建筑結構鉆芯取樣檢測技術研究

黃 偉

(亳州市建設工程質量檢測有限公司，安徽 亳州 236800)

0 引 言

在建筑結構物施工質量檢測中， 鉆芯法與其他無損檢測相比是一種直觀性、權威性和適用性較高的檢驗方法，作為傳統的檢測方法在質量控制檢測中依然有著不可替代的地位。鉆芯法通過采用鉆芯機械直接取芯的辦法，將隱蔽工程的施工質量直接呈現在施工管理人員的面前，管理人員通過芯樣分析確定引起建筑結構物質量問題的原因。另外分析鉆芯檢測過程對結構安全和混凝土強度評定的影響也不容忽視。本文針對鉆芯法在道路及樁基工程的應用進行總結分析研究，得出鉆芯取樣試驗具有適用性、直觀性、權威性的特點。

1 鉆芯取樣工作原理

鉆芯法是一般采用固定的鉆芯機，從結構物的外部勻速鉆入結構物內部。鉆進結束后利用混凝土的材料性能采用橡膠錘對鉆芯進行敲擊，使鉆芯與內部結構物分離進而獲得圓柱體混凝土芯樣。通過對芯樣進行表觀質量觀察和試驗室抗壓性能檢測，確定混凝土施工質量及材料特性的一種方法。

2 鉆芯取樣施工范圍及特點

鉆芯檢測法是建筑結構物破壞較小的一種方法，多用于水泥混凝土和瀝青混凝土施工的質量評定中。當無損檢測發現結構物有重大質量問題時，為進一步進行驗證，同樣才用鉆芯取樣法進行最終確定。鉆芯檢測方取得的樣本具有可靠性，且一般對結構物的外觀及使用性和安全性不造成影響。因此鉆芯取樣法在混凝土結構物等隱蔽工程檢測過程具有局部應用性和內部表觀質量的直觀可視性。

3 鉆芯取樣在施工中的應用

3.1 水泥混凝土路面取芯檢測

鉆芯取樣法在路面工程中通常用于舊混凝土道路加固注漿前檢測及瀝青路面的正在施工過程中的取樣分析。

舊混凝土路面進行加固及加鋪瀝青混凝土面層時，需要確定原有混凝土面層是否發生脫空及結構破壞，此時需要對下沉面板及發生裂縫處面板進行取芯分析。針對脫空面板首選采用LTD探地雷達對面板無地基支撐區域進行檢測，確定有問題去油并采用紅漆進行標注。取芯位置布置間距一般順線路方向為2～3 m，橫斷面方向為2～4 m，呈長方形布設，如圖1所示。

圖1 現場鉆芯取樣施工圖

取得的芯樣應采用清水沖洗干凈，再用干布擦拭干凈，并進行標記編號。在取芯過程中如果人為對芯樣造成破壞，影響試驗結果時，應重改芯樣附近具有代表部位重新取樣。取得的芯樣應集中放置芯樣箱內，妥善保管。

芯樣進行試驗前應鋸切標準，如圖2所示。當無齒鋸切割后的芯樣不能滿足試驗要求時，可采用磨平機或者水泥砂漿等強度高的凝結材料，對芯樣進行磨平和不平。

試件抗壓試驗檢測前應采取相應的措施，保持芯樣與原結構物外界濕度條件盡量一致。當原結構物所處環境較為干燥時，由于在取芯過程中試件沾有取芯機水流沖刷，因此需將試件放在室內自然陰干至與原結構物濕度條件一致，一般陰干3 d即可滿足試驗要求；當原結構物處于潮濕或水泡條件下時，芯樣試件應在20℃±5℃的清水中浸泡2 d左右，從水中取出試件后直接進行抗壓試驗，并記錄抗壓試驗階段數據。抗壓試驗結果處理過程中應當考慮試件尺寸對壓力值的影響，進一步采用不同強度折算系數，并根據取芯過程中的取芯影響對試件結果進行修正。

圖2 芯樣抗壓試驗前處理

通過表觀質量和抗壓試驗，確定混凝土路面是否由材料不合格導致還是地基下沉導致路面發生裂縫。進而采取不同處理技術措施進行處理。混凝土路面的取芯試驗體現了其施工決策中適用性。

