钻芯法检测钻孔灌注桩混凝土强度中注意的几个问题

钻芯法检测钻孔灌注桩混凝土强度中注意的几个问题

萧健铭

身份证号： 44068219870526****

摘要：混凝土是钻孔灌注桩常用的材料，直接关系到灌注桩的质量。在施工中为保证其达到设计要求，一般选择钻芯法检测钻孔灌注桩混凝土的强度，下面将结合实际工程提出钻芯法在芯样钻取、芯样制备与芯样抗压强度测试等方面，需要高度关注的施工内容。

关键词：钻孔灌注桩；钻芯法；混凝土强度

混凝土强度是混凝土强度受力能力的主要因素，也是评估混凝土结构性能的主要指标。考虑到混凝土结构性能直接关系到工程整体质量，因此需要检测混凝土结构重要部位或结构，清楚该部位混凝土的质量情况，完成对混凝土强度的鉴定、检测与评价等，随后结合检测结果采用加固、维修等方法，确保混凝土强度达到设计要求。下面以钻孔灌注桩为例，使用钻芯法检测该桩体混凝土强度，指出检测活动中需要关注的主要内容。

1. 芯样钻取

选择钻芯法检测钻孔灌注桩时，钻取芯样是检测法应用阶段最先关注的内容，在钻取芯样的过程中，应该尽可能保持芯样原状结构。在抽芯环节需要控制动作幅度与力度，减少抽芯在水平方向的振动幅度。

1. 抽芯设备

取芯钻机负责芯样的抽取工作，应该保证芯样抽取可以按照要求高效的开展，使用金刚石钻头。很多建筑单位在过往工作中，围绕取芯成本与取芯速度方面的需求选择钻头，比如检测对象为岩石，一般会选择钢粒钻或合金钻。检测对象如果是混凝土灌注桩，考虑到桩体内为花岗岩等坚硬骨料，在钻头选择方面以金刚石为首选。因为钢粒钻或合金钻容易使芯样受到扰动，会破坏混凝土结构，降低芯样的抗压强度^[1]。

2. 取芯部位

取芯时位置的选择尤为重要，当钻芯孔为1个时，宜在距桩中心10cm～15cm的位置开孔；当钻芯孔为2个或2个以上时，开孔位置宜在距桩中心0.15d～0.25d内均匀对称布置。在取芯环节不能选择桩中心位置，选择的样本需要具备代表性，可以反映灌注桩混凝土强度，确定取样位置时必须避开钢筋。科学的控制钻机，选择便于钻进的姿势开展工作。另外，应该在取芯后快速推进压浆补孔的工作，可以规避灌注桩出现质量问题。

3. 抽芯直径

抽芯直径必须达到抽芯法规定要求，抽芯时选择内径为100mm或150mm的钻头，保证最小孔径在100mm以上。按照抽芯法提出的要求，保证抽芯孔径应为骨料粒径的3倍，成为检测结果拥有较高精度的基本条件。钻芯阶段所用的设备异常重要，钻芯外径选择直径超过108mm的钻头。如果芯样直径在60mm～80mm的区间，会影响到试验结果，配合比也难以体现其具备的价值。如果将该种情况下试验结果作为判断依据，会导致项目参建单位发生纠纷。图1反映不同直径芯样抗压强度结果比较情况，从图中给出的数据，得到取芯孔径与变异系数呈反比关系，取芯孔径越大变异系数反而越小。使用变异系数可以成为判断桩基是否合格的有力依据^[2]。

图1 不同直径芯样抗压强度结果比较

2. 芯样制备

检测芯样时，其经过一系列加工行为后，芯样的高度、直径、平整度及垂直度与加工前出现一定的变化。在钻芯法中规定沿试件高度任一直径与平均直径相差不能达到2mm以上；试件端面的平整度在100mm长度内不能超过0.1mm；试样端面与轴线的垂直度不能超过2°，按照钻芯法规定增大了芯样制备的难度，芯样制备人员需要有良好的操作能力。

1. 仪器要求

一般使用自动岩石切割机切割芯样，将芯样固定好后，转动人造金刚石圆锯片，同时保证芯样向前移动，完成切割的动作。在整个过程中，将切割机的进刀速度控制在10.0m/min，将线速度控制在0.75m/min。磨平芯样时，使用双端面磨平机，两端均可以按照工作要求，对芯样端部进行磨平动作^[3]。

