基桩钻芯法检测有关问题的探讨

文｜广州市市政工程试验检测有限公司 韦俏玲

目前用于桩基检测的方法包括钻芯法、超声波法、低应变反射波法等。其中钻芯法是常用的一种检测方法，多应用于混凝土灌注桩检测。由于钻芯法检测方便，场地要求不严格，操作方便，通过现场检测和后期的芯样强度抗压数据，可全面直观对混凝土桩身进行分析定性。目前，钻芯法已成为众多检测机构检测现浇混凝土灌注桩成桩质量采用的桩基检测常用方法之一。

一、钻芯法检测程序

1、检测时间确定

需要对桩钻孔检测时，要保证混凝土龄期达到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、钻孔位置

在选取钻孔位置时，要结合监理方提出的要求及无损检测发现的缺陷位置而定。一般情况下，钻芯孔只有一个时，开孔位置应定在离桩中心10 至 15cm之间为宜；钻孔达两个或多个时，开孔位置应定在离桩中心0.15d至 0.25d之间为合适，并且布置均匀对称。

3、桩端持力层钻深

要根据设计要求确定桩端持力层钻探深度。受检桩至少每根桩要一孔，其它钻芯孔应达1.0m或以上。如设计无规定时，钻探深度至少应达桩径的3倍，并且要达3m或以上。

4、钻芯取样操作过程要求

4.1 保证钻机设备稳固可靠，底座水平。

如桩顶面离钻机底座较远时，要安装孔口管，孔口管要牢固垂直。

孔口中心要和钻机立轴中心、天轮中心保持在同一铅垂线上。

防止钻机钻芯时发生移位、倾斜，钻芯孔垂直度偏差要控制在0.5%以内。

4.2 钻速控制

钻机钻进时，要保证钻孔内循环水流供应，不能中断，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。

4.3 提钻卸取芯样时应拧卸钻头和扩孔器，不能随意敲打卸芯。放进芯样箱的芯样，要从上至下按回次顺序进行，并在芯样侧面上清楚列明回次数、块号、本回次总块数，钻进情况要根据有关规范及时记录。初步评定芯样质量，桩底沉渣和持力层等有关数据资料要详细编录。

4.4 对单桩检测工作完成后，要确定桩的质量是否符合设计要求，如质量达标时，要对钻芯孔灌浆封闭，如需要用超声波法检测钻芯孔时，要封存钻芯孔，留待再次检测。

5、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。切割芯样时注明芯样编号，已切割的芯样要达到要求规定的平整度和垂直度，否则要对其进行补平处理。

完成芯样试件制作后可马上进行抗压强度试验。进行岩石芯样试件试验前，先要把芯样放在清水中浸泡至少12h后才能进行。

6、 桩基质量评定内容

6.1 通过对检测得出桩基的相关数据进行分析后，可对桩基质量进行评定。由于需要钻取桩身的部分样品进行检测，会造成桩身局部破损，因此，当对基桩质量产生怀疑需要采用钻芯法进行检测时，必须严格按规定比例抽检芯样检测，检测结果可以根据以下内容判定受检桩：①桩身混凝土质量。包括桩身是否存在气孔、麻面、蜂窝、松散；②断桩、混凝土胶结情况等，混凝土强度是否达到设计标准，桩身完整性类别判定；③桩底沉渣是否达到规范标准和设计要求；④桩底持力层的岩土性状（强度）和厚度是否满足规范和设计要求；⑤桩长是否和施工记录相同。通常情况下，一受检桩桩径要达到800mm或以上、长径比应小于 30。

6.2 桩身完整性

检查混凝土芯样外观时，要依据有关规范要求，结合现场芯样特征、孔数、抗压强度试验结果等众多方面进行综合分析，在此基础上完成对桩身完整性判定。

6.3 抗压强度评定

评定芯样试件抗压强度值时，要取1组3个试件的强度平均值确定。如同一桩同一深度位置有2组或以上芯样试件抗压强度代表值时，取它们的平均值作为此桩深度芯样试件抗压强度代表值。不同桩不同深度位置的芯样试件抗压强度代表值中，以当中最小值确定为受检桩芯样试件抗压强度代表值。

6.4 根据规范有关规定对成桩质量进行评定，包括对桩径、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）等内容进行综合分析，定量与定性结合，做到客观公正评价。

二、基桩钻芯法检测中存在的常见问题

采用钻芯法检测优点非常明显，如没有场地条件要求，尤其适宜直径较大桩的检测，假如需要对单桩竖向抗压承载力进行检测，设备和条件不具备时，可用钻芯法测定持力层的岩土性能。但采用钻芯法检测也有其不足之处，如检测的成本比较高、速度慢、周期长等；另外，根据多例实际情况总结出以下几个常见问题：

