建筑结构钻芯取样检测技术研究

黄 伟

(亳州市建设工程质量检测有限公司，安徽 亳州 236800)

0 引 言

在建筑结构物施工质量检测中， 钻芯法与其他无损检测相比是一种直观性、权威性和适用性较高的检验方法，作为传统的检测方法在质量控制检测中依然有着不可替代的地位。钻芯法通过采用钻芯机械直接取芯的办法，将隐蔽工程的施工质量直接呈现在施工管理人员的面前，管理人员通过芯样分析确定引起建筑结构物质量问题的原因。另外分析钻芯检测过程对结构安全和混凝土强度评定的影响也不容忽视。本文针对钻芯法在道路及桩基工程的应用进行总结分析研究，得出钻芯取样试验具有适用性、直观性、权威性的特点。

1 钻芯取样工作原理

钻芯法是一般采用固定的钻芯机，从结构物的外部匀速钻入结构物内部。钻进结束后利用混凝土的材料性能采用橡胶锤对钻芯进行敲击，使钻芯与内部结构物分离进而获得圆柱体混凝土芯样。通过对芯样进行表观质量观察和试验室抗压性能检测，确定混凝土施工质量及材料特性的一种方法。

2 钻芯取样施工范围及特点

钻芯检测法是建筑结构物破坏较小的一种方法，多用于水泥混凝土和沥青混凝土施工的质量评定中。当无损检测发现结构物有重大质量问题时，为进一步进行验证，同样才用钻芯取样法进行最终确定。钻芯检测方取得的样本具有可靠性，且一般对结构物的外观及使用性和安全性不造成影响。因此钻芯取样法在混凝土结构物等隐蔽工程检测过程具有局部应用性和内部表观质量的直观可视性。

3 钻芯取样在施工中的应用

3.1 水泥混凝土路面取芯检测

钻芯取样法在路面工程中通常用于旧混凝土道路加固注浆前检测及沥青路面的正在施工过程中的取样分析。

旧混凝土路面进行加固及加铺沥青混凝土面层时，需要确定原有混凝土面层是否发生脱空及结构破坏，此时需要对下沉面板及发生裂缝处面板进行取芯分析。针对脱空面板首选采用LTD探地雷达对面板无地基支撑区域进行检测，确定有问题去油并采用红漆进行标注。取芯位置布置间距一般顺线路方向为2～3 m，横断面方向为2～4 m，呈长方形布设，如图1所示。

图1 现场钻芯取样施工图

取得的芯样应采用清水冲洗干净，再用干布擦拭干净，并进行标记编号。在取芯过程中如果人为对芯样造成破坏，影响试验结果时，应重改芯样附近具有代表部位重新取样。取得的芯样应集中放置芯样箱内，妥善保管。

芯样进行试验前应锯切标准，如图2所示。当无齿锯切割后的芯样不能满足试验要求时，可采用磨平机或者水泥砂浆等强度高的凝结材料，对芯样进行磨平和不平。

试件抗压试验检测前应采取相应的措施，保持芯样与原结构物外界湿度条件尽量一致。当原结构物所处环境较为干燥时，由于在取芯过程中试件沾有取芯机水流冲刷，因此需将试件放在室内自然阴干至与原结构物湿度条件一致，一般阴干3 d即可满足试验要求；当原结构物处于潮湿或水泡条件下时，芯样试件应在20℃±5℃的清水中浸泡2 d左右，从水中取出试件后直接进行抗压试验，并记录抗压试验阶段数据。抗压试验结果处理过程中应当考虑试件尺寸对压力值的影响，进一步采用不同强度折算系数，并根据取芯过程中的取芯影响对试件结果进行修正。

图2 芯样抗压试验前处理

通过表观质量和抗压试验，确定混凝土路面是否由材料不合格导致还是地基下沉导致路面发生裂缝。进而采取不同处理技术措施进行处理。混凝土路面的取芯试验体现了其施工决策中适用性。

