淺談水泥土樁鉆芯法檢測(cè)

林 婷

（福建省閩之星水利水電工程檢測(cè)有限公司，福建 福州 350000）

水泥土樁的主要作用是提高地基強(qiáng)度，把地層軟土層與水泥強(qiáng)制攪拌在一起，通過物理化學(xué)反應(yīng)，讓軟土硬結(jié)為整體的、水穩(wěn)定性與強(qiáng)度良好的水泥土增強(qiáng)體，從而實(shí)現(xiàn)提升復(fù)合地基承載力、減少沉降量的目的。如果土地、地下水等有腐蝕性時(shí)，還需要借助試驗(yàn)對(duì)其實(shí)用性進(jìn)行確定，而鉆芯法檢測(cè)是一種常用的水泥土樁樁體質(zhì)量檢測(cè)方法，具有檢測(cè)結(jié)果可靠、有效等優(yōu)點(diǎn)。

1 鉆孔取芯技術(shù)要點(diǎn)

1.1 鉆機(jī)選取

在鉆機(jī)選取時(shí)，鉆機(jī)要運(yùn)行平穩(wěn)、操作靈活、移動(dòng)方便，同時(shí)還要有循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。水泥土樁強(qiáng)度較低，因此當(dāng)前水泥土樁鉆機(jī)主要選取地質(zhì)勘探巖石鉆機(jī)[1]。

1.2 鉆探人員技術(shù)水平

鉆探人員的技術(shù)水平也會(huì)對(duì)鉆芯取樣質(zhì)量產(chǎn)生影響。鉆芯機(jī)長(zhǎng)應(yīng)有鉆芯法驗(yàn)樁上崗證，同時(shí)還要具有豐富的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)。抽芯檢驗(yàn)人員還要有主管部門頒發(fā)的抽芯檢測(cè)證。

1.3 鉆頭與鉆速選擇

鉆頭的材質(zhì)與形狀也會(huì)對(duì)鉆樣的鉆取質(zhì)量與芯樣試件的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生影響，所以鉆頭的選取應(yīng)以薄壁金剛石、合金等材質(zhì)為主[2]。在鉆取過程中，要讓鉆頭和水泥土面均勻接觸、均勻受力，鉆進(jìn)操作要平穩(wěn)，保障取芯質(zhì)量。同時(shí)，鉆頭的胎體中不能有裂縫、缺邊、少角、傾斜、變形等問題。考慮到混凝土灌注樁的硬度較大，所以在使用抽芯鉆機(jī)進(jìn)行取樣時(shí)，通常使用四檔或者五檔的轉(zhuǎn)速。對(duì)水泥土樁來(lái)說，只需要使用三檔就可以。水泥土樁的強(qiáng)度較低，如果使用高速進(jìn)行鉆進(jìn)，就會(huì)加大芯樣完整性受破壞的可能性，導(dǎo)致樁基誤判。

1.4 樁長(zhǎng)與破碎段長(zhǎng)度確定

水泥土樁的成樁質(zhì)量受土質(zhì)、水泥、施工工藝等的影響。土樁樁身完整度的離散性較大，所以經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)攪拌不均、膠結(jié)較差等區(qū)段。所以，如果水泥樁的膠結(jié)質(zhì)量不好時(shí)，在抽芯檢驗(yàn)時(shí)難以保障采取率，這也是造成樁長(zhǎng)爭(zhēng)議的主要原因[3]。要解決上述問題應(yīng)重視以下幾點(diǎn)：一是，機(jī)長(zhǎng)使用雙管單動(dòng)鉆芯取樣，鉆機(jī)轉(zhuǎn)速采用一檔或二檔慢速鉆進(jìn)，還應(yīng)振搗壓實(shí)后再提鉆，卸取芯樣時(shí)建議用鉆機(jī)自帶的高壓水槍緩慢地將芯樣壓出，防止芯樣因打碎、無(wú)法粘聚造成芯樣不能取出，影響采樣率；二是，檢測(cè)員對(duì)鉆桿深度的測(cè)量與完整芯樣長(zhǎng)度的測(cè)量需要在下鉆前進(jìn)行。也就是說，要明確各進(jìn)尺芯樣的準(zhǔn)確長(zhǎng)度與破碎段長(zhǎng)度，避免機(jī)長(zhǎng)憑感官進(jìn)行記錄，產(chǎn)生樁長(zhǎng)誤差；三是，檢測(cè)人員可以借助樁孔深度對(duì)樁長(zhǎng)進(jìn)行確定。測(cè)量方式如下：

孔深=∑下鉆鉆桿長(zhǎng)度+單管（或雙管）長(zhǎng)度-架空-余高

樁長(zhǎng)=孔深-持力層深度

其中，架空指的是機(jī)底平面到樁頭的距離，余高指的是立軸和鉆桿結(jié)合面到機(jī)底平面的距離。

1.5 水泥土樁取樣規(guī)定與建議

按《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2014）中對(duì)混凝土抗壓芯樣試件的取樣要求來(lái)進(jìn)行，具體如下：

①截取數(shù)量。如果樁長(zhǎng)小于10m，那么每孔按照兩組數(shù)量進(jìn)行芯樣截??；如果樁長(zhǎng)在10m～30m 之間，那么每孔按照三組數(shù)量進(jìn)行芯樣截取。每組切磨為三塊試件，取一組內(nèi)試件的平均值作為組檢測(cè)值。同時(shí)，考慮到水泥土芯樣的強(qiáng)度較低，很容易破碎，按照相關(guān)檢測(cè)技術(shù)要求，每孔芯樣試件要大于或者等于六個(gè)截取段[4]。

