鉆孔抽芯法在灌注樁工程質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用

摘要：本文介紹鉆孔抽芯法檢測(cè)對(duì)鉆探設(shè)備的要求、抽芯孔布置、施鉆技術(shù)及其注意事項(xiàng)，采用控制回次進(jìn)尺、單動(dòng)雙管取芯鉆具、干鉆等有效措施，提高樁身混凝土芯樣采取率和芯樣采取質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：鉆孔抽芯法；探設(shè)備要求；抽芯孔布置；施鉆技術(shù)及注意事項(xiàng)；控制回次進(jìn)尺；干鉆；提高巖芯采取率；巖芯采取質(zhì)量

1 概述

鉆孔抽芯檢測(cè)法就是從灌注樁樁身混凝土中連續(xù)鉆取芯樣，按照規(guī)范要求從不同深度采取混凝土芯樣送試驗(yàn)室進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，測(cè)定樁身混凝土抗壓強(qiáng)度；并通過觀察鉆取樁身混凝土芯樣，不僅能觀測(cè)到混凝土的灌注質(zhì)量，核實(shí)灌注樁樁長(zhǎng)，而且能正確判斷和檢查樁底沉渣厚度、縮徑、夾泥、混凝土與樁底基巖的膠結(jié)情況。與灌注樁質(zhì)量的其他檢測(cè)方法相比，它具有比較直觀，施工周期短，對(duì)灌注樁破壞小，取得資料全面可靠，經(jīng)濟(jì)效果好以及發(fā)現(xiàn)問題便于采取補(bǔ)救措施等優(yōu)點(diǎn)。

2 鉆孔抽芯法施工技術(shù)

2.1 抽芯孔數(shù)量及其位置

當(dāng)樁徑小于1000 mm的灌注樁時(shí)，抽芯孔為1個(gè)孔；當(dāng)樁徑1000～1600 mm的灌注樁時(shí)，抽芯孔2個(gè)孔；當(dāng)樁徑大于1600 mm的灌注樁時(shí)，抽芯孔3個(gè)孔。當(dāng)抽芯孔為1個(gè)時(shí)，宜在距樁中心10～15 cm的位置開孔；當(dāng)鉆芯孔為兩個(gè)或兩個(gè)以上時(shí)，開孔位置宜距樁中心0.15～0.25 D（D為樁直徑），呈均勻、對(duì)稱布置。而對(duì)樁端持力層的鉆探，每根受檢樁不應(yīng)少于1個(gè)孔，且鉆探深度應(yīng)滿足鉆入樁底以下3～5D（D為樁直徑）且不小于5 m的深度要求[1]。

2.2 鉆孔抽芯法施鉆技術(shù)

（1）鉆孔位置確定后，鉆機(jī)立軸中心、天車輪中心（天車前沿切點(diǎn)）與孔中心三點(diǎn)必須在同一鉛垂線上。施鉆前，應(yīng)通電源檢查鉆機(jī)主軸的旋轉(zhuǎn)方向、變量水泵的正反轉(zhuǎn)情況和水量是否正常，當(dāng)旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí)，方可安裝鉆頭，并調(diào)整鉆機(jī)主軸的旋轉(zhuǎn)軸線，使其成垂直狀態(tài)。

