论文部分内容阅读
摘要：本文主要介绍了钻芯法检测技术在桩基检测中的应用。并且对钻芯法检测桩基存在的问题进行了分析，结合实例探讨了钻芯法检测技术存在的不足。
关键词：钻芯法；混凝土强度；桩基检测
中图分类号：TV331文献标识码： A
1 前言
桩基础在现代工程结构中运用广泛，由于桩基工程又属于地下隐蔽工程，施工过程都在水下及地下进行，影响施工质量的因素很多，因此不可避免会出现诸如桩身缩径、夹泥、砼离析、沉渣过厚等各种质量缺陷，影响桩身的完整性和桩的承载能力。因此为了保证桩基的稳定性和安全性，产生了许多检测方法，比较常见的有：低应变法、声波透射法、高应变法、钻芯法等检测方法。其中钻芯法是一种局部破损检测方法，因不受场地限制，能够对桩身质量进行直观全面定性观察分析，可以判断桩身的完整性、混凝土强度、桩长、桩底沉渣及持力层性状等多方面情况，而广泛应用于桩基质量检测工作中。
2 钻芯法的基本要求
2.1确定钻孔检测时间。桩基的钻孔检测时间应在混凝土龄期达到28天或预留的同条件养护试件强度达到设计要求后进行。
2.2确定钻孔位置。桩基的钻孔位置，应根据无损检测发现的缺陷位置或监理工程师的要求确定。如为正常检测当钻芯孔为一个时，宜在距桩中心10～15cm的位置开孔；当钻孔数为两个或两个以上时，开孔位置宜在距桩中心0.15d～0.25d内均匀对称布置。
2.3桩端持力层钻探要求。每根受检桩不得少于一孔，其钻探深度应满足设计要求，其它钻芯孔不宜少于1.0m。当设计无明确要求时，桩底持力层的钻探深度不应小于3倍桩径，且不应少于3m。
3 钻芯取样操作过程要求
3.1钻机设备安装必须稳固、底座水平。当桩顶面与钻机底座的距离较大时，应安装孔口管，孔口管应垂直牢固。钻机立轴中心、天轮中心与孔口中心必须在同一铅垂线上。应确保钻机在钻芯过程中不发生倾斜、移位，钻芯孔垂直度偏差应不大于0.5%。
3.2钻进速度。钻进过程中，钻孔内循环水流不得中断，每回次进尺宜控制在1.5m内，钻至桩底时宜采取适宜的钻芯方法和工艺钻取沉渣并测定沉渣厚度，采用合适的方法对持力层岩土性状进行鉴别。
3.3提钻卸取芯样时，应拧卸钻头和扩孔器，严禁敲打卸芯。钻取的芯样应由上而下按回次顺序放进芯样箱中，芯样侧面上应清晰标明回次数、块号、本回次总块数，并按规范要求及时记录钻进情况，对芯样质量进行初步描述，对桩底沉渣和持力层情况进行详细编录。
3.4当单桩质量评价符合设计要求时，应灌浆封闭钻芯孔，若钻芯孔还需作超声波法检测时，应封存钻芯孔留待检测。
4 芯样的加工与抗压强度试验
用钻孔法检测灌注混凝土的强度，芯样试件的截取、加工和试验应符合相关规范要求。芯样在切割过程中应标注好芯样编号，切割后的芯样试件应满足平整度及垂直要求，当不满足要求時应作补平处理。
芯样试件制作完毕可立即进行抗压强度试验。岩石芯样试件应在清水中浸泡不少于12h后进行试验。试验应按现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》GB/T50081-2002的有关规定确定。
5 依据检测结果数据分析判定桩基质量
5.1桩身完整性判定。通过混凝土芯样外观检查，结合孔数、采取率、现场芯样特征、芯样抗压强度试验结果及相关规范要求进行桩身完整性判定。
5.2桩身混凝土芯样试件抗压强度评定。混凝土芯样试件抗压强度代表值应按1组3个试件强度值平均值确定。同一受检桩同一深度部位有2组及以上混凝土芯样试件抗压强度代表值时，取其平均值为该桩该深度处混凝土芯样试件抗压强度代表值。受检桩中不同深度位置的混凝土芯样试件抗压强度代表值中的最小值为该桩混凝土芯样试件抗压强度代表值。
5.3桩基成桩质量评价应严格按照相关规范实施，应从桩径、桩长、桩身完整性、混凝土强度、桩底沉渣厚度、桩端持力层性状（强度）等方面进行全面、系统、综合评价，做到定量与定性相结合。当钻芯孔偏出桩外时，仅对钻取芯样部分进行评价。
6.钻芯法在桩基检测中存在的主要问题
6.1钻芯法具有局限性。钻芯法检测虽然可以直观查明桩基的缺陷情况，但是存在局限性。由于钻芯法通过钻孔进行检测，对缺陷范围的判断还是以孔判整桩，所以难以判断桩基的整体情况，难以客观地反映基桩缺陷的空间分布。