2. 芯样直径与高度

测量芯样时需要严格按照《钻芯法规程》操作，规范游标卡尺动作，测量芯样平均直径时，在互相垂直的两个位置上，用游标卡尺测量芯样表观直径偏小的部位的直径，取其两次测量的算术平均值，精确至0.5mm。测量芯样高度时，用钢卷尺或钢板尺测量芯样，在正确使用直尺的前提下，将读数精确至1.0mm（图2为不同高径比芯样混凝土强度换算系数）。

图2 不同高径比芯样混凝土强度换算系数

3. 芯样平整度

芯样的平整度会直接关系到试验进行效果，为防止因平整度问题引发偏心受压的情况，在抗压试验中应该确保芯样仅有一边接触受压，在局部受压的情况下，确保芯样平整度尽可能处于规定范围中。

为规避偏心受压情况的出现，使用双面磨平机处理芯样。测量芯样时将其断面平整度控制在规定范围中，选择角尺与塞尺测量芯样平整度。角尺必须与芯样端面保持紧密贴合的状态，随后使用塞尺测量角尺与端面的间隙，规范操作提高测量值的准确度。

4. 芯样垂直度

测试芯样的过程中，按照规范要求处理芯样，一般经过磨平处理后的芯样，如果其平整度达到要求，在不出意外的状况下芯样垂直度也可以达到试验要求。另外，使用游标量角器测量两个端面与母线的夹角，精确至0.1°；芯样的圆柱面间隙应该在1mm范围中。

2. 芯样抗压试验

1. 试验仪器要求

对芯样进行抗压试验操作，一般使用型号为YA-1000的电液式压力试验机，调整量程时，一般选择20%，但是对于强度在30MPa的情况，会选择40%的量程。双球座装置与压力试验机压板相连，试验机拥有微调的功能，在使用中可以消除芯样平整度不足0.01mm引发的问题，由此可以提高抗压强度的准确度。有无双球座装置的压力试验机会影响到芯样抗压强度，经过数据比对发现有双球座装置和无双球座装置，在芯样抗压强度方面的比值区间为1.1～1.2倍^[4]。

2. 试验状态要求

为了提高试验结果的精准度，应该按照钻芯法规程规范试验操作行为。湿法、干法为芯样放置常用的两种手段，前者需要在清水中浸泡48h（清水的温度在20±5℃的区间中）。如果急于得到试验结果，可以在抽气缸中进行操作，试验仅需要1小时的时间。

3. 试验速度要求

芯样抗压试验速度会影响到试验进行效果，芯样抗压强度在不同区间，需要适当的调整试验速率。芯样抗压强度在小于30MPa和大于30MPa的情况，试验速率分别在0.3～0.5MPa/s和0.5MPa/s～0.8MPa/s的区间中选择。试验速率会低试验结果形成不小的影响，原因出在试验机双球座装置，如果操作实践过短，可能来不及调节改装置，导致压板与芯样处于相对独立的状态，由此出现偏心受压的情况。

2. 试验结果评判

检测灌注桩混凝土强度时选择钻芯法，必须比对现场取芯与室内试验结果，如果结果出现较大差距，需要查找原因。一般会选择多余芯样补充试验的手段，重新测试芯样抗压强度。另外，室内试验原始记录与现场取样描述原始记录都是极为重要的资料，在试验检测报告中必须附带两者。

结语：

我国部分建筑单位的试验人员，使用钻芯法检测钻孔灌注桩混凝土强度时，为了快速完成工作任务，存在切割芯样后没有进行磨平处理，仪器操作不合规、仪器性能达不到试验要求，此类问题的存在导致试验结果不能反映芯样实际强度。使用钻芯法检测钻孔灌注桩混凝土强度时，应该使用金刚石钻头并保证其外径超过φ108mm。完成钻机防震工作，减少芯样的损耗程度。切割和磨平芯样的设备必须达到工作要求。严格按照《钻芯法规程》控制芯样的平整度、高径比、垂直度。对芯样开展抗压强度试验，试验仪器必须拥有双球座装置并将试验速率控制在0.3MPa/s，由此可以确保试验顺利进行，提高试验结果的准确度。
参考文献：

[1]马驰.声波透射法结合钻芯法检测灌注桩桩身完整性的应用[J].建材与装饰,2020,603(06):237-238.

[2]陀繁春.工程质量监督中混凝土强度检测的钻芯法分析[J].质量与市场,2020,263(12):101-103.

[3]吴体,肖承波.不同直径芯样钻芯检测混凝土抗压强度统计特征分析[J].四川建筑科学研究,2020,209(03):7-14.

[4]王洁.试论钻芯法在混凝土强度检测过程中存在的问题及解决办法[J].决策探索(中),2020,651(05):92.