公路桥梁水下混凝土灌注柱钻芯检测及揭露问题的探讨

李龙权

(贵州省交通科学研究院有限责任公司)

1 工程实例

1.1 工程概况

贵州省二级公路上某在建特大桥上部为连续刚构，下部为群桩承台基础。该特大桥1#墩基桩设计桩径φ =2.2 m，桩长L=26.0 m;2#墩基桩设计桩径φ=2.2 m，桩长L=23.0 m。基桩混凝土强度设计等级均为C30，基桩已完成施工，经声波透射法检测，该特大桥1#墩1 －6 基桩底波速偏低，2 号墩2－6 基桩桩身整体偏低。

为了确保工程质量，受贵州省二级公路建设管理中心办公室委托，特针对1 －6、2 －6 两基桩进行钻芯检测。

1.2 检测依据及检测设备

依据《建筑桩基技术规范》(JGJ 94 －2008)、《建筑基桩检测技术规范》(JTG 106 －2003 J256 －2003)、《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(CECS03:2007)及我单位的“钻芯检测管理相关规定(试行)”技术要求。

设备:XY－150 型液压操纵钻机，φ110 单动双管钻具，外径φ110 金钢石钻头。

1.3 工作布置

(1)依据《建筑基桩检测技术规范》(JTG 106 －2003 J256 －2003)7.3.1 规定:1 －6、2 －6 两基桩各布置3 个钻芯检测孔;

(2)依据我单位“钻芯检测管理相关规定(试行)”要求

①检测孔布置:以基桩中心为基点，沿路线大里程方向0.20 ～0.25D 布置1 －6ZK3、2 －6ZK3;以0.20 ～0.25D 为半径，桩中心为圆心顺时针旋转120°的点位布置1 －6ZK2、2 －6ZK2;以0.20 ～0.25D 为半径，桩中心为圆心逆时针旋转120°的点位布置1 －6ZK1、2 －6ZK1;

②钻探取样:回次进尺原则上按不超出1.5m/回次，可根据实际情况灵活调节，但不能超出岩芯管长度;

③混凝土芯样试件的截取

a 基桩有多个钻孔时各孔取样应在同一深度(即标高断面处)或相差不超出单件试件高度部位，所取样品最大骨料直径应小于芯样直径的三分之一;

b 当桩长10 ～30 m 时，每孔截取3 组芯样;当桩长小于10 m 时，可取2 组，当桩长大于30 m 时，不少于4 组;

c 对混凝土芯样连续无明显缺陷的基桩应距桩顶1 倍桩径(即1.2 ～2.5 m 左右)、距桩底1 倍桩径(即桩底1.2 ～2.5 m 左右)范围内应有试件控制，中间芯样宜等间距截取;

d 对存在缺陷的基桩取样时除应满足以上条规定外，当缺陷位置能取样时应在缺陷部位加取试验试件;当基桩钻芯孔数大于一个且只有一孔存在缺陷时应在其它孔该深度断面截取试件;

e 取样编号:1 －6 基桩ZK1 钻孔取样编号应为1 －6 －1、1 －6 －2、1 －6 －3，ZK2 钻孔取样编号应为1 －6 －1'、1 －6－2'、1 －6 －3'，ZK3 钻孔取样编号应为1 －6 －1″、1 －6 －2″、1 －6 －3″，在缺陷部位加取试件时取样编号为1 －6 － × +1、1 －6 － × +2;2 －6 基桩以此类推。

1.4 检测情况

(1)混凝土芯样描述

1 －6 基桩:0.0 ～26.0 m 范围混凝土芯样连续、完整，骨料分布基本均匀，胶结较好，断口吻合，芯面光滑，芯样呈长柱状、柱状、局部短柱状。芯样侧面见少量气孔，约占芯样侧面积1%，孔径φ =1 ～3 mm，局部见蜂窝麻面，采取率为99%;

2 －6 基桩:0.0 ～23.0 m 范围混凝土芯样连续、完整，骨料分布基本均匀，胶结稍好，断口吻合，芯面基本光滑，芯样呈长柱状、柱状、局部短柱状。芯样侧面见少量气孔，约占芯样侧面积2%，孔径φ=1 ～5 mm，局部见蜂窝麻面(其中16.3 －23.0m 段芯样麻面较集中，占芯面高达10% ～20%，并伴有沟槽现象)，采取率为98%。

(2)桩底沉渣

1 －6 基桩钻探揭露桩底沉渣或孔底虚土情况:ZK1 厚度为0.16 m，ZK2 厚度为0.11 m，ZK3 厚度为0.14 m。超出《建筑桩基技术规范》(JGJ 94 －2008)关于桩底沉渣厚度的规定“对端承型桩不应大于50 mm;对摩擦型桩不应大于100 mm”的要求。

基桩钻探未揭露到沉渣。

(3)基桩持力层

基桩混凝土桩身持力层5 m 范围内为中风化白动岩，红褐色，碎裂状构造，岩体节理裂隙发育，岩芯呈碎块状;基桩混凝土桩身持力层5 m 范围内为中风化白动岩，红褐色，碎裂状构造，岩体节理裂隙发育，岩芯呈碎块状、短柱状。

(4)试件抗压强度

基桩检测数扭的分析依据《建筑基桩检测技术规范》(JTG 106－2003 J256－2003)7.6 要求。力学试验数据详见表1。

表1 水泥混凝土圆柱体轴心抗压强度试验记录表

2 揭露问题的成因分析

2.1 桩底沉渣

(1)灌注混凝土前清孔不彻底或是清孔后没有及时浇灌混凝土;(2)用检孔器检查时，强行放下，造成孔壁滑落;(3)下放钢筋笼时不垂直，挂掉泥皮，造成沉淀过厚。

2.2 砂石料的清洁度

2 －6 基桩取出混凝土芯样侧面表观上能见到泥质，且多处能够见到泥团，泥团直径φ =5 ～15 mm，可能是混凝土砂中杂质含量(含泥量)、粗集料中泥团含量超标。

2.3 麻面、沟槽

针对2 －6 基桩16.3 ～23.0 m 段芯样麻面占芯面高达10% ～20%，特别是出现了沟槽的情况。可能是混凝土施工配合比不恰当、外加剂用量不合理或浇灌过程混合料出现离析，空隙率增大，有泥浆混入等原因所致。

2.4 混凝土强度

两桩试验试件饱和单轴抗压强度值离散性大，且同一试件切取的两块试块所做的自然状态与潮湿状态强度两种对比试验，多数出现强度相差过大或自然状态强度比潮湿状态强度底的现象。出现这种情况的可能原因是混凝土砂石料在材质上差异较大、级配不合理或混凝土搅拌时均匀性等方面缺少严格和过程控制。

3 建 议

(1)施工单位应组织施工人员对相关规范、规程进行学习、培训工作，作好技术交底，提高施工质量;(2)要选择清洁、坚硬、含泥量、颗粒级配合格的砂石集料;(3)拌制混凝土时要严格按经监理批准的配合比配制，提高称量精度;(4)下钢筋笼后，在混凝土灌注前必须作最后一次清孔，且清孔后应立即进行浇灌工作;(5)加强对施工现场的全程监督和抽样检测工作。