基樁鉆芯法檢測中若干問題的探討

顧金順

1.福建省建筑科學研究院有限責任公司，福建 福州 350108;2.福建省綠色建筑技術重點實驗室，福建 福州 350108

0 引言

灌注樁作為承受上部荷載的主要構件，其成樁質量一直受到廣泛的關注。但在灌注樁的成樁過程中，由于施工原因不可避免地會出現縮頸、樁身夾泥、混凝土離析等情況影響灌注樁的樁身完整性［1］。此外，成樁過程對孔壁土體的擾動，會形成樁底沉渣［2］，影響樁基的承載力。本文采用鉆芯法［3］檢測樁基的樁身混凝土強度、樁身完整性及樁底沉渣，結合混凝土試塊抗壓強度檢測值與單樁豎向抗壓靜載試驗［4］的承載力極限值，對灌注樁質量作出綜合評價，分析鉆芯法的優勢與不足。

1 工程概況

擬建工程位于永泰縣葛嶺鎮高速連接線西側，用地面積為20660.00m2，總建筑面積約為18081.38m2。擬建物最大高度約為19.05m，地下室建筑高度為4.40m。擬建建筑的工程重要性等級為二級，場地復雜程度等級為二級。

場地自東向西存在一條河溝，場地地形有一定起伏，場地屬于剝蝕殘山地貌。場地內覆蓋層主要為第四系不同成因類型的巖土層，成因類型分別為人工堆填、坡積等，基底為不同風化程度的凝灰巖和輝綠巖。場地各土層厚度及特征見表1。

表1 土層分布情況 m

2 檢測方法

2.1 基樁鉆芯法簡介

基樁鉆芯法是利用專用鉆機在基樁中鉆取芯樣的方法。由于它對結構混凝土造成局部損傷，因此是一種半破損的現場檢測手段。適用于混凝土灌注樁的樁長、樁身混凝土強度、樁底沉渣厚度及樁身完整性的檢測，能對基樁質量作出全面判斷。鉆芯法的設備主要包括：液壓高速鉆機，水泵、孔口管、擴孔器、卡簧、扶正穩定器和可撈取松軟渣樣的鉆具。本工程中灌注樁的樁徑為800mm，故鉆孔數量可為1～2 個孔，當開孔數量為2個時，開孔位置宜在距樁中心0.15D～0.25D 范圍內均勻對稱布置，鉆芯孔垂直度偏差≯0.5%。

2.2 基樁豎向抗壓靜載試驗簡介

基樁豎向抗壓靜載試驗是模擬工程實際載荷情況，通過在樁頂部逐級施加豎向壓力，觀測樁頂部隨時間產生的沉降，以確定相應的單樁豎向抗壓承載力的試驗方法。試驗加載設備宜選用液壓千斤頂，加載反力裝置根據現場條件選擇壓重平臺反力裝置，加載反力裝置能提供的反力不得小于最大加載量的1.2倍且應滿足承載力和變形的要求。

3 檢測結果

3.1 混凝土抗壓強度

混凝土抗壓強度是混凝土灌注樁工程質量控制過程中最重要的指標之一。首先對工程中左11-1#、左11-2#、右11-1#、右11-2#4 根樁的預留試塊進行檢測，發現抗壓強度值均不滿足設計要求；隨后采用鉆芯法進行檢測，檢測值滿足設計要求。兩種方法的檢測結果見表2。

表2 混凝土抗壓強度檢測值 MPa

由上表中的檢測結果可知，預留試塊的混凝土抗壓強度不滿足設計要求，但通過鉆芯法鉆取的芯樣進行混凝土抗壓強度檢測時，其強度值滿足設計要求。因此，當預留試塊的混凝土抗壓強度檢測值不滿足設計要求時，還應對灌注樁進行鉆芯法檢測，使用鉆芯法能夠直接地檢測出樁基的樁身混凝土抗壓強度，排除凝土預留試塊強度與實際樁身混凝土強度存在差異所帶來的影響。

3.2 樁身完整性及承載力

對本工程綜合樓部分灌注樁進行鉆芯法檢測其樁身完整性與樁底沉渣，檢測結果見表3。檢測結果中破碎長度＞10cm、樁底沉渣過厚的情況見圖1、圖2。

圖1 1-67#試樁芯樣（破碎長度＞10cm）

圖2 3-11#試樁A 孔芯樣（沉渣過厚）

表3 鉆芯法檢測結果

鉆芯法檢測結果中有3 根芯樣存在樁底沉渣過厚的情況；1根芯樣局部混泥土芯樣破碎長度＞10cm。為準確判定灌注樁樁身完整性及樁底沉渣情況進而保證工程質量，應擴大檢測數量，對12 根灌注樁進行鉆芯法檢測，檢測結果見表4。

本工程綜合樓一共對17 根樁進行鉆芯法檢測，檢測結果中有6 根樁存在樁底沉渣過厚的情況，占比35.3%；1 根芯樣局部混泥土芯樣破碎長度大于10cm；1 根樁的樁身嚴重離析。因此，沉渣過厚的情況較為普遍。為驗證沉渣過厚的樁基的豎向抗壓承載力，對6 根存在樁底沉渣過厚的樁基進行豎向抗壓靜載試驗。

對6 根沉渣過厚的灌注樁進行了單樁豎向抗壓靜載試驗，6 根樁的抗壓承載力均滿足設計要求。此外，對3-11#試樁取另一B 孔進行鉆芯取樣，發現沉渣厚度為0.30m，小于A 孔的0.72m，芯樣見圖3。因此，在工程檢測中鉆芯法存在不足，其鉆孔僅能反應該鉆孔區域的情況，對沉渣分布不均勻的情況需要采用多個鉆孔進行綜合分析；鉆芯法是一種完整性檢測方法，沉渣厚度與承載力無對應關系，需要準確判定承載力時還應結合豎向抗壓靜載試驗。雖然靜載試驗結果表明沉渣過厚的灌注樁的豎向抗壓承載力滿足設計要求，但為了工程的可靠性和安全性，建議采用高壓注漿等技術［5］對這些樁進行沉渣處理。

表4 擴大檢測鉆芯法結果

圖3 3-11#試樁B 孔芯樣（沉渣過厚）

4 結論

本文通過鉆芯法及豎向抗壓靜載試驗對灌注樁的混凝土抗壓強度、樁身完整性、樁底沉渣厚度、豎向抗壓承載力進行檢測，得到結論如下：

（1）鉆芯法的芯樣能直接體現樁身的混凝土灌注后的實際抗壓強度，灌注樁的混凝土抗壓強度不能僅根據預留試塊的混凝土抗壓強度進行判斷，應結合鉆芯法進行判斷；

（2）在工程檢測中鉆芯法的鉆孔僅能反應該鉆孔區域的情況，對沉渣分布不均勻的情況需要采用多個鉆孔進行綜合評價；

（3）鉆芯法是一種直接的完整性檢測方法，檢測的沉渣厚度與承載力的對應關系尚應考慮沉渣性狀，需要對承載力進行評判時，還需要結合其他檢測方法進行綜合判定。