（2）開鉆前，先將變速鈕撥到所需轉(zhuǎn)速，使鉆頭慢慢接觸混凝土表面，待鉆頭出20 cm平臺(tái)后，方可加壓進(jìn)行正常鉆進(jìn)。在鉆進(jìn)取芯過程中，應(yīng)保持鉆機(jī)平穩(wěn)，鉆速應(yīng)當(dāng)≥140 rpm，鉆孔內(nèi)的循環(huán)沖洗液不得中斷。循環(huán)沖洗液應(yīng)保證能充分排除孔內(nèi)混凝土料屑；循環(huán)沖洗液出口溫度不宜超過30℃，起到冷卻金剛石外頭的作用，循環(huán)沖洗液流量控制在3～5 L/min。為確保采取巖芯質(zhì)量，每個(gè)回次進(jìn)尺不得太長(zhǎng)，一般控制在 0.8～1.2 m，最多不得超過1.5 m。提鉆采取巖芯時(shí)，應(yīng)采用管鉗擰卸方法卸下鉆頭，用尖嘴鉗卸下卡圈，規(guī)范采取巖芯，嚴(yán)禁采用敲打鉆具卸取巖芯。采取巖芯樣沖洗干凈后，按巖芯鉆探要求對(duì)巖芯樣進(jìn)行編號(hào)并按照其順序放置芯樣箱內(nèi)保管。當(dāng)鉆孔接近可能存在裂縫或混凝土可能存在工程質(zhì)量問題的部位和樁底時(shí)，應(yīng)改用適當(dāng)?shù)你@進(jìn)方法或工藝，并注意觀察回水變色、鉆進(jìn)速度的變化。如灌注樁樁身混凝土可能存在疏散、離析、夾泥等異常情況，可采取干鉆方法進(jìn)行鉆取混凝土芯樣。在鉆孔取芯過程中，對(duì)異常孔段和終孔及時(shí)驗(yàn)證孔深，對(duì)芯樣應(yīng)逐段進(jìn)行地質(zhì)描述，對(duì)存在質(zhì)量缺陷的芯段及樁底與基巖交接嵌合部位進(jìn)行必要的描述和拍照。樁身混凝土抽芯后所留下的孔洞，分兩種情況進(jìn)行處理：對(duì)于樁身混凝土質(zhì)量合格且樁端以下持力層無(wú)溶洞、溶溝或深槽等不良地質(zhì)條件的灌注樁，應(yīng)及時(shí)用與樁身混凝土強(qiáng)度相當(dāng)水灰比0.5～0.7的水泥砂漿自樁底往上方式進(jìn)行注漿修補(bǔ)。對(duì)于樁身混凝土有嚴(yán)重質(zhì)量缺陷、樁底沉渣厚度大于設(shè)計(jì)規(guī)定、持力層末能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，鉆芯孔應(yīng)封存，留待處理；抽芯孔通常情況下，留作注漿孔用，不封孔。[2]

3 鉆孔抽芯法施工注意事項(xiàng)

3.1 采取有效措施提高巖芯樣采取率和巖芯質(zhì)量

確保鉆孔垂直度，控制每個(gè)回次進(jìn)尺，避免因回次進(jìn)尺過長(zhǎng)。通常情況下，每個(gè)回次進(jìn)尺應(yīng)控制在0.8～1.2 m，最多不得超過1.5 m；特殊情況，如斷樁、樁身夾泥、混凝土嚴(yán)重離析層、縮徑、樁底沉渣厚度、樁底混凝土與持力層的接觸帶等，每個(gè)回次進(jìn)尺應(yīng)控制在0.2～0.5 m。提鉆取芯時(shí)，應(yīng)采用擰卸鉆頭方式采取巖芯，嚴(yán)禁采取敲打巖芯管方法采取巖芯。采用單動(dòng)雙管取芯鉆具進(jìn)行取芯，而非單動(dòng)單管取芯鉆具進(jìn)行取芯，提高巖芯采取率和巖芯質(zhì)量。對(duì)于特殊部位，如斷樁、樁身夾泥、混凝土嚴(yán)重離析層、縮徑、樁底沉渣厚度、樁底混凝土與持力層的接觸帶等，應(yīng)當(dāng)采取無(wú)泵干鉆，提高巖芯采取率。鉆機(jī)要求選用高轉(zhuǎn)速鉆機(jī)，且為液壓操縱鉆機(jī)，鉆頭選用金剛石鉆頭。

3.2 采取有效措施預(yù)防孔內(nèi)事故

抽芯孔施鉆過程中，必須保證抽芯孔的沖洗液正常循環(huán)，不得中斷。如果鉆孔內(nèi)循環(huán)沖洗液中斷，將會(huì)嚴(yán)重影響金剛石鉆頭的使用壽命和鉆芯的質(zhì)量，甚至?xí)斐蔁@或埋鉆事故。在特殊孔段，采用孔底循環(huán)無(wú)泵干鉆時(shí)，應(yīng)當(dāng)經(jīng)常上下躥動(dòng)鉆具，預(yù)防燒鉆事故發(fā)生。

3.3 樁身混凝土局部強(qiáng)度過低或混凝土膠結(jié)較差時(shí)的檢測(cè)

