公路樁基檢測(cè)中鉆芯取樣法的應(yīng)用

肖晨輝

（河北盛通公路建設(shè)有限公司，河北 承德 068150）

0 引言

在公路建設(shè)過(guò)程中，樁基施工處于地下隱蔽工程，無(wú)法直接判斷其施工質(zhì)量，因此對(duì)樁基進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)顯得尤為重要。鉆芯取樣法作為樁基檢測(cè)方法之一，屬于局部破損檢測(cè)法，可以有效判別樁基混凝土強(qiáng)度、樁長(zhǎng)、樁基完整性、持力層形狀等，在樁基檢測(cè)中應(yīng)用廣泛。

1 工程概況

某高速公路工程全長(zhǎng)34.6km，設(shè)計(jì)行車(chē)速度110km/h，全線建設(shè)有130根樁基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)形式均為灌注樁，樁身混凝土強(qiáng)度為C35，樁長(zhǎng)30m。樁基礎(chǔ)施工完成后，采用超聲波檢測(cè)法進(jìn)行樁身檢測(cè)，但由于該方法檢測(cè)存在一定盲區(qū)，無(wú)法準(zhǔn)確判別樁基全斷面質(zhì)量。因此，需要采用鉆芯取樣法進(jìn)行復(fù)核檢測(cè)。

2 鉆芯取樣檢測(cè)技術(shù)

2.1 鉆芯取樣要求

（1）鉆孔取樣作業(yè)要求選擇有資質(zhì)、有經(jīng)驗(yàn)的單位進(jìn)行，使用的鉆機(jī)應(yīng)具有振動(dòng)小、扭矩大、調(diào)速范圍廣、液壓操縱的特點(diǎn)。鉆機(jī)的安裝應(yīng)保持穩(wěn)定，避免在鉆進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)卡鉆、鉆孔偏離樁身的問(wèn)題。

（2）鉆頭的選取要求直徑為70mm和110mm，鉆頭的材料為金剛石；結(jié)合規(guī)范要求，選取的芯樣尺寸為最大集料粒徑的3倍，且控制在100～150mm，本工程集料最大粒徑為40mm，芯樣直徑要求控制在120mm[1]。

（3）鉆芯取樣施工后對(duì)得到的樣品逐個(gè)進(jìn)行編號(hào)，明確每個(gè)樣品的塊號(hào)、總塊數(shù)，并結(jié)合編號(hào)依次進(jìn)行排序存放，不得出現(xiàn)順序顛倒、編號(hào)丟失、更換的問(wèn)題。芯樣全部鉆取后要進(jìn)行拍照記錄保存，并將取樣過(guò)程及樣品交由監(jiān)理單位進(jìn)行查驗(yàn)。

2.2 鉆芯取樣施工

2.2.1 鉆芯準(zhǔn)備

（1）鉆芯取樣前，施工單位要結(jié)合設(shè)計(jì)的取樣位置安裝鉆機(jī)，本次施工采用液壓鉆機(jī)，鉆機(jī)的安放位置要與芯樣中心保持一致，并在芯樣周?chē)捎门蛎浡菟ㄟM(jìn)行固定，避免施工中出現(xiàn)鉆機(jī)位移的問(wèn)題。鉆機(jī)安裝后，技術(shù)人員調(diào)整鉆機(jī)的主軸旋轉(zhuǎn)方向，旋轉(zhuǎn)方向調(diào)整為順時(shí)針后，安裝鉆頭，使鉆頭保持垂直狀態(tài)。

（2）鉆機(jī)施工前，接通場(chǎng)地內(nèi)的電源線與水源，通電后旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)的調(diào)速按鈕，保持需要的鉆進(jìn)速度，同時(shí)旋轉(zhuǎn)操作手柄，使鉆頭緩慢接近樁基混凝土表面，鉆進(jìn)1m 之前采用的鉆頭為合金鉆頭，待鉆進(jìn)1m后更換為金剛石鉆頭[2]。

