钻芯法在人工挖孔嵌岩桩中的应用探讨

摘　要：钻芯法在人工挖孔嵌岩桩的工程验收检测中的应用。

关键词：钻芯法 ； 工程 ； 检测
一、引言
　　桩基础作为工程结构最主要的基础形式之一，已广泛应用于建筑、市政工程、道路桥梁工程等领域。工程及地质概况
　　泰安某大酒店拟建场地地基土在勘察深度范围内可划分为6层，分述如下：1层杂填土，力学性质差，不宜作为基础持力层。2层粉质粘土，力学性质一般具中等压缩性。3层含砂粉质粘土，力学性质较好，具中等压缩性。4层全风化泥岩，厚度较大，力学性质较好。5层强风化泥岩，厚度一般，力学性质较好。6层中风化泥质灰岩，分布普遍，厚度大，在勘察深度范围内未予穿透，力学性质好。泥质灰岩呈灰色，微晶结构，层状与薄层状构造互层，主要矿物成分为方解石及少量粘土矿物，岩芯呈柱状、薄饼状，采取率为70～80%，RQD为40～45。局部见少量溶孔，多被粘性土充填。拟建建筑物为26层，地下为1层，采用框架-筒体结构，采用荷载效应标准组合时，估算单位荷重为pk为405kPa。采用人工挖孔桩基础型式，以6层中风化泥质灰岩作为桩端持力层，桩端进入完整中风化泥质灰岩不小于1.00m，岩石饱和单轴极限抗压强度标准值frk=15MPa。设计桩型及承载力特征值见表1，

　　所采用桩基桩径大(＞1000mm)，单桩承载力特征值很高，采用静载试验的最大吨位＞56000kN，桩身长度多数为10m左右，不能提供足够的抗拔力；堆载配重过大也不宜实施。设计时未预埋声测管。低应变法虽然简便、经济，但其只能作定性判定，并且很难对于嵌岩桩的桩底沉渣厚度到底能否影响桩的承载力和沉降性状做出回答。在桩成孔后进行了岩基试验，且满足设计要求时，可采用钻芯法作为工程验收检测，确保基桩的使用安全。
　　二、钻芯法检测过程中出现的常见情况及分析
　　(1)验收检测时，检测的桩应具有代表性，以免以偏概全；桩身混凝土龄期宜≮28d，预留同条件养护试块强度达到设计要求。检测数量参照《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)，结合工程实际情况(如成孔、施工、场地、桩型等)及工程中存在的某些问题，由建设、施工、设计、监理方共同商定所检测的桩基、孔位、桩数。
　　(2)应严格保证钻具质量，同时要严格按照规范检测，将回次进尺严格控制在1～2m范围。为便于对芯样试件作抗压强度试验，混凝土钻芯采取率应≮95％，芯样直径最小不得小于最大骨料直径的2倍。
　　(3)提钻卸取芯样时，应拧卸钻头和扩孔器，严禁敲打卸芯；并应尽量一次提取成功。35#桩时在3m处发现一段泥状物，长约10cm，后询问钻机人员，在此回次钻进过程中未有异常，在提取芯样时多次未能成功提取，故分析应是在反复提取过程中，泥浆挤进芯样断裂造成。在距此钻孔10cm处从新钻芯，在同一深度芯样完整，密实性及连续性很好，证实以上分析的正确。见图1(35#桩1、2钻孔芯样对比)。
　　(4)桩端持力层岩土性状变化较大，中风化程度差异较大，层状与薄层状构造互层，在提取出芯样时应考虑岩样的应力解除的影响，见图2(桩端岩性对比)。
　　(5)在钻进到桩端岩层时，应注意是否有钻机异响、掉钻、跑水等现象，并分析原因，以判断是否存在溶洞、裂隙等不良发育。38#桩在钻取到岩石时，钻孔内循环水突然消失，补水水位也未恢复，但取出较破碎的岩石芯样，判断存在破裂带，见图3(38#桩失水情况)。19#桩在钻取岩芯时，钻机就发出劈裂声，钻杆摇摆剧烈，取出岩芯为月牙形，内壁光滑有明显钻探痕迹，判断此钻孔与成桩前的勘探孔重合。见图4(19#桩岩石芯样)。
　　(6)缺陷位置能取样试验时，应截取一组芯样进行混凝土抗压试验，按同一深度部位多孔强度取平均值的计算原则，并应尽量再钻孔，在相同深度部位取样进行抗压试验是非常必要。
　　(7)当钻孔钻至距桩底约0.2m时，应减小钻进参数，密切注视钻压、泵压及进尺变化，一旦钻穿桩底，立即准确记录下钻进的余尺情况。另外，钻入持力层的深度宜≮1.0米，并将桩底混凝土芯、沉渣及基岩一并取出。
　　(8)每孔取芯完成后，应封存钻芯孔；在单桩质量评价满足设计要求后，方可采用0.5～1.0MPa压力，从钻芯孔孔底往上用水泥浆回灌封闭
　　钻芯检测是一项严谨的技术工作，受到检测仪器设备性能、现场试验条件和检测人员素质等诸多方面的影响。检测仪器设备要按规定定期检验、校正，保持仪器的稳定可靠及精确性，机械操作人员技术熟练，能及时发现问题并反馈给技术员。而我国因钻探现场工作环境较差，待遇低，钻机操作人员多为农民工，专业技能较低，不能及时发现问题。技术员应具有地质专业的知识，有检测人员资格证，并经专门的培训；且应在现场随时观察钻进情况，发现情况并分析原因，确定本棵桩钻芯工作的进程，如是否停钻还是继续钻进，或者在此孔附近再钻取孔的决定。特别在芯样有缺陷时，应能判断出缺陷程度及是否可截取芯样做抗压试验，并决定是否再钻孔在同一深度部位截取芯样做抗压试验，，可在保证结构承载能力的前提下，减少加固处理费用。现场技术员要对取出芯样的胶结性、骨料大小及充填情况作详细描述记录，并在芯样上按要求标明孔号、回次、进尺等芯样信息，谨防颠倒、丢失、更换。及时对芯样和标有工程名称、桩号、钻芯孔号、芯样试件采取位置、桩长、孔深、检测单位名称的标示牌的全貌进行拍照，按规定给予保存。


