鉆芯法在混凝土樁質(zhì)量檢測中的應(yīng)用探討

趙 平, 胡 君

(湖北省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試中心,湖北 武漢 430034)

樁基礎(chǔ)作為一種重要的基礎(chǔ)形式,在工業(yè)與民用建筑、交通、水利等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)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(diǎn)在以上領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)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(yīng)變法,樁身的完整性檢測可采用低應(yīng)變、超聲波、鉆芯法等,而各種方法都有其自身的特點(diǎn),如低應(yīng)變法方便、快捷、經(jīng)濟(jì),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(zhǔn)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(gè)較好的補(bǔ)充,既能直觀地觀察樁身的芯樣質(zhì)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(jìn)行抗壓試驗(yàn)，還可對樁身砼強(qiáng)度進(jìn)行檢驗(yàn)?！督ㄖ鶚稒z測技術(shù)規(guī)范》(JGJ106—2014[1])3.3.7條規(guī)定,對于端承型大直徑混凝土樁,當(dāng)受設(shè)備或條件限制無法檢測單樁豎向抗壓承載力時(shí),可采用鉆芯法作為持力層核驗(yàn)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(yàn)樁端持力層,檢測數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的10%,且不應(yīng)少于10根?？梢娿@芯法在混凝土樁的檢測中占有重要的地位。

1 檢測前的準(zhǔn)備工作

應(yīng)參照規(guī)范確定抽檢樁的數(shù)量,《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》(JGJ106—2014)3.3.3對檢測數(shù)量進(jìn)行了規(guī)定:抽芯檢測設(shè)備應(yīng)采用單動(dòng)雙管鉆具,嚴(yán)禁使用單動(dòng)單管鉆具。這里需要指出的是,實(shí)際工作中有些檢測部門為了圖省事節(jié)約成本,采用單動(dòng)單管鉆具鉆取芯樣,這會(huì)對芯樣質(zhì)量的判定產(chǎn)生較大的偏差,尤其在芯樣有缺陷的時(shí)候則會(huì)加大缺陷的嚴(yán)重程度,使最終的判定結(jié)果失真。

2 鉆進(jìn)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(shí)真實(shí)反映了樁身實(shí)際情況的芯樣，才能準(zhǔn)確客觀的對樁身的完整性做出評價(jià)。

(1) 單根受檢樁的鉆孔數(shù)量和鉆孔位置的布置規(guī)范中有詳細(xì)的說明。需要注意的是當(dāng)鉆芯孔為1個(gè)時(shí),考慮導(dǎo)管附近混凝土質(zhì)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(dāng)鉆芯孔為2個(gè)或2個(gè)以上時(shí),開孔位置宜在距樁中心0.15～0.25D范圍內(nèi)均勻?qū)ΨQ布置。

(2) 鉆進(jìn)過程中每回次進(jìn)尺宜控制在1.5 m內(nèi),當(dāng)鉆至樁底時(shí)宜采用減壓、慢速鉆進(jìn)、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(jìn)速度及循環(huán)水的顏色變化,如鉆桿突進(jìn),往往說明有較厚的沉渣,此時(shí)應(yīng)立即停鉆,及時(shí)測量機(jī)上余尺,準(zhǔn)確記錄有關(guān)情況;如循環(huán)水顏色發(fā)生變化,則可能預(yù)示著已經(jīng)進(jìn)入持力層(如在中風(fēng)化紅砂巖中,循環(huán)水的顏色會(huì)變紅)。當(dāng)持力層為中、微風(fēng)化巖時(shí),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(gè)回次,當(dāng)持力層為強(qiáng)風(fēng)化巖層或土層時(shí),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(fā)展,水下電視在工程檢測領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用,如4D超高清全智能孔內(nèi)電視采用先進(jìn)的圖像采集與處理技術(shù),可實(shí)現(xiàn)360°全孔觀測以及全孔視屏圖像的實(shí)時(shí)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(nèi),以準(zhǔn)確確定樁底沉渣或虛土厚度,如果孔內(nèi)的水比較渾濁,應(yīng)將水抽干后再放入探頭檢測。