6.2钻芯检测结果存在较多因素影响。钻芯法检测结果受到钻机固定、钻头硬度、钻孔位置、钻芯过程中的操作、芯样取样位置、芯样的加工及试验等较多因素的影响，从而较容易使到桩基质量评价产生偏差。
6.3钻芯法检测判断的不够细化。由于规范要求对桩同一深度横截面以及缺陷部位强度都是按平均强度进行评价的，所以没有考虑所要平均的强度差异及离散性问题。很显然，当芯样强度偏差较大时，简单地按平均强度进行评价是不准确的。另外，要想对桩身缺陷情况有更多的了解，还必须加孔验证，但是由于不清楚缺陷的具体分布情况，所以加孔验证也同样存在偏差问题。
7 工程实例
广东省清远市某公路大桥27-4#桩基设计为嵌岩桩，桩径2200mm，设计桩长40.2m，设计混凝土强度C30，桩端持力层为微风化大理岩化灰岩。为了对成桩质量进行验证，采用钻芯法进行了抽芯检测。全桩共钻3孔，取有代表性的砼芯样19组，抽芯结果表明：芯样采取率99.5%，桩身总进尺40.3m，桩身砼芯样连续完整，其中3#孔26.59～30.15m出现连续蜂窝、沟槽情况，在该段取芯，抗压强度结果为21.9MPa，不符合设计要求。该缺陷位置1#无异常情况、2#孔28.36～31.86m有相同缺陷情况出现，两孔同一深度抗压强度分别为45.0MPa、37.1Mpa；三孔同深度芯样强度平均值为34.7Mpa，桩底无沉渣，桩身与持力层直接接触。根据广东省《建筑地基基础检测规范》DBJ 15-60-2008等标准结合桩身其它情况综合判定该桩桩身完整性类别为Ⅲ类。如下图所示。本例表明如果缺陷强度稍高或芯样强度离差较大，简单地只按平均强度进行评价，是不准确的，容易产生争议。
图、27-4#桩26.59～30.15m处缺陷
8 结 语
综上所述，钻芯法具有科学、直观、精确等特点这是目前其它检测方法无法比拟的，但是其检测成本较高，速度较慢，而且会造成结构的局部破坏，因此不能在桩基检测中普遍使用，存在局限性。所以，要想客观判断桩基质量，检测过程中应将钻芯法结合其它方法综合判定。
参考文献
[1]高建忠.有关桩基检测中钻芯检测法的应用探讨[J].科技信息,2011, 29:347-348.
[2]刘冀.桩基检测技术的综合应用[D].中南大学,2011:27-28.
关键词：钻芯法；混凝土强度；桩基检测
中图分类号：TV331文献标识码： A
1 前言
桩基础在现代工程结构中运用广泛，由于桩基工程又属于地下隐蔽工程，施工过程都在水下及地下进行，影响施工质量的因素很多，因此不可避免会出现诸如桩身缩径、夹泥、砼离析、沉渣过厚等各种质量缺陷，影响桩身的完整性和桩的承载能力。因此为了保证桩基的稳定性和安全性，产生了许多检测方法，比较常见的有：低应变法、声波透射法、高应变法、钻芯法等检测方法。其中钻芯法是一种局部破损检测方法，因不受场地限制，能够对桩身质量进行直观全面定性观察分析，可以判断桩身的完整性、混凝土强度、桩长、桩底沉渣及持力层性状等多方面情况，而广泛应用于桩基质量检测工作中。
2 钻芯法的基本要求
2.1确定钻孔检测时间。桩基的钻孔检测时间应在混凝土龄期达到28天或预留的同条件养护试件强度达到设计要求后进行。
2.2确定钻孔位置。桩基的钻孔位置，应根据无损检测发现的缺陷位置或监理工程师的要求确定。如为正常检测当钻芯孔为一个时，宜在距桩中心10～15cm的位置开孔；当钻孔数为两个或两个以上时，开孔位置宜在距桩中心0.15d～0.25d内均匀对称布置。
2.3桩端持力层钻探要求。每根受检桩不得少于一孔，其钻探深度应满足设计要求，其它钻芯孔不宜少于1.0m。当设计无明确要求时，桩底持力层的钻探深度不应小于3倍桩径，且不应少于3m。
3 钻芯取样操作过程要求
3.1钻机设备安装必须稳固、底座水平。当桩顶面与钻机底座的距离较大时，应安装孔口管，孔口管应垂直牢固。钻机立轴中心、天轮中心与孔口中心必须在同一铅垂线上。应确保钻机在钻芯过程中不发生倾斜、移位，钻芯孔垂直度偏差应不大于0.5%。
3.2钻进速度。钻进过程中，钻孔内循环水流不得中断，每回次进尺宜控制在1.5m内，钻至桩底时宜采取适宜的钻芯方法和工艺钻取沉渣并测定沉渣厚度，采用合适的方法对持力层岩土性状进行鉴别。
