鉆芯法在混凝土樁質(zhì)量檢測中的應(yīng)用分析

莫建昌

（廣東省建筑科學(xué)研究院集團股份有限公司）

隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，我國建筑行業(yè)規(guī)模大幅擴張，各類上下游廠家激增。但隨之而來的混凝土質(zhì)量、操作人員失誤等問題也大量發(fā)生。這一背景下，以鉆芯法加強對混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量的檢測工作，對于保障建筑工程的平穩(wěn)交付，避免后續(xù)混凝土質(zhì)量問題的發(fā)生，具有極為重要的意義。

1 鉆芯法的適用情況

在鉆芯法應(yīng)用的過程中，通過獲知芯樣的試壓強度，即可對混凝土結(jié)構(gòu)的實體抗壓強度進行確定，而較少受到混凝土齡期的影響，通過這樣的方式，能夠達到簡單、高效、精確的混凝土質(zhì)量檢測目的（如圖1）。但在實際操作中，鉆芯法并非適用于所有情況的混凝土質(zhì)量檢測。通常來說，鉆芯法適合在以下情形中被采用：首先，當采用其他方式對目標區(qū)域進行檢測，檢測結(jié)果并不精確、數(shù)據(jù)收集被其他因素干擾時，可應(yīng)用鉆芯法進行檢測，以便更好確定混凝土強度；其次，在回彈法不適合應(yīng)用的情況下，或者建筑主體遭到火災(zāi)或化學(xué)侵蝕及建筑物年久失修不適合大范圍檢測的情況下，可應(yīng)用鉆芯法進行微取樣，以多次測試得出整體建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量數(shù)據(jù)[1]。

圖1 鉆芯法取樣

2 影響鉆芯法混凝土檢測質(zhì)量的因素

影響鉆芯法開展混凝土質(zhì)量檢測的因素一般有設(shè)備因素、尺寸因素、芯樣加工因素、芯樣試驗因素等幾點。具體而言，在開展鉆芯法檢測過程中，應(yīng)首先選擇合適的磨平機、鋸切機、鉆芯機等有關(guān)設(shè)備，在對設(shè)備進行檢修符合工作參數(shù)后方可進行檢測工作[2]。若鉆頭震動過于劇烈，或者鋸切機切割方向不對，都會對鉆芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成破壞，使得所測數(shù)據(jù)發(fā)生偏差。而在應(yīng)用小直徑芯樣時，應(yīng)將該芯樣與標準芯樣進行系統(tǒng)比對，以便發(fā)現(xiàn)兩者間的相關(guān)性，從而為后續(xù)的強度推定提供切實有效的支撐。另一方面，芯樣與尺寸偏差應(yīng)當符合CECS03:2007第6.0.5的有關(guān)規(guī)定，若芯樣發(fā)生掉角及不平會使得受壓面積發(fā)生變化，導(dǎo)致芯樣偏心受力，導(dǎo)致所得混凝土強度偏小。試驗過程中，試驗端面也不得有油污、水跡等削弱端面套箍作用的影響因素，不然同樣會導(dǎo)致測得強度偏小的結(jié)果發(fā)生。

3 鉆芯法在混凝土樁質(zhì)量檢測過程中的應(yīng)用實踐

3.1 芯樣試件的選用

在對芯樣試件進行選用時，應(yīng)選用標準芯樣試件展開抗壓試驗。芯樣直徑應(yīng)控制在骨料直徑的三倍以上，另一方面，應(yīng)當依照實際的機構(gòu)鋼筋配比率、骨料粒徑等數(shù)據(jù)，選擇鉆芯直徑，以便使芯樣試件數(shù)據(jù)更為真實準確。

實踐過程中，應(yīng)從遵循下述幾方面要求展開芯樣試件的取用：首先，標準芯樣試件中，對于單個試件，最多允許有兩根鋼筋直徑小于10mm，芯樣試件選用過程中應(yīng)嚴格遵循這一標準，以此避免實驗數(shù)據(jù)發(fā)生較大誤差。而對于整體直徑小于100mm的芯樣試件，應(yīng)最多允許存在1根直徑小于10mm的鋼筋。除此之外，還應(yīng)保證芯樣試件中軸線與鋼筋相垂直，并應(yīng)用游標卡尺進行芯樣試件幾何尺寸的精確測量。尤其注意在芯樣與銅筋相互垂直的位置展開多次測量，以取用算術(shù)平均值的方式得到盡可能準確的數(shù)據(jù)。另一方面，在對芯樣的外觀質(zhì)量及尺寸偏差控制上，應(yīng)當確保芯樣端面與軸線垂直度的偏差維持在2度以內(nèi)，并應(yīng)用磨平機展開磨平處理。若芯樣發(fā)生局部殘缺，可用水泥凈漿展開補救，在凈漿達到預(yù)期強度后，再展開磨平操作[3]。

3.2 鉆芯機應(yīng)用過程中的注意事項

在進行鉆芯機底座的安放時，應(yīng)當保證鉆芯機底座完全貼近構(gòu)件表面，其后應(yīng)用膨脹螺絲展開加固，以便讓鉆芯機底座和構(gòu)件表面間不存在間隙，從而避免在鉆芯機工作后，發(fā)生香蕉型芯樣及竹節(jié)型芯樣等不規(guī)范問題。這類問題會對混凝土實體強度的檢測結(jié)果構(gòu)成影響，使得檢測強度與實際強度間存在較大偏差。

