钻芯压水试验在基桩完整性检测中的应用与分析

陈清己

福建融诚检测技术股份有限公司，福建 漳州 363000

0 引言

混凝土灌注桩作为一种重要的隐蔽工程，其完整性的准确检测对工程质量和安全具有重要的意义。桩身横截面尺寸没有明显变化、桩身材料密实、连续均匀，称为桩身完整。在一定程度上使桩身完整性恶化，引起桩身结构强度和耐久性降低，则认为桩身存在缺陷。常见的桩身缺陷包括断裂、裂缝、缩颈、夹泥（杂物）、空洞、离析等。随着桩基检测技术的发展，现有桩基完整性检测方法主要有钻芯法、低应变法、高应变法和声波透射法。不同的检测方法检测原理不同，检测时应根据检测方法的适应性、桩基的设计条件、成桩工艺等，合理选择，并可采用两种或两种以上检测方法相互补充、验证，提高基桩检测结果的可靠性［1］。

钻芯法作为基桩完整性的一种检测方法，比较直观，不仅可以了解整桩的完整性，还可以作为其他完整性检测方法的辅助判定。钻芯法对查明大面积的混凝土离析、疏松、夹泥、空洞等比较有效，而对局部缺陷和水平裂缝等容易漏判。

混凝土灌注桩灌注过程中，出现异常情况，导致桩基无法灌注完成，需要进行接桩处理，对混凝土进行二次灌注。本文通过超声波法、钻芯法，结合水利工程常用的压水试验方法，对混凝土灌注桩接桩质量进行检测，通过综合分析，判断桩基的完整性。

1 压水试验

1.1 压水试验原理

压水试验是用栓塞将钻孔隔离出一定长度的孔段，并向该孔段压水，根据压力与流量的关系确定桩基混凝土渗透特性的一种试验方法。压水试验在钻孔取芯的基础上进行，根据芯样状态确定压水试验的试段位置，在一定试验压力下，通过平均每分钟试段内的吸水量（透水率），判断试段内断桩、离析、疏松、夹泥、空洞及水平裂缝等缺陷的严重程度，判断缺陷或孔洞是否连通，对基桩的耐久性具有一定的辅助判断作用。

1.2 试验仪器设备

压水试验仪器设备包括止水栓塞、供水设备和量测设备。止水栓塞应止水可靠、操作方便，可采用水压式或气压气栓塞。供水设备可采用水泵，水泵应工作可靠，压力稳定，出水均匀。供水调节阀门应灵活可靠，不漏水，不宜与钻进共用。量测设备包括测量压力的压力表或压力传感器，量测流量的流量计和水位计。量测设备应灵敏可靠，可使用能测量压力和流量的自动记录仪进行压水试验。量测设备应专门保管，并定期检定确认［2］。

1.3 试验方法与试段长度

压水试验应随钻孔的加深自上而下地用单栓塞分段隔离进行，长度不宜大于5m，根据芯样的特征进行试段的确认。特别芯样出现气孔、蜂窝麻面、沟槽等缺陷时，应对该位置进行压水试验，判断该位置处缺陷的严重程度。为了解桩底沉渣情况及胶结情况，也可在桩底位置设置试段。

试验采用一级压力单点法压水试验［3］，压水试验的压力，一般比混凝土的设计抗渗等级提高一级，根据现场缺陷程度进行压力的调整。

1.4 现场试验

现场试验工作包括洗孔、下置栓塞隔离试段、仪表安装、压力和流量观测等步骤。试验开始时，应对各种设备、仪表的性能和工作状态进行检查，发现问题立即处理。现场试验应安以下要求进行。

（1）洗孔可结合钻孔取芯完成，当孔口回水清洁，肉眼观察无岩粉时可结束洗孔。

（2）下栓塞隔离试段前，应对压水试验工作管进行检查，不得有破裂、弯曲、堵塞等现象。接头处应采取严格的止水措施。栓塞应安设在芯样完整的部位，定位准确。

（3）在向试段送水前，应打开排气阀，待排气阀连续出水后，再将其关闭。流量观测前应调整调节阀，使试段压力达到预定值并保持稳定。压入流量的稳定标准为：在稳定的压力下每2～5min 测读一次压入流量，连续四次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%，或最大值与最小值之差小于1L/min时，试验即可结束，取最终值作为计算值。

1.5 压水试验成果

压水试验的成果以透水率q 表示，单位为吕荣（Lu），表示当试段压力为1MPa 时每m 试段的压入水流量（L/min）。单点法压水试验的成果可按下式计算：

式中 q—试段透水率，Lu；

Q—压入流量，L/min；

P—作用于试段内的全压力，MPa；

L—试段长度，m。

试段的透水率q 与试段部分基桩完整性关系的关系可按以下方式进行评价：q ＜0.1 时，试段完整；0.1 ≤ q ＜1 时，试段较完整；1 ≤ q ＜10 时，试段较松散；10 ≤ q ＜50 时，试段松散；q ≥50 时，试段很松散［4］。

2 工程应用

2.1 工程概况

某工程跨渠桥是一座主线桥梁，下部结构采取桩柱式墩台，桩基按摩擦桩进行设计，墩的桩径为1.2m。2-11#基桩灌注期间，当灌注到22.5m 桩长时，在拆除导管装斗的过程中，工人未注意，料斗碰到了导管夹杆导致导管下沉，无法再进行灌注。经项目各方评议，同意按施工单位提出的接桩方案进行接桩处理，对该基桩进行二次灌注。基桩灌注完后需对该基桩进行完整性评价。

2.2 基桩检测结果

为了对该基桩进行完整性评价，根据规范要求，先对该基桩进行超声波法检测，根据声波透射法检测结果，以实测声速值和首波幅值结合其临界值以及 PSD 判据综合判定，桩身在7.9m～8.1m 位置存在明显缺陷，其余位置声学参数无异常，接收波形正常。声波透射法检测存在缺陷的位置正好为接桩位置。为了查明该位置的接桩质量，对该桩抽取了两个孔进行验证。

图1 2-11#基桩B 孔接桩位置图

两孔混凝土芯样均连续、完整，胶结好、骨料分布均匀、呈长柱状、断口吻合。但是A 孔在8.07m 位置存在断口，B 孔在8.02m 位置存在断口，难以判定接桩位置的胶结质量。钻芯B孔钻芯图片接桩位置见图1。

为了更严谨判断该接桩位置（水平裂缝）的质量，对取芯两孔采用压水试验。压水试验压力选用0.4MPa，试段长度从钻孔底部到止水栓塞底为4.0m，采用单点压水方法，对A、B 两孔分别进行压水试验，测试两孔包含接桩位置试段的透水率。经检测，A 孔透水率为0.84Lu，B 孔透水率为0.62Lu。根据压水试验结果，该基桩在接桩位置透水率在0.1～1 范围内，基桩较为完整。

综合该基桩的设计施工过程资料，超声波法，钻芯法及压水试验结果，综合判定该基桩桩身存在轻微缺陷，不会影响桩身结构承载力的正常发挥，判定该基桩为II 类桩。

3 结论

（1）本文结合水利工程的压水试验，介绍了压水试验方法及其在桩基检测中的应用，钻芯法结合压水试验检测，可以在一定程度上提高钻芯法检测基桩完整性的准确性。

（2）声波透射法、钻芯法及压水试验综合分析，可以取长补短，减少桩基检测在的误判、漏判，最大程度避免桩基潜在的质量风险。