鉆芯法在混凝土樁質量檢測中的應用分析

莫建昌

（廣東省建筑科學研究院集團股份有限公司）

隨著我國經濟的迅速發展，我國建筑行業規模大幅擴張，各類上下游廠家激增。但隨之而來的混凝土質量、操作人員失誤等問題也大量發生。這一背景下，以鉆芯法加強對混凝土結構質量的檢測工作，對于保障建筑工程的平穩交付，避免后續混凝土質量問題的發生，具有極為重要的意義。

1 鉆芯法的適用情況

在鉆芯法應用的過程中，通過獲知芯樣的試壓強度，即可對混凝土結構的實體抗壓強度進行確定，而較少受到混凝土齡期的影響，通過這樣的方式，能夠達到簡單、高效、精確的混凝土質量檢測目的（如圖1）。但在實際操作中，鉆芯法并非適用于所有情況的混凝土質量檢測。通常來說，鉆芯法適合在以下情形中被采用：首先，當采用其他方式對目標區域進行檢測，檢測結果并不精確、數據收集被其他因素干擾時，可應用鉆芯法進行檢測，以便更好確定混凝土強度；其次，在回彈法不適合應用的情況下，或者建筑主體遭到火災或化學侵蝕及建筑物年久失修不適合大范圍檢測的情況下，可應用鉆芯法進行微取樣，以多次測試得出整體建筑結構質量數據[1]。

圖1 鉆芯法取樣

2 影響鉆芯法混凝土檢測質量的因素

影響鉆芯法開展混凝土質量檢測的因素一般有設備因素、尺寸因素、芯樣加工因素、芯樣試驗因素等幾點。具體而言，在開展鉆芯法檢測過程中，應首先選擇合適的磨平機、鋸切機、鉆芯機等有關設備，在對設備進行檢修符合工作參數后方可進行檢測工作[2]。若鉆頭震動過于劇烈，或者鋸切機切割方向不對，都會對鉆芯內部結構造成破壞，使得所測數據發生偏差。而在應用小直徑芯樣時，應將該芯樣與標準芯樣進行系統比對，以便發現兩者間的相關性，從而為后續的強度推定提供切實有效的支撐。另一方面，芯樣與尺寸偏差應當符合CECS03:2007第6.0.5的有關規定，若芯樣發生掉角及不平會使得受壓面積發生變化，導致芯樣偏心受力，導致所得混凝土強度偏小。試驗過程中，試驗端面也不得有油污、水跡等削弱端面套箍作用的影響因素，不然同樣會導致測得強度偏小的結果發生。

3 鉆芯法在混凝土樁質量檢測過程中的應用實踐

3.1 芯樣試件的選用

在對芯樣試件進行選用時，應選用標準芯樣試件展開抗壓試驗。芯樣直徑應控制在骨料直徑的三倍以上，另一方面，應當依照實際的機構鋼筋配比率、骨料粒徑等數據，選擇鉆芯直徑，以便使芯樣試件數據更為真實準確。

實踐過程中，應從遵循下述幾方面要求展開芯樣試件的取用：首先，標準芯樣試件中，對于單個試件，最多允許有兩根鋼筋直徑小于10mm，芯樣試件選用過程中應嚴格遵循這一標準，以此避免實驗數據發生較大誤差。而對于整體直徑小于100mm的芯樣試件，應最多允許存在1根直徑小于10mm的鋼筋。除此之外，還應保證芯樣試件中軸線與鋼筋相垂直，并應用游標卡尺進行芯樣試件幾何尺寸的精確測量。尤其注意在芯樣與銅筋相互垂直的位置展開多次測量，以取用算術平均值的方式得到盡可能準確的數據。另一方面，在對芯樣的外觀質量及尺寸偏差控制上，應當確保芯樣端面與軸線垂直度的偏差維持在2度以內，并應用磨平機展開磨平處理。若芯樣發生局部殘缺，可用水泥凈漿展開補救，在凈漿達到預期強度后，再展開磨平操作[3]。

3.2 鉆芯機應用過程中的注意事項

在進行鉆芯機底座的安放時，應當保證鉆芯機底座完全貼近構件表面，其后應用膨脹螺絲展開加固，以便讓鉆芯機底座和構件表面間不存在間隙，從而避免在鉆芯機工作后，發生香蕉型芯樣及竹節型芯樣等不規范問題。這類問題會對混凝土實體強度的檢測結果構成影響，使得檢測強度與實際強度間存在較大偏差。