 
　　三、桩基质量的评定
　　在对桩基进行评定时，要严格按照规范实施，应结合钻芯孔数、现场混凝土芯样特征、芯样单轴抗压强度试验结果，从桩的桩径、桩长、桩身完整性、芯样混凝土强度、桩底沉渣、桩端持力层性状，进行系统、综合评定，做到定量与定性相结合。
　　(1)在通过芯样特征对桩身完整性分类时，应注意只取一孔而代表性差的影响。但有两个或两个以上钻芯孔时，不同钻芯孔的芯样在同一深度部位均存在缺陷时，桩身缺陷类别应判重些。
　　(2)芯样试件抗压强度的离散性大，取同一深度部位各孔芯样试件抗压强度的平均值作为该深度的混凝土芯样试件抗压强度代表值。而桩身承载力受最薄弱部位的混凝土强度控制，故受检桩中不同深度位置的混凝土芯样试件抗压强度代表值中的最小值为该桩混凝土芯样试件抗压强度代表值。
　　(3)对桩身完整性分类尚应结合芯样强度值综合判定。当能够截取芯样制作成试件，且芯样试件抗压强度代表值不小于混凝土设计强度等级，应

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判为Ⅱ类桩。当局部混凝土破碎、无法取样或虽能取样但无法加工成试件，一般判定为Ⅲ类桩。应注意当钻芯孔数为3个时，若同一深度部位芯样质量均如此，宜判为Ⅳ类桩；如果仅一孔的芯样质量如此，且长度小于10cm，另两孔同深度部位的芯样试件抗压强度较高，宜判为Ⅱ类桩。
　　(4)应判断桩底的沉渣厚度、持力层岩土性状(强度)或厚度是否满足或达到设计要求。
　　(5)当钻芯孔偏出桩外时，仅对钻取芯样部分进行评价。
　　(6)经检测评定认为桩基质量达不到设计要求时，应按规范和工程具体情况进行加倍复检，由施工单位对不合格桩提出处理方案，经设计、建设、监理、地质质监部门审核后实施。如上面工程的38#，对桩底破碎岩层进行注浆处理，以保证桩端持力层满足设计要求。
　　四、结语
　　钻芯法检测法具有科学、准确、直观、量化等优点，但其成本较高，检测周期较长，而且会造成桩基的局部破坏，因此不宜在整个结构上大量使用，存在局限性，检测过程中应将钻芯法与其他方法相结合，互相补充，如实确认。桩基评定是一项全面、系统、综合的评价，只有将检测结果与建筑物安全等级、抗震设防等级、地质条件、基础形式、建筑规模、设计要求等充分结合起来，全面系统地开展综合分析，才能把好工程质量检验关，做出准确可靠的评定。

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