3.2 瀝青混凝土路面取芯檢測

瀝青混凝土路面取芯多用于檢測路面厚度、壓實度,以及通過馬歇爾試驗檢驗瀝青混合料的生產配合比是否符合設計要求。壓實度和厚度對瀝青路面的強度及耐久性起著決定性的作用，因此通過鉆芯取樣法測定瀝青路面的厚度和壓實度也就在瀝青路面施工質量評定過程中有著至關重要的作用。

市政道路規范中要求檢測頻率不低于每1 000 m2一個點，針對道路交叉口等特殊易出現質量問題的部位應加大取芯檢測頻率。應注意不同等級道路規范對取芯頻率要求不盡相同，但是實際現場取芯過程因做到不漏取少取，如圖3所示。

圖3 現場芯樣檢測

現場取芯過程中應注意保持取芯機的平穩性，防止取芯過程中發生晃動，鉆芯完成后應采用取芯鉗將芯樣垂直拔出，操作過程中切記大力旋轉芯樣，防止因人工失誤使芯樣發生分層，影響后續試驗結果。芯樣檢測數據分析結果見表1。

表1 芯樣檢測數據分析結果

通過現場用鋼尺對芯樣進行測量我們可以直接判斷瀝青路面攤鋪厚度是否合格。同時我們可以直觀地判斷出瀝青不同面層之間是否黏結牢固。這就體現出取芯法在現場施工檢測過程中的直觀性。

3.3 橋梁樁基鉆芯取樣法檢測

樁基檢測通常采用低應變及預留聲測管進行超聲波檢測法進行檢測。當上述兩種方法檢測數據發生異常波段時，為避免發生誤判，檢測單位通常建議施工單位進行取芯試驗進一步確定樁基是否發生斷樁、夾層、樁底沉渣過厚、混凝土強度不夠等質量問題。

鉆芯過程應當密切關注取芯機鉆進的速度和鉆頭冷卻水的顏色變化，并根據鉆進深度進行及時記錄鉆芯機鉆進情況。當發生異常變化時應立刻提鉆，并根據原因分析結構決定是否繼續鉆進。,對于小部分質量缺陷的樁，有可能因為鉆進的位置選擇不同而造成該部分的無法發現，從而留下質量隱患。對于此類問題當施工過程或無破損檢測中懷疑樁基存在此類缺陷時，應當適當增加鉆孔個數。例如直徑1.2 m樁基一般等距布設3個鉆芯取樣點，通過3個鉆孔芯樣進行對比確定樁基質量狀況。

圖4 樁基現場取芯試驗

由于樁基長度較長，因此對芯樣標號尤為重要。在取芯過程中，應當將取得的芯樣按照芯孔位置及取芯順序進行分別編碼。避免對樁基質量問題部位發生誤判，從而造成樁基處理的不必要經濟損失。鉆芯取樣作為無損檢測的最終驗證，具有一定的權威性。同鉆取芯樣的質量檢驗，可以科學地決定問題樁基的處理措施。但是在鉆取較長芯樣及高強度混凝土的同樣將檢測速度較慢的缺點暴露出來，因此在樁基檢測中應謹慎使用。

4 鉆芯取樣注意事項

(1)鉆芯取樣在部位選取過程中應選擇結構或構件受力較小等易出現問題的部位。

(2)便于鉆芯機械安防的位置。

(3)盡量避免主筋、預埋件等具有危險的部位。

(4)鉆芯取樣過程中試驗人員應全程盯控，及時對取芯平整度、垂直度等表觀質量做出專業判斷。

(5)現場施工中，對于鉆芯的取樣的部位無標準參考，這需要檢測人員通過專業的判斷確定取芯的合適部位，即要確保芯樣具有代表性，又要保證原建筑結構物不發生破壞。

5 結束語

本文通過上述分析，總結分析了鉆芯取樣在道路工程中的應用，證明了鉆芯取樣在施工中的可靠性、適用性、直觀性和權威性的特點。鉆芯取樣在橋梁工程、房建工程、水利工程等涉及水泥混凝土、瀝青混凝土和地質勘探方面亦有廣泛的應用。通過在實際施工中的應用研究，得出了鉆芯取樣試驗在質量檢驗中具有不可替代性。同時該論文對工程質量檢測中鉆芯取樣的應用范圍和注意要點具有一定的借鑒價值。