钻孔抽芯法在灌注桩工程质量检测中的应用

摘要：本文介绍钻孔抽芯法检测对钻探设备的要求、抽芯孔布置、施钻技术及其注意事项，采用控制回次进尺、单动双管取芯钻具、干钻等有效措施，提高桩身混凝土芯样采取率和芯样采取质量。

关键词：钻孔抽芯法；探设备要求；抽芯孔布置；施钻技术及注意事项；控制回次进尺；干钻；提高岩芯采取率；岩芯采取质量

1 概述

钻孔抽芯检测法就是从灌注桩桩身混凝土中连续钻取芯样，按照规范要求从不同深度采取混凝土芯样送试验室进行抗压试验，测定桩身混凝土抗压强度；并通过观察钻取桩身混凝土芯样，不仅能观测到混凝土的灌注质量，核实灌注桩桩长，而且能正确判断和检查桩底沉渣厚度、缩径、夹泥、混凝土与桩底基岩的胶结情况。与灌注桩质量的其他检测方法相比，它具有比较直观，施工周期短，对灌注桩破坏小，取得资料全面可靠，经济效果好以及发现问题便于采取补救措施等优点。

2 钻孔抽芯法施工技术

2.1 抽芯孔数量及其位置

当桩径小于1000 mm的灌注桩时，抽芯孔为1个孔；当桩径1000～1600 mm的灌注桩时，抽芯孔2个孔；当桩径大于1600 mm的灌注桩时，抽芯孔3个孔。当抽芯孔为1个时，宜在距桩中心10～15 cm的位置开孔；当钻芯孔为两个或两个以上时，开孔位置宜距桩中心0.15～0.25 D（D为桩直径），呈均匀、对称布置。而对桩端持力层的钻探，每根受检桩不应少于1个孔，且钻探深度应满足钻入桩底以下3～5D（D为桩直径）且不小于5 m的深度要求[1]。

2.2 钻孔抽芯法施钻技术

（1）钻孔位置确定后，钻机立轴中心、天车轮中心（天车前沿切点）与孔中心三点必须在同一铅垂线上。施钻前，应通电源检查钻机主轴的旋转方向、变量水泵的正反转情况和水量是否正常，当旋转方向为顺时针时，方可安装钻头，并调整钻机主轴的旋转轴线，使其成垂直状态。

（2）开钻前，先将变速钮拨到所需转速，使钻头慢慢接触混凝土表面，待钻头出20 cm平臺后，方可加压进行正常钻进。在钻进取芯过程中，应保持钻机平稳，钻速应当≥140 rpm，钻孔内的循环冲洗液不得中断。循环冲洗液应保证能充分排除孔内混凝土料屑；循环冲洗液出口温度不宜超过30℃，起到冷却金刚石外头的作用，循环冲洗液流量控制在3～5 L/min。为确保采取岩芯质量，每个回次进尺不得太长，一般控制在 0.8～1.2 m，最多不得超过1.5 m。提钻采取岩芯时，应采用管钳拧卸方法卸下钻头，用尖嘴钳卸下卡圈，规范采取岩芯，严禁采用敲打钻具卸取岩芯。采取岩芯样冲洗干净后，按岩芯钻探要求对岩芯样进行编号并按照其顺序放置芯样箱内保管。当钻孔接近可能存在裂缝或混凝土可能存在工程质量问题的部位和桩底时，应改用适当的钻进方法或工艺，并注意观察回水变色、钻进速度的变化。如灌注桩桩身混凝土可能存在疏散、离析、夹泥等异常情况，可采取干钻方法进行钻取混凝土芯样。在钻孔取芯过程中，对异常孔段和终孔及时验证孔深，对芯样应逐段进行地质描述，对存在质量缺陷的芯段及桩底与基岩交接嵌合部位进行必要的描述和拍照。桩身混凝土抽芯后所留下的孔洞，分两种情况进行处理：对于桩身混凝土质量合格且桩端以下持力层无溶洞、溶沟或深槽等不良地质条件的灌注桩，应及时用与桩身混凝土强度相当水灰比0.5～0.7的水泥砂浆自桩底往上方式进行注浆修补。对于桩身混凝土有严重质量缺陷、桩底沉渣厚度大于设计规定、持力层末能满足设计要求时，钻芯孔应封存，留待处理；抽芯孔通常情况下，留作注浆孔用，不封孔。[2]