3.3提钻卸取芯样时，应拧卸钻头和扩孔器，严禁敲打卸芯。钻取的芯样应由上而下按回次顺序放进芯样箱中，芯样侧面上应清晰标明回次数、块号、本回次总块数，并按规范要求及时记录钻进情况，对芯样质量进行初步描述，对桩底沉渣和持力层情况进行详细编录。
3.4当单桩质量评价符合设计要求时，应灌浆封闭钻芯孔，若钻芯孔还需作超声波法检测时，应封存钻芯孔留待检测。
4 芯样的加工与抗压强度试验
用钻孔法检测灌注混凝土的强度，芯样试件的截取、加工和试验应符合相关规范要求。芯样在切割过程中应标注好芯样编号，切割后的芯样试件应满足平整度及垂直要求，当不满足要求時应作补平处理。
芯样试件制作完毕可立即进行抗压强度试验。岩石芯样试件应在清水中浸泡不少于12h后进行试验。试验应按现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》GB/T50081-2002的有关规定确定。
5 依据检测结果数据分析判定桩基质量
5.1桩身完整性判定。通过混凝土芯样外观检查，结合孔数、采取率、现场芯样特征、芯样抗压强度试验结果及相关规范要求进行桩身完整性判定。
5.2桩身混凝土芯样试件抗压强度评定。混凝土芯样试件抗压强度代表值应按1组3个试件强度值平均值确定。同一受检桩同一深度部位有2组及以上混凝土芯样试件抗压强度代表值时，取其平均值为该桩该深度处混凝土芯样试件抗压强度代表值。受检桩中不同深度位置的混凝土芯样试件抗压强度代表值中的最小值为该桩混凝土芯样试件抗压强度代表值。
5.3桩基成桩质量评价应严格按照相关规范实施，应从桩径、桩长、桩身完整性、混凝土强度、桩底沉渣厚度、桩端持力层性状（强度）等方面进行全面、系统、综合评价，做到定量与定性相结合。当钻芯孔偏出桩外时，仅对钻取芯样部分进行评价。
6.钻芯法在桩基检测中存在的主要问题
6.1钻芯法具有局限性。钻芯法检测虽然可以直观查明桩基的缺陷情况，但是存在局限性。由于钻芯法通过钻孔进行检测，对缺陷范围的判断还是以孔判整桩，所以难以判断桩基的整体情况，难以客观地反映基桩缺陷的空间分布。
6.2钻芯检测结果存在较多因素影响。钻芯法检测结果受到钻机固定、钻头硬度、钻孔位置、钻芯过程中的操作、芯样取样位置、芯样的加工及试验等较多因素的影响，从而较容易使到桩基质量评价产生偏差。
6.3钻芯法检测判断的不够细化。由于规范要求对桩同一深度横截面以及缺陷部位强度都是按平均强度进行评价的，所以没有考虑所要平均的强度差异及离散性问题。很显然，当芯样强度偏差较大时，简单地按平均强度进行评价是不准确的。另外，要想对桩身缺陷情况有更多的了解，还必须加孔验证，但是由于不清楚缺陷的具体分布情况，所以加孔验证也同样存在偏差问题。
7 工程实例
广东省清远市某公路大桥27-4#桩基设计为嵌岩桩，桩径2200mm，设计桩长40.2m，设计混凝土强度C30，桩端持力层为微风化大理岩化灰岩。为了对成桩质量进行验证，采用钻芯法进行了抽芯检测。全桩共钻3孔，取有代表性的砼芯样19组，抽芯结果表明：芯样采取率99.5%，桩身总进尺40.3m，桩身砼芯样连续完整，其中3#孔26.59～30.15m出现连续蜂窝、沟槽情况，在该段取芯，抗压强度结果为21.9MPa，不符合设计要求。该缺陷位置1#无异常情况、2#孔28.36～31.86m有相同缺陷情况出现，两孔同一深度抗压强度分别为45.0MPa、37.1Mpa；三孔同深度芯样强度平均值为34.7Mpa，桩底无沉渣，桩身与持力层直接接触。根据广东省《建筑地基基础检测规范》DBJ 15-60-2008等标准结合桩身其它情况综合判定该桩桩身完整性类别为Ⅲ类。如下图所示。本例表明如果缺陷强度稍高或芯样强度离差较大，简单地只按平均强度进行评价，是不准确的，容易产生争议。
图、27-4#桩26.59～30.15m处缺陷
8 结 语
综上所述，钻芯法具有科学、直观、精确等特点这是目前其它检测方法无法比拟的，但是其检测成本较高，速度较慢，而且会造成结构的局部破坏，因此不能在桩基检测中普遍使用，存在局限性。所以，要想客观判断桩基质量，检测过程中应将钻芯法结合其它方法综合判定。
参考文献
[1]高建忠.有关桩基检测中钻芯检测法的应用探讨[J].科技信息,2011, 29:347-348.
[2]刘冀.桩基检测技术的综合应用[D].中南大学,2011:27-28.