公路桩基检测中钻芯取样法的应用

杨东来

（甘肃智通科技工程检测咨询有限公司，甘肃兰州 730000）

0 前言

根据现有所抽查的业主工作程序和项目来讲，本身抽查的重点一般都会放在一些控制工程质量的重要目标之上，如面层压实度和基层压实度等情况，但是这些指标都会受到一些因素的影响导致检验工作量巨大，加大劳动检测人员的工作强度。因此，基于工程检查中的实际情况，为了全面加快检测的速度和降低检测的强度，钻芯取样的方法比较适合检查水泥稳定基层的实际数值。

1 工程概况

某高速公路设计与建设，其中A 标段全线共设计120 根灌注桩基础，桩体直径为100cm，长度为30m，采取C35 型号强度的混凝土，利用超声波技术检测桩基础的质量。但是由于声波传输过程中存在一定范围内的盲区，以波形曲线分析容易被误判，不能确切判断桩基整个断面的质量。因此，为了检测桩基质量，保障检测数据的准确性，本工程决定采取全新取样法进行核对和校对。

2 钻芯取样施工工艺分析

2.1 设计钻孔结构

钻孔处理利用硬质合金实施，根据无泵孔底实施反循环工艺，以泥浆进行护壁，当其钻入到混凝土当中后，深度可以达到20～30cm，此时可以将其下入到套管当中，利用SDB110 单动双管钻具，利用金刚石继续深入，直到进入到桩底为止[1]。随后利用无泵孔底来对桩端持力层实施反循环的钻孔处理，利用硬质合金进行钻进。

2.2 回填卵石土钻进工艺

利用无泵孔底反循环工艺实现卵石土的回填，护壁利用泥浆材料，根据现场实际情况，需保障泥浆的配置步骤为：先取黏土500g，加入1m3的清水，充分搅拌后利用清水溶解其中的碳酸钠，再充分混合之后实施24小时时间的预水化处理。随后取掺入物被充分溶解后，加入其中，均匀搅拌。一般泥浆失水量为每分钟10 到15 升；相对密度为1.3—1.45；pH 值为0—10；黏度为35—40s;钻进参数根据钻具自身重量作为钻进压力，转速可控制在169r/min以内即可。

2.3 桩头钻进

此工艺依旧采取无泵孔底反循环施工工艺，根据硬质合金钻头实现钻进。但需注意的是，因为桩头自身就是由水泥砂浆和浮浆所组成，固有结面呈现出软硬不均和高低不平的问题，所以需要对防斜问题加强处理。在刚与钻头接触时不得加压，转速保持低水平，当钻头完全进入混凝土中后再加压处理，但是仍旧需要保持轻压慢转的状态，钻进压力在2kN，转速可控制在169r/min 左右[2]。当钻进深度达到200～300mm 时，即可采取无泵孔底反循环实施导正钻具的操作，随后继续钻进100～200mm，并将其下入到套管的护壁内部，再更换为SDB110 金刚石单动双管钻具继续进行钻入处理。

2.4 桩身混凝土中钻进工艺

钻进期间必须认真、专心和仔细，如若观察到混凝土芯出现堵塞，发现孔内出现异常的情况，必须要提钻，并查明问题产生的原因，排除问题后方可继续钻进；如果钻进期间发现冲洗液反出，并且呈现黄水和泥浆水情况、带出大量砂石，可能是因为钻进期间出现混凝土离析层或者是端桩等问题，此时钻进必须停止，并探测钻孔的深度，记录异常现象，查明原因，告知相关单位做出相对应的正确处理。在完全取出混凝土芯之后，保护断口位置，并根据断口新装，自上而下依次放置岩心箱，注意顺序不可颠倒，依次填写岩心牌。针对于一些端桩和混凝土离析层发生的部位，需要从岩心管中将岩心取出，并且立刻将其封入到塑料袋中，严禁出现随意敲打或者利用水冲洗过的现象。

2.5 钻进桩端持力层

在实施桩端持力层钻进施工时，其工艺和回填卵石土钻进的方法相同，但是在每一次回次进尺期间，必须要保障其能够被控制在0.5m的范围内，需要避免花费太长的时间，一般需要控制在15min 及以内[3]。

3 桩基基层压实度检测计算

3.1 试验步骤

利用钻芯取样机完整取出基层试样，并且用小毛刷将试件表面冲刷干净，利用塑料袋装入残留的杂物和桩号位置单。在实验室内将试件放入到水槽中浸水，促使试件充分浸水后饱和。对试件吸水率进行测定后，采取表干法和蜡封法进行试件密度的测定，当吸水率在2%及以下时，采取表干法，在2%及以上时采取蜡封法[4]。

（1）表干法：挂住网篮，将试件放在网篮内，将其浸入溢流水箱中，调节水位，将天平调平或者复零，称取试件在水中的质量mw；随后从水中取出试件轻擦拭试件表面的水分，称取试件表干质量mf；利用烘箱或者电风扇烘干到恒重，称取试件在空中的质量ma，以下列公式计算试件毛体积的密度和相对密度：

其中Pf表示试件的毛体积密度，而Vf表示毛体积相对密度；ρw表示常温水的密度，取单位为1g/cm3。

（2）蜡封法。该方法是将试件（非干燥状态）利用烘箱或者电风扇烘干和吹干到恒重，称取干燥试件的空中质量ma，在试件冷却之后，利用石蜡将其融化到熔点以上5.5±0.5℃，石蜡液中侵入试件直到其全部的表面被石蜡封住之后，快速取出试件，基于常温之下放置30min，再称取空中质量ma。随后利用挂篮将蜡封试件放入后浸水1min，读取水中质量mc，随后以下面公式计算试件的毛体积相对密度和密度：

其中γf与ρf分别表示蜡封法试件实验后的毛体积相对密度和密度；mp与mc分别表示蜡封试件的空中与水中质量，γp则表示常温条件下石蜡对于水的相对密度。最后，将烘干之后的试件利用手锤打碎，用5mm的筛将其中的砾石含量筛分出来。

3.2 计算压实度

结合实际砾石的含量，查询标准数据与关系式，确定最大密度ρa。结合钻芯取样法的测定，得到最终的公路桩基压实度测量值，K68+100 桩号压实度数值为98.6；K68+500 桩号压实度数值为99.3；K69+100 桩号压实度数值为99.2；K69+500 桩号压实度数值为99.4；K70+100桩号压实度数值为98.4；K70+500桩号压实度数值为98.7。

4 结语

综上所述，相对来讲，钻芯法检测具有可靠性高、直观性强和精度高等优势，目前已经被一些非破损的检测工程所多频次使用。但是在实际工程实施中，其也存在检测难度大、容易导致局部混凝土损伤等问题，所以目前全面推广还是存在一定的难度，需要和其他的检测手段联合使用，弥补其实际所存在的缺陷。