而在開展鉆芯工作時，應當對冷卻水流強度進行規范控制，最好維持在約3L每分鐘的單位流量，以便充分排除混凝土中的碎屑，保證鉆芯機工作進程的順利展開。應當注意的是，在冷卻水流量不足時，需減緩進鉆速度，避免混凝土中碎屑黏住鉆頭，對鉆芯機造成危害的情況發生。在取出芯樣后，應當依照由上而下的順序依次放入芯樣箱中，并在芯樣側面標明回次數、塊號。工作人員需對取樣現場展開全面記錄，對芯樣展開細節描述。在結束鉆芯后，應對芯樣及標注有孔深、樁長、鉆芯孔號、樁號、工程名稱等有關信息的標識牌全貌進行拍照，以便及時記錄工程信息，方便后續進行回溯、校正。而在面對缺陷樁時，例如低應變完整性檢測過程中，樁身某部位被發現有缺陷反射信號，但同時無法對斷樁、夾泥、縮徑等具體缺陷類型進行判斷，難以判斷低應變樁身完整性類別，這時需要應用鉆芯法展開樁身完整性的進一步驗證檢測工作。在對這類異常樁進行檢測時，除做好正常檢測的基本檢測要求外，還應依照需要適當增加鉆芯孔數[下面所述內容與增加鉆芯孔數無關]。同時由于鉆芯法采用以點帶面的方式，存在自身的局限性，故而在依照規范正常開展樁身完整性檢測時，在樁徑小于1.2m的情況下應只鉆一孔，而對于帶有缺陷的樁，鉆芯檢測設備應應用單動雙管鉆具，禁止應用單動單管鉆具。這是因為，以單動單管鉆具進行取芯時會對芯樣質量展開判定時發生較大誤差，在芯樣本身存在缺陷時會導致誤差進一步加大，影響最終檢測結果。

3.3 芯樣抗壓強度數據及鉆芯孔偏離樁外問題的處理

展開取樣后，應當在自然狀態下展開芯樣試件的抗壓試驗。一般來說，芯樣試件應當在自然狀態下連續一周進行干燥；若在取樣時天氣較為潮濕，要在潮濕情況下對混凝土強度進行確定，應在水中浸泡兩天后再開展抗壓試驗。處理芯樣抗壓強度數據時，試驗人員應當保證誤判概率在0.05分以下。而在判定單一構件強度值時，應當保證四個以上的有效芯件數目；對于較小體積的構件，這一數目則應保證在兩個以上。并充分依照有效芯樣試件數目，展開混凝土抗壓強度的確定工作。具體而言，在展開抽樣檢測時，應確保誤差區間的上下限差值小于4.0MPa，再對兩者取其算術平均值，在限值要求滿足后，推定值的上限值可以作為混凝土實體結構強度的監測值。

對長徑比較大的樁展開鉆芯檢測時，有時會出現鉆芯孔偏離樁外的問題，這一問題往往因鉆桿剛度不足、樁身傾斜、鉆孔不垂直等原因發生。實際情況下，對于50米以上的長樁，即使樁身的傾斜度控制在1%以下，鉆芯孔處于不偏斜態勢下，也可能有鉆不到樁底的情況發生，因此，應隨樁的傾斜方向對長樁鉆孔方向進行調整。在鉆進一定深度后，以聲波反射技術對聲波沿樁徑方向的反射波進行檢測，從而對鉆孔的偏心方向及程度進行計算，以便對鉆孔方向開展實時調整，確保鉆孔始終處于樁身中心。例如以鉆芯法對工程抗滑樁進行檢測時，若混凝土強度與壓力間未處于平衡狀態，則會導致鉆頭發生較大磨損，使得混凝土與鉆頭間的鉆進阻力增大，導致芯樣表面粗糙，并對試驗結果準確性造成影響。在確定原因后，應更換與混凝土強度相匹配的鉆頭，同時對鉆壓機鉆進速度進行及時調整，以保證鉆進芯樣的光滑與完整。

圖2 鉆進參數調整前后芯樣對比

4 結語

鉆芯法作為混凝土結構強度檢測的重要方法，一方面應用廣泛，但同時也存在著很多可能對鉆芯法的檢測結果造成影響的因素。為此應從鉆取芯樣、加工芯樣、芯樣試驗等環節出發，對鉆芯法的全過程進行控制，將鉆芯法檢測混凝土強度的優勢最大化發揮出來。