鉆芯法檢測(cè)重點(diǎn)及灌漿處理分析

李志林

（廣東省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心）

1 鉆芯法檢測(cè)要素

鉆芯法檢測(cè)的重點(diǎn)就是利用鉆機(jī)鉆取的芯樣對(duì)影響樁基質(zhì)量的各種因素進(jìn)行探明。鉆芯法的檢測(cè)目的有5 個(gè)：樁長(zhǎng)、完整性、混凝土強(qiáng)度、樁底沉渣厚度、樁端持力層巖土性狀。

1.1 樁長(zhǎng)

無(wú)論是摩擦樁還是嵌巖樁，混凝土灌注樁樁長(zhǎng)與樁基設(shè)計(jì)承載力有直接關(guān)系。檢測(cè)樁長(zhǎng)是否與施工樁長(zhǎng)相符，首先需要確定樁頂檢測(cè)標(biāo)高，再結(jié)合實(shí)際的檢測(cè)樁長(zhǎng)來(lái)確定樁長(zhǎng)是否符合；而在水泥攪拌樁及旋噴樁抽芯中，受鉆芯采取率影響，樁長(zhǎng)一般需要測(cè)量孔深來(lái)判斷。實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)該嚴(yán)格把控摩擦樁和復(fù)合地基增強(qiáng)體樁基的樁長(zhǎng)是否與設(shè)計(jì)相符。

1.2 樁身完整性

樁身混凝土質(zhì)量缺陷直接影響（并非唯一）的是樁身（結(jié)構(gòu)）承載力，進(jìn)一步影響樁的豎向抗壓、抗拔及水平承載力。

鉆芯法評(píng)價(jià)樁身完整性主要是對(duì)樁身混凝土密實(shí)性和連續(xù)性的綜合判斷，而對(duì)樁身截面尺寸變化無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。在樁身完整性評(píng)價(jià)方面鉆芯法檢測(cè)存在局限性，所以在檢測(cè)過(guò)程中使得鉆芯孔要具有代表性。首先開孔的數(shù)量位置要滿足規(guī)范要求，對(duì)于大直徑灌注樁，遇到異常情況可以增加鉆孔。對(duì)于無(wú)損不評(píng)定樁，需要結(jié)合無(wú)損報(bào)告，在懷疑有缺陷位置的上方開孔，使得鉆芯孔更能反映樁基真實(shí)情況。使用單動(dòng)雙管金剛石鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)，對(duì)于異常情況及時(shí)記錄、分析，控制回次進(jìn)尺。卸載芯樣應(yīng)按規(guī)范要求，嚴(yán)禁隨意敲打，暴力取芯。現(xiàn)場(chǎng)編錄時(shí)對(duì)每回次的拼接性、表面光滑程度、粗細(xì)骨料的均勻度、缺陷位置的表觀特征、范圍都需要進(jìn)行詳細(xì)紀(jì)錄。對(duì)樁身完整性嚴(yán)重影響到樁基承載力的缺陷位置應(yīng)取樣試驗(yàn)。

1.3 混凝土強(qiáng)度

樁的承載力由地基土所提供的反力和樁身混凝土強(qiáng)度決定，混凝土強(qiáng)度所決定的承載力是任何情況下樁所能承受的最大荷載。

混凝土強(qiáng)度除了受材料本身的影響，還受完整性的影響，蜂窩溝槽離析、骨料的均勻性都會(huì)影響混凝土強(qiáng)度。檢測(cè)過(guò)程中取樣位置和數(shù)量按規(guī)范執(zhí)行，應(yīng)重視缺陷部位和上部位置的取樣，并避開大尺寸骨料。一方面樁頭受灌注工藝影響，混凝土質(zhì)量下部相對(duì)較差，不密實(shí)，強(qiáng)度低；一方面樁基上部位置受力集中，對(duì)混凝土質(zhì)量要求更高。截取的芯樣應(yīng)放入箱中，運(yùn)輸過(guò)程避免反復(fù)碰撞。鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度要特別重視芯樣制作，試樣高度任一直徑與評(píng)價(jià)直徑相差達(dá)到2mm 以上時(shí)不得用作抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。芯樣的平整度也很關(guān)鍵。芯樣表面平整度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的試樣，就算是高等級(jí)的混凝土芯樣，壓出來(lái)的強(qiáng)度也會(huì)偏低，造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際情況偏差大，形成誤判。