1、取芯方法不当

采用钻芯法检测桩基，能直观查出桩基质量缺陷，但芯样的抽取好坏直接关系到对基桩质量的评定，如取芯方法不妥当，出现芯样取不上来，或桩身偏斜，钻孔打偏难以钻达桩底，则直接影响到对基桩完整性、桩长、桩底沉渣厚度、缺陷空间分布位置等质量的评定。因此，应根据工程不同的性质采用适宜的抽取方法，对桩身出现夹层的，需做好防水装置；对坚硬质地情况，要做好避震及减震措施等。

2、芯样缺陷取样位置判断不当

影响钻芯检测结果的因素众多。其中芯样缺陷部位的取样如何判断相关规范没有给出具体的规定，因此现实中存在缺陷位置取样判断不准确的现象，从而导致不能准确评价桩基质量。对于出现蜂窝、波浪等缺陷部位要能准确判断，是什么原因引起的，是基桩自身施工浇筑不当引起的，还是因为钻机本身操作不当引起的，只有分析清楚了，才能作出准确的判断。

3、修正持力层岩芯样的抗压强度

目前，采用钻芯法检测，钻径要求大于 100mm，对单动双管钻具按100mm的外径，芯样径长约82mm。不同外径的芯样不一样，如此芯样的抗压强度会存在尺寸换算关系。目前，检测规范未提供相关修正换算关系，这导致实际的岩芯样强度出现一定的偏差。

针对以上问题，运用钻芯法检测，不能细化判断结果。按规范规定，采用钻芯法检测检测时，对受检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，并没有把平均的强度差异及离散性等因素考虑进去。

所以，如芯样强度出现较大偏差时，仅仅按平均强度进行评价，是不能真实反映桩的质量情况。此外，如需要进一步了解桩身缺陷情况，还要进行加孔验证，由于不能全面掌握缺陷的具体分布位置，故即使加孔验证也产生偏差问题。因此，从芯样缺陷部位强度差异及离散性等因素综合考虑的细化分析判断的方法不失为一个好的建议。

三、工程实例分析

（1）广东省内某市政工程18-1#桩基为嵌岩桩设计，设计桩径2200mm，桩长40.2m，混凝土强度C30，桩端持力层为微风化大理岩化灰岩。

为确保工程质量，决定通过钻芯法对桩进行检测。

全桩总共钻取3个孔口，共取19组混凝土芯样为代表，抽芯结果显示：芯样采取率为99.3%，桩身总进长为40.2m，桩身混凝土芯样完整性良好，当中，2#孔25.98～29.03m处相继出现沟槽、蜂窝等情况，经钻取该段芯样检测，确定其抗压强度仅为21.9MPa，达不到设计要求。相同位置中，1#没有出现异常情况，3#孔27.95～30.97m则出现类似缺陷。相同深度位置，两孔抗压强度为45.0MPa、37.1Mpa；相同深度位置，三孔芯样强度平均值为34.7Mpa，桩底没有出现沉渣，桩身直接到达持力层。

图1 受检桩身缺陷图

依据广东省相关检测规范标准以及对桩身情况综合分析，受检桩桩身完整性类别为Ⅲ类。（见图1所示）。

（2）广州某桥桩，按设计要求，桩的长度为 41.00m，桩径为1.4m，混凝土强度为C30。对两孔抽芯，检查出一孔在桩身24.00m 的位置，长度接近1.0m。芯样完好，侧面有些许麻面，取此段芯样，抗压值为13.1MPa。在相同深度的另一孔芯样强度是46.5MPa，计算平均强度为29.8MPa，达不到设计要求，结合芯样的特殊情况，在此桩再抽一孔，检验其缺陷状况，加抽孔情况正常，缺陷同等深度芯样强度为51.2MPa，三孔同样深度芯样强度平均后，此桩强度达到设计要求。通过芯样认真分析，发现桩芯样完整，粗骨料均匀分布，因缺陷部位的水泥质量达不到设计要求，出现胶结力较差，所以强度降低。最终判定该桩为Ⅱ类桩。

上述例子说明，两孔芯样强度出现较大偏差时，如仅仅是以其平均强度值下评价结论，准确性会让人置疑。

假如缺陷样强度稍高，平均后强度达到设计要求，能否被判定为Ⅰ桩或Ⅱ桩？为了全面了解桩身缺陷分布范围，我们可以在同一基桩或槽段重新取芯进行验证分析，但此做法也存在一定争议，因为对桩加孔验证时，孔数、位置的确定不同，得出的判定结果也存在差异。

四、结语

本文以两例钻芯法检测基桩工程质量为背景，从取芯方法、芯样缺陷取样位置、持力层芯样强度修正等方面进行了详细的分析和探讨，提出了从芯样缺陷部位强度差异及离散性等因素综合考虑的细化分析判断的方法建议。通过该方法的比较判断，能更直观反应基桩整体质量。可为同类工程基桩钻芯法检测评判提供参考与借鉴。