為一種重要的基礎形式,在工業與民用建筑、交通、水利等領域得到了廣泛的應用,而混凝土樁(包括鉆孔混凝土樁、沖孔混凝土樁、人工挖孔混凝土樁等),由于單樁承載力高等特點在以上領域得到了廣泛應用。其成樁效果的檢測有很多種方法,單樁承載力檢測可采用靜載法、高應變法,樁身的完整性檢測可采用低應變、超聲波、鉆芯法等,而各種方法都有其自身的特點,如低應變法方便、快捷、經濟,但對于超長樁的深部缺陷卻往往無能為力。超聲波檢測不受樁長的限制,準確度也高,但對于樁端持力層無法做出判定,鉆芯法對以上兩種方法是個較好的補充,既能直觀地觀察樁身的芯樣質量,還能查明樁底沉渣和樁端持力層的情況;既可通過對芯樣進行抗壓試驗，還可對樁身砼強度進行檢驗。《建筑基樁檢測技術規范》(JGJ106—2014[1])3.3.7條規定,對于端承型大直徑混凝土樁,當受設備或條件限制無法檢測單樁豎向抗壓承載力時,可采用鉆芯法作為持力層核驗的方法,測定樁底沉渣厚度并鉆取樁端持力層巖土芯樣檢驗樁端持力層,檢測數量不應少于總樁數的10%,且不應少于10根。可見鉆芯法在混凝土樁的檢測中占有重要的地位。

1 檢測前的準備工作

應參照規范確定抽檢樁的數量,《建筑基樁檢測技術規范》(JGJ106—2014)3.3.3對檢測數量進行了規定:抽芯檢測設備應采用單動雙管鉆具,嚴禁使用單動單管鉆具。這里需要指出的是,實際工作中有些檢測部門為了圖省事節約成本,采用單動單管鉆具鉆取芯樣,這會對芯樣質量的判定產生較大的偏差,尤其在芯樣有缺陷的時候則會加大缺陷的嚴重程度,使最終的判定結果失真。

2 鉆進過程要求

本階段是鉆芯法檢測基樁完整性的重中之重，只有保證鉆取有代表性，同時真實反映了樁身實際情況的芯樣，才能準確客觀的對樁身的完整性做出評價。

(1) 單根受檢樁的鉆孔數量和鉆孔位置的布置規范中有詳細的說明。需要注意的是當鉆芯孔為1個時,考慮導管附近混凝土質量相對較差,不具代表性,宜在距樁中心10～15 cm的位置開孔,當鉆芯孔為2個或2個以上時,開孔位置宜在距樁中心0.15～0.25D范圍內均勻對稱布置。

(2) 鉆進過程中每回次進尺宜控制在1.5 m內,當鉆至樁底時宜采用減壓、慢速鉆進、干鉆等適宜的方法鉆取沉渣并測定沉渣厚度,注意鉆桿鉆進速度及循環水的顏色變化,如鉆桿突進,往往說明有較厚的沉渣,此時應立即停鉆,及時測量機上余尺,準確記錄有關情況;如循環水顏色發生變化,則可能預示著已經進入持力層(如在中風化紅砂巖中,循環水的顏色會變紅)。當持力層為中、微風化巖時,可將樁底0.5 m左右的混凝土芯樣,0.5 m左右的持力層以及沉渣納入同一個回次,當持力層為強風化巖層或土層時,可采用合金鋼鉆頭干鉆的方法鉆取沉渣并測定沉渣厚度。另外隨著科技的不斷發展,水下電視在工程檢測領域也得到了廣泛的應用,如4D超高清全智能孔內電視采用先進的圖像采集與處理技術,可實現360°全孔觀測以及全孔視屏圖像的實時展開與拼接。在抽芯完成后可將高清智能水下電視放入抽芯孔內,以準確確定樁底沉渣或虛土厚度,如果孔內的水比較渾濁,應將水抽干后再放入探頭檢測。