2.2.2 鉆孔取樣

（1）鉆機(jī)安裝就位后正式開(kāi)始鉆芯取樣作業(yè)，取樣施工中為避免對(duì)混凝土樁基造成破壞，鉆進(jìn)時(shí)要進(jìn)行泥漿護(hù)壁作業(yè)。采用500kg的黏土和一定量的清水進(jìn)行充分拌和，同時(shí)加入溶解后的Na2CO3添加劑，該材料使用清水持續(xù)溶解24h，泥漿拌制后，選取部分樣品檢測(cè)其性能，合格的泥漿失水量為25～30L/h，黏度在35～40，滿足要求的泥漿可用于取樣施工中。

（2）在樁頭位置鉆進(jìn)時(shí)，樁頭位置處于樁基表面，此時(shí)采用的鉆頭為合金鉆頭。鉆頭和樁頭位置接觸時(shí)，保持鉆頭低轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)，不得突然增加鉆進(jìn)速度，待鉆頭鉆入樁基后緩慢增加鉆進(jìn)速度至勻速，此時(shí)鉆進(jìn)速度控制在168r/min，鉆機(jī)壓力控制在2kN。鉆進(jìn)深度達(dá)到20～30cm 時(shí)，方可將鉆機(jī)下放至套管護(hù)壁中。鉆進(jìn)深度達(dá)到1m 時(shí)，將合金鉆頭更換為金剛石鉆頭[3]。此外，樁基的樁頭本身是利用水泥砂漿和浮漿組合形成，截面具有不平整的特點(diǎn)，因此，在樁頭鉆進(jìn)過(guò)程中要時(shí)刻對(duì)鉆機(jī)的行進(jìn)方向進(jìn)行檢測(cè)，保證其垂直性，嚴(yán)禁出現(xiàn)取樣位置偏差。

（3）更換為金剛石鉆頭后，繼續(xù)進(jìn)行鉆進(jìn)施工，待鉆頭進(jìn)入樁端持力層后，可以選擇提鉆的方式進(jìn)行施工。施加0.5～1MPa 的壓力，將鉆頭從孔底向上提拉，每次提拉范圍控制在0.5m以內(nèi)，施工時(shí)間不得超過(guò)15min。提拉結(jié)束后利用水泥漿進(jìn)行回灌處理，并將鉆機(jī)的鉆頭拆卸下來(lái)，表示鉆孔取芯結(jié)束。拆卸過(guò)程中避免暴力拆卸，同時(shí)保障芯樣的全面性。

2.3 注意事項(xiàng)

2.3.1 注意鉆孔位置

本工程鉆芯取樣施工前，需要注意芯樣的選取位置和數(shù)量，芯樣的數(shù)量由樁基的樁徑?jīng)Q定，對(duì)樁徑不大于120mm 的樁基選取1 處芯樣，對(duì)樁徑大于120mm的樁基選取2處芯樣。只選取1處的樁基，要注意芯樣的位置，應(yīng)與樁中心相距100～150mm，選取2處芯樣的樁基，芯樣位置要控制在1/6樁距的位置對(duì)稱選取[4]。

2.3.2 注意鉆芯控制

鉆機(jī)安裝完成后，要注意檢查鉆機(jī)的安裝位置是否與設(shè)計(jì)位置一致。鉆機(jī)設(shè)備安裝時(shí)，技術(shù)員應(yīng)按照嚴(yán)密、穩(wěn)固的原則，將鉆機(jī)穩(wěn)定控制在樁基上，在鉆芯取樣過(guò)程中保持樁基的穩(wěn)定，避免出現(xiàn)移動(dòng)和偏差，鉆芯孔的垂直偏差應(yīng)控制在0.5%以下，此外，取樣過(guò)程中通過(guò)泥漿顏色、含砂量等明顯的變化，調(diào)整鉆機(jī)的鉆進(jìn)速度。