1.4 樁底沉渣厚度

樁底沉渣對(duì)樁基承載力有顯著影響。

樁底沉渣厚度過(guò)厚，不但影響樁端阻力的發(fā)揮，也會(huì)影響樁基側(cè)摩阻力的發(fā)揮,造成樁基承載力不夠或者沉降過(guò)大。《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）[1]對(duì)端承樁底沉渣厚度的要求是不大于5cm，摩擦樁沉渣厚度要求不大于10㎝，抗拔或水平樁不大于20cm。《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 3650-2020）[2]中規(guī)定：摩擦樁沉淀厚度應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定，設(shè)計(jì)無(wú)要求時(shí)，對(duì)于直徑≤1.5m 的樁，≤200mm；對(duì)樁徑＞1.5m 或樁長(zhǎng)＞40m 或土質(zhì)較差時(shí)，≤300mm。端承樁的沉渣厚度不大于設(shè)計(jì)規(guī)定，無(wú)設(shè)計(jì)要求時(shí)小于等于50mm。鉆芯法檢測(cè)沉渣厚度，關(guān)鍵在于穿樁回次的控制，樁基抽芯到樁底時(shí)，要控制好最后一個(gè)回次的下鉆和起鉆，并測(cè)量好孔深，穿樁過(guò)程中密切關(guān)注回流水狀況，出現(xiàn)異常及時(shí)調(diào)低轉(zhuǎn)速，調(diào)低水泵，縮短本回次進(jìn)尺，提鉆卸樣后及時(shí)編錄描述，并計(jì)算沉渣厚度。沉渣的采取率一直不高，實(shí)際的檢測(cè)工作中經(jīng)常發(fā)生爭(zhēng)議，一方面需要控制好穿樁回次的見證紀(jì)錄，一方面在出現(xiàn)爭(zhēng)議的時(shí)候可以使用高清孔內(nèi)電視進(jìn)行復(fù)核。

1.5 樁端持力層巖土性狀

樁基的承載力除了受樁身完整性及混凝土強(qiáng)度影響外，還取決于樁端持力層巖土性狀是否滿足設(shè)計(jì)要求。

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50007-2011）[3]規(guī)定嵌巖灌注樁要求按端承樁設(shè)計(jì)，樁端3 倍樁徑不少于5米范圍無(wú)軟弱夾層、斷裂破碎和洞隙分布，且在樁底應(yīng)力擴(kuò)散范圍無(wú)巖體臨空面。

在樁基持力層鑒別工作中，一方面要重視收集到的地勘資料，一方面需要根據(jù)實(shí)際的鉆探情況客觀分析。要保證采取率，對(duì)于土層或者全風(fēng)化強(qiáng)風(fēng)化巖層，可以使用單管合金鉆頭干鉆，每回次控制在0.5m 左右；對(duì)于巖溶地區(qū)，如遇溶洞，需要及時(shí)量測(cè)記錄主軸鉆桿余尺，輕壓慢速鉆至孔底，計(jì)算溶洞深度，并記錄是否有漏水等現(xiàn)象。如溶洞底有大量碎屑充填物，可使用金剛石鉆頭單管鉆進(jìn)，以免卡鉆。對(duì)于強(qiáng)風(fēng)化及全風(fēng)化巖層，應(yīng)該進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，用以進(jìn)行鑒別分類劃分。一般情況在樁底1m 范圍內(nèi)進(jìn)行標(biāo)貫試驗(yàn)。對(duì)于中微風(fēng)化巖層，應(yīng)截取巖芯作抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，每樁截取一組，如遇巖石分層，每層截取一組，為保持巖樣不受環(huán)境影響強(qiáng)度，花崗巖或者灰?guī)r可以選擇清水浸泡，泥巖砂巖等易失水干裂的可以用保鮮膜包裹，再用透明膠帶密封。樁基持力層鑒別要做到客觀嚴(yán)謹(jǐn)，真實(shí)全面，對(duì)夾層溶洞等異常情況要高度警惕。

在巖溶地區(qū)和區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造有斷裂帶及軟弱夾層地區(qū)，往往是同一條樁一孔符合、一孔不符合設(shè)計(jì)要求，稍微偷工減料或者麻痹大意就可能對(duì)有問(wèn)題的樁基漏判。編審人員要熟悉樁基所處范圍的地質(zhì)構(gòu)造情況，對(duì)易發(fā)的樁基質(zhì)量事故做到心中有譜，如巖溶地區(qū)樁基容易斜孔、跨孔，造成樁身離析、夾泥、沉渣厚度超標(biāo)、持力層有溶洞等。