3.2 沥青混凝土路面取芯检测

沥青混凝土路面取芯多用于检测路面厚度、压实度,以及通过马歇尔试验检验沥青混合料的生产配合比是否符合设计要求。压实度和厚度对沥青路面的强度及耐久性起着决定性的作用，因此通过钻芯取样法测定沥青路面的厚度和压实度也就在沥青路面施工质量评定过程中有着至关重要的作用。

市政道路规范中要求检测频率不低于每1 000 m2一个点，针对道路交叉口等特殊易出现质量问题的部位应加大取芯检测频率。应注意不同等级道路规范对取芯频率要求不尽相同，但是实际现场取芯过程因做到不漏取少取，如图3所示。

图3 现场芯样检测

现场取芯过程中应注意保持取芯机的平稳性，防止取芯过程中发生晃动，钻芯完成后应采用取芯钳将芯样垂直拔出，操作过程中切记大力旋转芯样，防止因人工失误使芯样发生分层，影响后续试验结果。芯样检测数据分析结果见表1。

表1 芯样检测数据分析结果

通过现场用钢尺对芯样进行测量我们可以直接判断沥青路面摊铺厚度是否合格。同时我们可以直观地判断出沥青不同面层之间是否黏结牢固。这就体现出取芯法在现场施工检测过程中的直观性。

3.3 桥梁桩基钻芯取样法检测

桩基检测通常采用低应变及预留声测管进行超声波检测法进行检测。当上述两种方法检测数据发生异常波段时，为避免发生误判，检测单位通常建议施工单位进行取芯试验进一步确定桩基是否发生断桩、夹层、桩底沉渣过厚、混凝土强度不够等质量问题。

钻芯过程应当密切关注取芯机钻进的速度和钻头冷却水的颜色变化，并根据钻进深度进行及时记录钻芯机钻进情况。当发生异常变化时应立刻提钻，并根据原因分析结构决定是否继续钻进。,对于小部分质量缺陷的桩，有可能因为钻进的位置选择不同而造成该部分的无法发现，从而留下质量隐患。对于此类问题当施工过程或无破损检测中怀疑桩基存在此类缺陷时，应当适当增加钻孔个数。例如直径1.2 m桩基一般等距布设3个钻芯取样点，通过3个钻孔芯样进行对比确定桩基质量状况。

图4 桩基现场取芯试验

由于桩基长度较长，因此对芯样标号尤为重要。在取芯过程中，应当将取得的芯样按照芯孔位置及取芯顺序进行分别编码。避免对桩基质量问题部位发生误判，从而造成桩基处理的不必要经济损失。钻芯取样作为无损检测的最终验证，具有一定的权威性。同钻取芯样的质量检验，可以科学地决定问题桩基的处理措施。但是在钻取较长芯样及高强度混凝土的同样将检测速度较慢的缺点暴露出来，因此在桩基检测中应谨慎使用。

4 钻芯取样注意事项

(1)钻芯取样在部位选取过程中应选择结构或构件受力较小等易出现问题的部位。

(2)便于钻芯机械安防的位置。

(3)尽量避免主筋、预埋件等具有危险的部位。

(4)钻芯取样过程中试验人员应全程盯控，及时对取芯平整度、垂直度等表观质量做出专业判断。

(5)现场施工中，对于钻芯的取样的部位无标准参考，这需要检测人员通过专业的判断确定取芯的合适部位，即要确保芯样具有代表性，又要保证原建筑结构物不发生破坏。

5 结束语

本文通过上述分析，总结分析了钻芯取样在道路工程中的应用，证明了钻芯取样在施工中的可靠性、适用性、直观性和权威性的特点。钻芯取样在桥梁工程、房建工程、水利工程等涉及水泥混凝土、沥青混凝土和地质勘探方面亦有广泛的应用。通过在实际施工中的应用研究，得出了钻芯取样试验在质量检验中具有不可替代性。同时该论文对工程质量检测中钻芯取样的应用范围和注意要点具有一定的借鉴价值。