②截取位置。上部芯樣的位置和樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高之間的距離要控制在2m以內(nèi)，下部芯樣位置和樁底之間的距離也要控制在2m以內(nèi)，中間芯樣可以采用等間距截取的方式。按照現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，水泥土樁下部的水泥土和上部相比需要承受更多的自重壓力，因此，水泥土樁下部在物理化學(xué)的作用下會(huì)產(chǎn)生更加致密的凝硬性固結(jié)土，讓水泥土的膠結(jié)強(qiáng)度與密實(shí)度變大，導(dǎo)致樁體的強(qiáng)度由上至下不斷加強(qiáng)。受樁頂載荷作用影響，樁身壓縮會(huì)造成樁體沉降，但是和上部相比，樁身下部的壓縮量較小，樁身上部在承載中承擔(dān)的作用更大。所以，在進(jìn)行水泥土樁抽芯檢測(cè)操作時(shí)，抗壓試件通常由樁身上部或者中上部取樣，此時(shí)的芯樣代表性更強(qiáng)。如果原狀土分層，則需要考慮分層截取相應(yīng)的土層芯樣，通過芯樣對(duì)不同土層中的成樁質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)[5]。

③水泥土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。在水泥土樁抽芯檢測(cè)操作之前，檢測(cè)人員要和建設(shè)單位、監(jiān)理單位等進(jìn)行合作，對(duì)水泥土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的齡期進(jìn)行確定。如果抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的齡期是90d，但是在檢測(cè)時(shí)齡期只有28d，那么需要經(jīng)過設(shè)計(jì)單位確認(rèn)，并提供28d水泥抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值[6]。如果設(shè)計(jì)單位無(wú)法提供，那么需要以相關(guān)規(guī)范為基礎(chǔ)對(duì)28d 水泥抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值進(jìn)行推算。

2 水泥土樁鉆芯法檢測(cè)的應(yīng)用

2.1 鉆孔取芯和芯樣抗壓試驗(yàn)要求

對(duì)某工程的8根水泥土攪拌樁進(jìn)行鉆芯法檢測(cè)及水泥土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，設(shè)計(jì)要求水泥土60d 抗壓強(qiáng)度為1.6MPa，90d 抗壓強(qiáng)度為2.0MPa，檢測(cè)參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》(DBJ/T13-146-2012)進(jìn)行。

芯樣取出后，從上部、中部、下部三段隨機(jī)連續(xù)選取三組試件，每組兩塊，芯樣試件制作按《建筑基礎(chǔ)檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2014）有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。制作完成后立即進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，水泥土芯樣試件抗壓強(qiáng)度按《建筑地基檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》(DBJ/T13-146-2012)進(jìn)行。

圖1 工程1#樁取樣

2.2 鉆芯法檢測(cè)操作

以工程1#樁為例。本次現(xiàn)場(chǎng)鉆取芯樣采用XY-2B 型油壓鉆機(jī)鉆取，配鉆具外徑Φ110mm的單動(dòng)雙管金剛石鉆頭，鉆取出的芯樣直徑約為86mm，同時(shí)配以擴(kuò)孔器、卡簧、常規(guī)鉆具，鉆孔采用金剛石巖芯鉆探技術(shù)和施工工藝，操作規(guī)程按《金剛石巖芯鉆探規(guī)程》及有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。

鉆孔9.64m，取水泥土芯樣8.68m。樁身水泥土芯樣進(jìn)尺0.00m～9.44m，取芯樣8.68m，取芯率91.9%。水泥土芯樣較連續(xù)、完整，攪拌紋理較清晰，芯樣側(cè)面表面較光滑，芯樣呈長(zhǎng)柱狀，局部呈塊狀，斷口基本吻合；

抗壓試件取芯樣位置：上部0.40m～0.70m，中部4.10m～4.50m，下部5.70m～6.00m，芯樣試件抗壓強(qiáng)度分別為1.5MPa、1.4MPa、1.2MPa，該樁水泥土芯樣抗壓強(qiáng)度平均值為1.4MPa。

9.44m～9.64m 為黏土持力層。芯樣長(zhǎng)度0.16m，為黃褐色，巖芯呈柱狀。

2.3 檢測(cè)評(píng)定

各檢測(cè)點(diǎn)使用鉆芯法檢測(cè)后其綜合評(píng)定結(jié)果見表1。

表1 鉆芯法檢測(cè)綜合評(píng)定

3 結(jié)論

通過鉆芯法在具體工程中的應(yīng)用可以看出，鉆芯法檢測(cè)可以更好地反映樁體的質(zhì)量，對(duì)樁長(zhǎng)、樁芯連續(xù)性、強(qiáng)度、端持力層檢測(cè)等具有非常顯著的效果。不過，當(dāng)前水泥土樁質(zhì)量檢測(cè)判定還沒有明確、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，特別是關(guān)于鉆芯檢測(cè)法中的部分內(nèi)容還不夠細(xì)化和明確，例如芯樣的抗壓強(qiáng)度代表值。所以，在工程實(shí)際應(yīng)用中，檢測(cè)單位應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際情況對(duì)檢測(cè)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行完善，通過工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累，不斷提高自身的檢測(cè)技術(shù)和水平，提高鉆芯法檢測(cè)質(zhì)量，促進(jìn)鉆芯法在水泥土樁樁體質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用和發(fā)展。