2 灌漿處理案例分析

對(duì)于鉆芯檢測(cè)有缺陷的樁，對(duì)樁身混凝土離析、樁底沉渣厚度超標(biāo)以及持力層出現(xiàn)溶洞的樁基，現(xiàn)階段可以利用鉆芯孔進(jìn)行高壓灌漿處理，使其質(zhì)量滿足樁基使用條件。實(shí)施過(guò)程中可用高清鉆孔電視進(jìn)行灌漿前檢查，避免處理失敗。下面就以某高速樁基樁底溶洞及沉渣超標(biāo)進(jìn)行高壓灌漿處理為例進(jìn)行分析。

2.1 樁基情況

1 號(hào)樁為持力層要求為中風(fēng)化灰?guī)r的端承樁，經(jīng)鉆芯法檢測(cè)持力層不滿足設(shè)計(jì)要求，樁底3d 范圍內(nèi)存在溶洞，半充填至全充填，無(wú)明顯漏水。2 號(hào)樁為持力層要求為中風(fēng)化砂巖的端承樁，經(jīng)鉆芯法檢測(cè)沉渣厚度超標(biāo)，樁底沉渣厚度為10cm，超出規(guī)范≤5cm 的要求，鉆芯孔3 孔相通，沉渣多為卵石、碎石、中粗砂。

2.2 處理方案

針對(duì)樁基鉆芯情況，決定采取高壓清水切割和高壓注漿方式進(jìn)行處理，利用原有鉆孔，并增加1-2 個(gè)注漿孔，先鉆孔至溶洞底板（2 號(hào)樁為樁底）,然后對(duì)溶洞段進(jìn)行高壓清水切割，并利用高清鉆孔電視進(jìn)行清洗效果檢測(cè)，確保清洗到位.清洗完成后用高壓泵進(jìn)行灌注水泥凈漿（M30），注漿完成后進(jìn)行低應(yīng)變和鉆芯法檢測(cè)處理效果。

2.3 實(shí)施過(guò)程

施工前準(zhǔn)備：采用華潤(rùn)水泥有限公司的P.042.5R袋裝水泥，M30 配合比為：水膠比0.47、水泥1415Kg、水665Kg。采用XY-150 鉆機(jī)，配備3W-TB4 高壓泵。

施工工藝流程:孔位布置→鉆機(jī)對(duì)位鉆進(jìn)→鉆至目標(biāo)深度→進(jìn)行高壓清水旋噴切割→進(jìn)行反循環(huán)氣舉清渣→鉆孔電視檢測(cè)→高壓水泥凈漿灌注→二次注漿。高壓旋噴切割壓力為20～25MPa,轉(zhuǎn)數(shù)12～15r/min，提升速度為15～18/min，清水排量為150L/min，反復(fù)切割清洗3 次以上，直到回流水清澈為止。注漿時(shí)采用高壓注漿機(jī)將注漿管插入孔底，由下往上注漿，直到孔口返漿濃度與注漿濃度基本一致時(shí)，注漿機(jī)壓力保持0.5～1MPa，穩(wěn)定2F 分鐘；采用止?jié){閥將孔口封閉，壓漿時(shí)壓力保持2～4MPa，當(dāng)水泥漿排量小于20L/min 后，穩(wěn)壓10 分鐘，封閉孔口。

2.4 處理結(jié)果

上述兩根樁14 天后低應(yīng)變檢測(cè)樁底無(wú)缺陷反射，28 天后經(jīng)鉆芯法檢測(cè)（見圖1、圖2）灌漿飽滿，水泥漿膠結(jié)好，取樣膠結(jié)體抗壓強(qiáng)度代表值大于30MPa。兩條樁經(jīng)高壓灌漿處理后滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

圖1

圖2

3 結(jié)語(yǔ)

缺陷樁基經(jīng)過(guò)全面評(píng)估后，具備處理?xiàng)l件的可以進(jìn)行高壓灌漿處理，對(duì)于處理后二次評(píng)定的樁基要充分考慮處理范圍和處理效果。實(shí)際工程施工中，高壓灌漿在處理樁身缺陷及樁底沉渣超標(biāo)方面能有效節(jié)省成本、縮短工期，具備較好的應(yīng)用價(jià)值。