(3) 芯樣取出后,應由上而下按回次順序放進芯樣箱中,芯樣側面應標明回次數、塊號。現場編錄人員應及時做好現場記錄,對芯樣進行描述(包括芯樣形狀、骨料分布、氣孔、蜂窩麻面、溝槽、破碎、夾泥等情況),鉆芯結束后,應對芯樣和標有工程名稱、樁號、鉆芯孔號、樁長、孔深等相關信息標識牌的全貌進行拍照。

(4) 缺陷樁的鉆進:以上描述的鉆進過程是一般情況下的一些基本要求,而對于缺陷樁,例如低應變完整性檢測中發現樁身的某個部位有缺陷反射信號,但又無法判定是何種缺陷類型(縮頸、夾泥、斷樁等),低應變樁身完整性Ⅱ類和Ⅲ類不好判定時,往往需要借助于鉆芯法對樁身的完整性做進一步的檢測驗證,此類樁的檢測除滿足正常檢測的基本要求外,還應注意以下幾點:

① 鉆芯的孔數可根據需要做適當的增加,因為鉆芯法是以“以點帶面”,本身有它的局限性,按照規范要求,正常情況下樁身完整性檢測時,樁徑<1.2 m的樁可只鉆一個孔,而對于有缺陷的樁,除非該缺陷貫穿整個截面,否則只鉆一個孔就有可能漏判,無法達到驗證的效果。此時可考慮增加鉆芯孔數,沿樁中心對稱布置以全面地了解樁身的情況,便于更加客觀地評價樁身的完整性。

② 鉆進過程中最好將低應變或超聲波判定缺陷部位上下50 cm作為一個回次,該回次的鉆進不宜過長,否則一些有用的信息(如夾泥等)會被磨掉,如在鉆進過程中鉆進速度突然變快(突變),則很可能有嚴重的夾泥或斷樁發生,此時應關掉進水閥采用干鉆取樣,當鉆機的鉆進速度逐漸變快(緩變),則有可能是明顯的離析,芯樣一般呈碎石狀[2]。

③ 鉆進過程中也可結合循環水的顏色變化來進行一些分析。如循環水由清變得渾濁,說明此處樁身可能存在著某種缺陷,如:夾泥、離析等。

3 芯樣試件的截取及檢測數據的分析判斷

3.1 混凝土抗壓芯樣的截取

該環節是鉆芯法中的重要一環,卻往往被很多檢測人員所忽略,取樣的隨意性比較大,取樣的組數和取樣部位可能沒有按照規范的要求執行,或只取好的部位等,給后面的評定工作帶來隱患,為了全面、客觀地評價基樁質量,應按照規范的要求進行截取。

3.2 檢測數據的分析與判定

與2003版規范相比,《建筑基樁檢測技術規范》(JGJ106—2014)強調樁身完整性判斷應根據混凝土芯樣表觀特征和缺陷分布情況，并結合局部芯樣強度檢測值進行綜合判定。當混凝土芯樣的外觀性介于Ⅱ類和Ⅲ類之間時,利用出現缺陷部位的混凝土芯樣試件的抗壓強度檢測值是否滿足設計要求這一輔助手段加以區分,畢竟基樁質量是否滿足設計要求,其芯樣的抗壓強度是一個重要的指標。關于受檢樁混凝土芯樣試件抗壓強度的取值以及樁身完整性類別的判定規范中均有詳細說明,這里不一一贅述。

4 結語

鉆芯法檢測混凝土樁成樁質量有其自身的特點,既可以直觀地查看成樁情況(如有無蜂窩麻面溝槽等),又可檢驗樁身混凝土芯樣的抗壓強度,同時還可以檢查樁端持力層以及樁底沉渣情況,具有其它一些方法不可替代的優勢,但也有其局限性,例如:費用較高,時間較長,不宜大規模的使用,存在“以點帶面”的問題,而基樁的質量評定是一項全面、系統的工作,實際工作中該法常與其它方法(如低應變、超聲波等)結合使用,互相取長補短,以全面、準確地評價基樁的成樁質量,確保建筑物使用安全。