樁身混凝土質(zhì)量差原因是：（1）樁底存在積水，混凝土澆灌前沒有將積水抽排干而直接澆灌；（2）樁身混凝土澆灌過程中，沒有采用串筒下料，現(xiàn)場(chǎng)攪拌好混凝土從樁口直接灌入，且樁長(zhǎng)多在10 m以上，混凝土發(fā)生嚴(yán)重離析現(xiàn)象；（3）現(xiàn)場(chǎng)混凝土攪拌沒有嚴(yán)格按照混凝土試驗(yàn)配合比要求過磅投料，嚴(yán)重影響混凝土質(zhì)量。

處理方法：將原來(lái)澆灌成樁全部廢除，改用泥漿護(hù)壁、沖孔灌注樁在原樁位成孔、成樁；并要求采用水下混凝土灌注工藝、商品混凝土進(jìn)行樁身混凝土澆灌。

3.4 樁長(zhǎng)和樁端持力層的檢測(cè)

柳州市某高架橋沖孔灌注樁抽芯檢測(cè)過程中，鉆孔抽芯檢測(cè)結(jié)果：樁身混凝土完整、混凝土強(qiáng)度和樁底沉碴厚度符合設(shè)計(jì)要求、樁端混凝土與持力層膠結(jié)良好，但樁長(zhǎng)不滿足設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)和樁端以下持力層存在溶溝或溶槽等不良地質(zhì)條件。

造成樁長(zhǎng)不滿足設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)的原因：勘察地面高程與樁基施工地面高程不一致，樁基施工單位未進(jìn)行不同高程換算，誤認(rèn)為樁端進(jìn)入基巖深度滿足設(shè)計(jì)要求即可。而造成樁端以下持力層存在溶溝或溶槽的原因是：因柳州地處巖溶發(fā)育地區(qū)，對(duì)于大直徑樁孔實(shí)行“1樁1孔”勘察時(shí)，難以發(fā)現(xiàn)樁底面積、樁端以下所有不良地質(zhì)條件。

處理方法：在原樁位上采用泥漿護(hù)壁、沖孔灌注樁，即要求該樁沖擊方式?jīng)_擊原澆灌的鋼筋混凝土，并要求樁端必須嵌入本次抽芯孔發(fā)現(xiàn)的溶溝或溶槽以下1 m完整基巖方能終孔，鋼筋籠按通長(zhǎng)配筋，按照原設(shè)計(jì)樁身混凝土強(qiáng)度澆灌成樁。

3.5 樁身混凝土強(qiáng)度低或齡期較短時(shí)不宜用抽芯法檢測(cè)

當(dāng)樁身混凝土局部強(qiáng)度過低或混凝土膠結(jié)較差時(shí)，鉆芯過程中容易破壞砂漿與粗骨料之間的粘結(jié)力，影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。當(dāng)混凝土強(qiáng)度低于10 MPa時(shí)，鉆出的芯樣表面變得比較粗糙，甚至很難取出完整芯樣，因此對(duì)于局部強(qiáng)度等級(jí)低于C10的樁身混凝土或齡期較短的混凝土，一般不采用鉆孔抽芯法檢測(cè)，以保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。對(duì)于較大斷面的灌注樁而言，鉆孔抽芯法檢測(cè)的只是局部強(qiáng)度，當(dāng)局部強(qiáng)度較低時(shí)應(yīng)增加測(cè)點(diǎn)數(shù)量，以免以偏代全，造成誤判。

4 結(jié)語(yǔ)

鉆孔抽芯法可用于灌注樁質(zhì)量檢測(cè)，且較直觀反映樁身混凝土質(zhì)量，同時(shí)還能檢測(cè)樁端持力層以下是否存在不良地質(zhì)條件，能夠較準(zhǔn)確判斷混凝土灌注樁質(zhì)量，給建設(shè)單位提供借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1] 高飛. 鉆孔取芯法檢測(cè)技術(shù)[R]. 鉆孔取芯法檢測(cè)技術(shù)分析報(bào)告， 上海： 中國(guó)船舶工業(yè)第九設(shè)計(jì)研究院檢測(cè)站.

[2] 建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-94）[S]. 北京： 中國(guó)建筑工業(yè)出版社， 2008.

作者簡(jiǎn)介：苗龍（1991-），男，漢族，山西永濟(jì)，本科，職稱：助理工程師，研究方向：道路與橋梁試驗(yàn)檢測(cè)