2.3.3 注意樣品選取

樁基混凝土芯樣的采取率要≥95%，芯樣的直徑應(yīng)滿足要求。在樁基持力層鉆進(jìn)時(shí)，注意控制每次進(jìn)尺的距離，避免損傷芯樣，取樣完成后，對(duì)芯樣做好各種相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄。

2.4 芯樣加工與試驗(yàn)

（1）本工程鉆芯取樣工作完成且經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收后，由具有資質(zhì)的專業(yè)單位對(duì)芯樣進(jìn)行加工和實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。加工時(shí)采用的設(shè)備包括芯樣切割機(jī)、磨平機(jī)和專用補(bǔ)平器，同時(shí)準(zhǔn)備強(qiáng)度試驗(yàn)所采用的壓力機(jī)，所有的設(shè)備在使用前均要檢查產(chǎn)品合格證，并對(duì)機(jī)械的使用性能進(jìn)行檢測(cè)，合格后方可進(jìn)行使用[5]。

（2）加工芯樣時(shí)，先利用切割機(jī)將芯樣切割成需要的大小，再利用磨平機(jī)或補(bǔ)平機(jī)對(duì)切割后的樣品進(jìn)行特殊處理，在芯樣補(bǔ)平時(shí)要采用補(bǔ)平材料，經(jīng)試驗(yàn)確定，本次施工采用的補(bǔ)平材料為純硫磺和硫磺膠泥，芯樣處理后進(jìn)行檢查，滿足要求后方可開(kāi)始強(qiáng)度試驗(yàn)。

（3）芯樣的強(qiáng)度試驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，由于芯樣在干燥狀態(tài)下的強(qiáng)度與濕潤(rùn)狀態(tài)下的強(qiáng)度存在差異，因此在強(qiáng)度試驗(yàn)前，要對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行必要的處理，保持芯樣試件狀態(tài)與樁基濕度相一致，再結(jié)合《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》 （GB/T50081—2002）規(guī)范要求，進(jìn)行芯樣的強(qiáng)度試驗(yàn)。

（4）在芯樣抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)后，將所得到的相關(guān)參數(shù)按公式進(jìn)行計(jì)算，最終得到芯樣的抗壓強(qiáng)度，具體公式如式（1）：

式中：FCU為芯樣的抗壓強(qiáng)度（MPa）；X為混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度折算系數(shù)；P為芯樣試件抗壓試驗(yàn)測(cè)得的破壞荷載（N）；D為芯樣試件的平均直徑（mm）。抗壓強(qiáng)度計(jì)算中應(yīng)綜合考慮芯樣尺寸效應(yīng)、機(jī)械對(duì)芯樣的擾動(dòng)和混凝土成型條件等不同因素的影響，進(jìn)行綜合確定[6]。

2.5 結(jié)果分析

經(jīng)過(guò)對(duì)本工程選取芯樣的檢測(cè)得知，芯樣的混凝土進(jìn)尺為31.34 m，芯樣的采用率為98.44%，選取的芯樣整體呈現(xiàn)灰色，通過(guò)表面觀察得知，混凝土的平整度良好，粗細(xì)集料分布均勻，混合料的黏結(jié)性較強(qiáng)，經(jīng)過(guò)混凝土抗壓強(qiáng)度的計(jì)算，得出混凝土的最大抗壓強(qiáng)度為45.8MPa，最小抗壓強(qiáng)度為38.9MPa，均滿足要求，表明該工程樁基施工質(zhì)量滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，可以放心使用。

3 結(jié)語(yǔ)

鉆芯取樣檢測(cè)法的應(yīng)用可以有效判別樁基施工質(zhì)量，為公路工程的后續(xù)施工提供依據(jù)，但鉆芯取樣檢測(cè)技術(shù)難度大，如取樣不當(dāng)，易造成樁基局部損傷，從而影響其整體質(zhì)量。因此，在檢測(cè)過(guò)程中，施工單位要結(jié)合工程實(shí)際，嚴(yán)格控制取樣過(guò)程。