(3) 芯樣取出后,應(yīng)由上而下按回次順序放進(jìn)芯樣箱中,芯樣側(cè)面應(yīng)標(biāo)明回次數(shù)、塊號?，F(xiàn)場編錄人員應(yīng)及時(shí)做好現(xiàn)場記錄,對芯樣進(jìn)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(jié)束后,應(yīng)對芯樣和標(biāo)有工程名稱、樁號、鉆芯孔號、樁長、孔深等相關(guān)信息標(biāo)識牌的全貌進(jìn)行拍照。

(4) 缺陷樁的鉆進(jìn):以上描述的鉆進(jìn)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(yīng)變完整性檢測中發(fā)現(xiàn)樁身的某個(gè)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(yīng)變樁身完整性Ⅱ類和Ⅲ類不好判定時(shí),往往需要借助于鉆芯法對樁身的完整性做進(jìn)一步的檢測驗(yàn)證,此類樁的檢測除滿足正常檢測的基本要求外,還應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

① 鉆芯的孔數(shù)可根據(jù)需要做適當(dāng)?shù)脑黾?因?yàn)殂@芯法是以“以點(diǎn)帶面”,本身有它的局限性,按照規(guī)范要求,正常情況下樁身完整性檢測時(shí),樁徑<1.2 m的樁可只鉆一個(gè)孔,而對于有缺陷的樁,除非該缺陷貫穿整個(gè)截面,否則只鉆一個(gè)孔就有可能漏判,無法達(dá)到驗(yàn)證的效果。此時(shí)可考慮增加鉆芯孔數(shù),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(jià)樁身的完整性。

② 鉆進(jìn)過程中最好將低應(yīng)變或超聲波判定缺陷部位上下50 cm作為一個(gè)回次,該回次的鉆進(jìn)不宜過長,否則一些有用的信息(如夾泥等)會(huì)被磨掉,如在鉆進(jìn)過程中鉆進(jìn)速度突然變快(突變),則很可能有嚴(yán)重的夾泥或斷樁發(fā)生,此時(shí)應(yīng)關(guān)掉進(jìn)水閥采用干鉆取樣,當(dāng)鉆機(jī)的鉆進(jìn)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(jìn)過程中也可結(jié)合循環(huán)水的顏色變化來進(jìn)行一些分析。如循環(huán)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(shù)據(jù)的分析判斷

3.1 混凝土抗壓芯樣的截取

該環(huán)節(jié)是鉆芯法中的重要一環(huán),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(shù)和取樣部位可能沒有按照規(guī)范的要求執(zhí)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(jià)基樁質(zhì)量,應(yīng)按照規(guī)范的要求進(jìn)行截取。

3.2 檢測數(shù)據(jù)的分析與判定

與2003版規(guī)范相比,《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》(JGJ106—2014)強(qiáng)調(diào)樁身完整性判斷應(yīng)根據(jù)混凝土芯樣表觀特征和缺陷分布情況，并結(jié)合局部芯樣強(qiáng)度檢測值進(jìn)行綜合判定。當(dāng)混凝土芯樣的外觀性介于Ⅱ類和Ⅲ類之間時(shí),利用出現(xiàn)缺陷部位的混凝土芯樣試件的抗壓強(qiáng)度檢測值是否滿足設(shè)計(jì)要求這一輔助手段加以區(qū)分,畢竟基樁質(zhì)量是否滿足設(shè)計(jì)要求,其芯樣的抗壓強(qiáng)度是一個(gè)重要的指標(biāo)。關(guān)于受檢樁混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度的取值以及樁身完整性類別的判定規(guī)范中均有詳細(xì)說明,這里不一一贅述。

4 結(jié)語

鉆芯法檢測混凝土樁成樁質(zhì)量有其自身的特點(diǎn),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(yàn)樁身混凝土芯樣的抗壓強(qiáng)度,同時(shí)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(yōu)勢,但也有其局限性,例如:費(fèi)用較高,時(shí)間較長,不宜大規(guī)模的使用,存在“以點(diǎn)帶面”的問題,而基樁的質(zhì)量評定是一項(xiàng)全面、系統(tǒng)的工作,實(shí)際工作中該法常與其它方法(如低應(yīng)變、超聲波等)結(jié)合使用,互相取長補(bǔ)短,以全面、準(zhǔn)確地評價(jià)基樁的成樁質(zhì)量,確保建筑物使用安全。