3 钻孔抽芯法施工注意事项

3.1 采取有效措施提高岩芯样采取率和岩芯质量

确保钻孔垂直度，控制每个回次进尺，避免因回次进尺过长。通常情况下，每个回次进尺应控制在0.8～1.2 m，最多不得超过1.5 m；特殊情况，如断桩、桩身夹泥、混凝土严重离析层、缩径、桩底沉渣厚度、桩底混凝土与持力层的接触带等，每个回次进尺应控制在0.2～0.5 m。提钻取芯时，应采用拧卸钻头方式采取岩芯，严禁采取敲打岩芯管方法采取岩芯。采用单动双管取芯钻具进行取芯，而非单动单管取芯钻具进行取芯，提高岩芯采取率和岩芯质量。对于特殊部位，如断桩、桩身夹泥、混凝土严重离析层、缩径、桩底沉渣厚度、桩底混凝土与持力层的接触带等，应当采取无泵干钻，提高岩芯采取率。钻机要求选用高转速钻机，且为液压操纵钻机，钻头选用金刚石钻头。

3.2 采取有效措施预防孔内事故

抽芯孔施钻过程中，必须保证抽芯孔的冲洗液正常循环，不得中断。如果钻孔内循环冲洗液中断，将会严重影响金刚石钻头的使用寿命和钻芯的质量，甚至会造成烧钻或埋钻事故。在特殊孔段，采用孔底循环无泵干钻时，应当经常上下蹿动钻具，预防烧钻事故发生。

3.3 桩身混凝土局部强度过低或混凝土胶结较差时的检测

桩身混凝土质量差原因是：（1）桩底存在积水，混凝土浇灌前没有将积水抽排干而直接浇灌；（2）桩身混凝土浇灌过程中，没有采用串筒下料，现场搅拌好混凝土从桩口直接灌入，且桩长多在10 m以上，混凝土发生严重离析现象；（3）现场混凝土搅拌没有严格按照混凝土试验配合比要求过磅投料，严重影响混凝土质量。

处理方法：将原来浇灌成桩全部废除，改用泥浆护壁、冲孔灌注桩在原桩位成孔、成桩；并要求采用水下混凝土灌注工艺、商品混凝土进行桩身混凝土浇灌。

3.4 桩长和桩端持力层的检测

柳州市某高架桥冲孔灌注桩抽芯检测过程中，钻孔抽芯检测结果：桩身混凝土完整、混凝土强度和桩底沉碴厚度符合设计要求、桩端混凝土与持力层胶结良好，但桩长不满足设计桩长和桩端以下持力层存在溶沟或溶槽等不良地质条件。

造成桩长不满足设计桩长的原因：勘察地面高程与桩基施工地面高程不一致，桩基施工单位未进行不同高程换算，误认为桩端进入基岩深度满足设计要求即可。而造成桩端以下持力层存在溶沟或溶槽的原因是：因柳州地处岩溶发育地区，对于大直径桩孔实行“1桩1孔”勘察时，难以发现桩底面积、桩端以下所有不良地质条件。

处理方法：在原桩位上采用泥浆护壁、冲孔灌注桩，即要求该桩冲击方式冲击原浇灌的钢筋混凝土，并要求桩端必须嵌入本次抽芯孔发现的溶沟或溶槽以下1 m完整基岩方能终孔，钢筋笼按通长配筋，按照原设计桩身混凝土强度浇灌成桩。

3.5 桩身混凝土强度低或龄期较短时不宜用抽芯法检测

当桩身混凝土局部强度过低或混凝土胶结较差时，钻芯过程中容易破坏砂浆与粗骨料之间的粘结力，影响检测结果的准确性。当混凝土强度低于10 MPa时，钻出的芯样表面变得比较粗糙，甚至很难取出完整芯样，因此对于局部强度等级低于C10的桩身混凝土或龄期较短的混凝土，一般不采用钻孔抽芯法检测，以保证检测结果的准确性。对于较大断面的灌注桩而言，钻孔抽芯法检测的只是局部强度，当局部强度较低时应增加测点数量，以免以偏代全，造成误判。

4 结语

钻孔抽芯法可用于灌注桩质量检测，且较直观反映桩身混凝土质量，同时还能检测桩端持力层以下是否存在不良地质条件，能够较准确判断混凝土灌注桩质量，给建设单位提供借鉴。

参考文献：

[1] 高飞. 钻孔取芯法检测技术[R]. 钻孔取芯法检测技术分析报告， 上海： 中国船舶工业第九设计研究院检测站.

[2] 建筑桩基技术规范（JGJ94-94）[S]. 北京： 中国建筑工业出版社， 2008.

作者简介：苗龙（1991-），男，汉族，山西永济，本科，职称：助理工程师，研究方向：道路与桥梁试验检测