而在開展鉆芯工作時，應(yīng)當對冷卻水流強度進行規(guī)范控制，最好維持在約3L每分鐘的單位流量，以便充分排除混凝土中的碎屑，保證鉆芯機工作進程的順利展開。應(yīng)當注意的是，在冷卻水流量不足時，需減緩進鉆速度，避免混凝土中碎屑黏住鉆頭，對鉆芯機造成危害的情況發(fā)生。在取出芯樣后，應(yīng)當依照由上而下的順序依次放入芯樣箱中，并在芯樣側(cè)面標明回次數(shù)、塊號。工作人員需對取樣現(xiàn)場展開全面記錄，對芯樣展開細節(jié)描述。在結(jié)束鉆芯后，應(yīng)對芯樣及標注有孔深、樁長、鉆芯孔號、樁號、工程名稱等有關(guān)信息的標識牌全貌進行拍照，以便及時記錄工程信息，方便后續(xù)進行回溯、校正。而在面對缺陷樁時，例如低應(yīng)變完整性檢測過程中，樁身某部位被發(fā)現(xiàn)有缺陷反射信號，但同時無法對斷樁、夾泥、縮徑等具體缺陷類型進行判斷，難以判斷低應(yīng)變樁身完整性類別，這時需要應(yīng)用鉆芯法展開樁身完整性的進一步驗證檢測工作。在對這類異常樁進行檢測時，除做好正常檢測的基本檢測要求外，還應(yīng)依照需要適當增加鉆芯孔數(shù)[下面所述內(nèi)容與增加鉆芯孔數(shù)無關(guān)]。同時由于鉆芯法采用以點帶面的方式，存在自身的局限性，故而在依照規(guī)范正常開展樁身完整性檢測時，在樁徑小于1.2m的情況下應(yīng)只鉆一孔，而對于帶有缺陷的樁，鉆芯檢測設(shè)備應(yīng)應(yīng)用單動雙管鉆具，禁止應(yīng)用單動單管鉆具。這是因為，以單動單管鉆具進行取芯時會對芯樣質(zhì)量展開判定時發(fā)生較大誤差，在芯樣本身存在缺陷時會導(dǎo)致誤差進一步加大，影響最終檢測結(jié)果。

3.3 芯樣抗壓強度數(shù)據(jù)及鉆芯孔偏離樁外問題的處理

展開取樣后，應(yīng)當在自然狀態(tài)下展開芯樣試件的抗壓試驗。一般來說，芯樣試件應(yīng)當在自然狀態(tài)下連續(xù)一周進行干燥；若在取樣時天氣較為潮濕，要在潮濕情況下對混凝土強度進行確定，應(yīng)在水中浸泡兩天后再開展抗壓試驗。處理芯樣抗壓強度數(shù)據(jù)時，試驗人員應(yīng)當保證誤判概率在0.05分以下。而在判定單一構(gòu)件強度值時，應(yīng)當保證四個以上的有效芯件數(shù)目；對于較小體積的構(gòu)件，這一數(shù)目則應(yīng)保證在兩個以上。并充分依照有效芯樣試件數(shù)目，展開混凝土抗壓強度的確定工作。具體而言，在展開抽樣檢測時，應(yīng)確保誤差區(qū)間的上下限差值小于4.0MPa，再對兩者取其算術(shù)平均值，在限值要求滿足后，推定值的上限值可以作為混凝土實體結(jié)構(gòu)強度的監(jiān)測值。

對長徑比較大的樁展開鉆芯檢測時，有時會出現(xiàn)鉆芯孔偏離樁外的問題，這一問題往往因鉆桿剛度不足、樁身傾斜、鉆孔不垂直等原因發(fā)生。實際情況下，對于50米以上的長樁，即使樁身的傾斜度控制在1%以下，鉆芯孔處于不偏斜態(tài)勢下，也可能有鉆不到樁底的情況發(fā)生，因此，應(yīng)隨樁的傾斜方向?qū)﹂L樁鉆孔方向進行調(diào)整。在鉆進一定深度后，以聲波反射技術(shù)對聲波沿樁徑方向的反射波進行檢測，從而對鉆孔的偏心方向及程度進行計算，以便對鉆孔方向開展實時調(diào)整，確保鉆孔始終處于樁身中心。例如以鉆芯法對工程抗滑樁進行檢測時，若混凝土強度與壓力間未處于平衡狀態(tài)，則會導(dǎo)致鉆頭發(fā)生較大磨損，使得混凝土與鉆頭間的鉆進阻力增大，導(dǎo)致芯樣表面粗糙，并對試驗結(jié)果準確性造成影響。在確定原因后，應(yīng)更換與混凝土強度相匹配的鉆頭，同時對鉆壓機鉆進速度進行及時調(diào)整，以保證鉆進芯樣的光滑與完整。

圖2 鉆進參數(shù)調(diào)整前后芯樣對比

4 結(jié)語

鉆芯法作為混凝土結(jié)構(gòu)強度檢測的重要方法，一方面應(yīng)用廣泛，但同時也存在著很多可能對鉆芯法的檢測結(jié)果造成影響的因素。為此應(yīng)從鉆取芯樣、加工芯樣、芯樣試驗等環(huán)節(jié)出發(fā)，對鉆芯法的全過程進行控制，將鉆芯法檢測混凝土強度的優(yōu)勢最大化發(fā)揮出來。