预应力混凝土管桩桩身混凝土质量检测方法探析

张守仁 （安徽省地质实验研究所，安徽 合肥 230001）

1 引言

预应力混凝土管桩是一种重要的桩基材料，凭借其单桩承载力高、施工速度快、抗弯性能好等优点被广泛应用于高层建筑、港口、高速公路等各类建筑物的基础工程中[1]。但在管桩的实际应用过程中，桩身混凝土质量出现问题而导致的纠纷却时有发生，给设计单位、施工单位以及检测单位带来许多不必要的麻烦，同时也给管桩生产厂家和甲方带来经济损失。究其原因，主要在于以下两个方面。一是在管桩的生产过程中，往往存在混凝土搅拌不均匀、计量误差导致的配合比不准确、养护时间偏短等问题，导致管桩桩身的混凝土强度达不到规定指标或者离散率过大。二是在管桩的施工过程中，常存在吊桩不当、锤形选择不合理等问题，导致管桩沉桩过程中桩身破坏[2-4]。

根据《预应力混凝土管桩技术标准》（JGJ/T406-2017）[5]中关于管桩质量检测与验收的相关规定，当对桩身混凝土质量存在争议时，宜采用钻芯法或者全截面抗压试验方法来对混凝土强度进行评价。本文分析了使用这两种检测方法在检测过程中的注意事项，讨论了这两种方法的优劣势，明确了两种方法的适用范围，希望能为相关从业人员提供借鉴。

2 钻芯法

钻芯法检测混凝土强度是现今使用较为广泛的用于管桩质量评定的方法，使用该法既可以准确的获得管桩桩身混凝土的实际强度，又可以验证混凝土的砂石级配和离心工艺的合理性，具有众多优点。依据《钻芯检测离心高强混凝土抗压强度试验方法》（GB/T 19496）[6]中对钻芯法检测过程的规定，其难点主要在于其对钻样设备以及芯样的形位公差要求较高，一般的实验室条件无法满足，具体体现为芯样钻取难度大和尺寸加工要求高。

2.1 钻取芯样的注意事项

由于预应力混凝土管桩桩身混凝土强度较高（通常为C80），桩内含有高强的螺纹钢筋，同时管桩自身为离心成型构件，外观为空心圆筒，给钻样带来了较大的困难，在实际取样过程中需要注意以下三个问题。

2.1.1 钻芯取样机的固定

为了保证钻芯取出的样品外观平整，不出现裂纹或者断裂的现象，钻样机必须平稳地固定在管桩桩身。目前较好的方法是针对管桩的不同直径制作不同直径的铁箍，然后在铁箍上加工支撑取样机的工作平台。这样做的好处主要是既方便了取样机在管桩桩身移动，又能使得钻样机平稳地固定在桩身，提高了钻芯的效率。

2.1.2 避开主筋钻芯取样

管桩的桩身含有高强度的预应力钢筋（主筋）和缠绕在其上的箍筋，如果在钻芯过程中不慎碰到了这些钢筋，可能会导致钻机电机的损坏。故在钻芯取样的过程中，应特别注意避免钻到管桩的主筋。实际上，不含主筋的混凝土芯样才能较为真实的反映管桩桩身混凝土的真实强度。

2.1.3 钻芯取样的部位及数量

由于管桩为离心成型的空心圆筒形构件，所以应当在管桩的两头及中间部位钻取芯样，然后再将管桩桩身旋转120。后继续取样，共钻取9个芯样，最后通过观察这些芯样的紧密程度来判断混凝土的砂石级配和离心工艺的是否合理。

2.2 芯样加工的注意事项

芯样两端的平整度会对其抗压强度造成很大的影响，若芯样两端平整度差，则混凝土芯样在施压过程中会产生应力集中的现象[7]，使得测得的混凝土抗压强度值偏小，故在芯样的加工处理过程中应对其外观质量和形位公差应格外重视。

最终制得的芯样应满足以下要求：芯样表面不得有可见的裂缝、挖角和孔洞；芯样的圆柱度、平面度、平行度以及垂直度应分别不大于1.5mm，0.06mm，1.0mm 和 2.0。

3 全截面抗压试验法

《钻芯检测离心高强混凝土抗压强度试验方法》（GB/T 19496）中规定当对钻芯法的检测结果有争议时，可采用全截面抗压试验法来对桩身混凝土的质量进行评价。全截面抗压试验法在国内最早由郭杨[8]等人提出，该方法首先在每批管桩中随机抽取一根管桩，然后在管桩箍筋非加密区切割制成长径比为1.0～2.0的试件，与钻芯法类似，在对试件进行抗压试验前，应保证试件的平整度和垂直度满足试验要求，当管桩全截面试件的抗压强度不小于管桩桩身混凝土设计等级的95%时，可以认为抽检的管桩混凝土合格。

全截面抗压法相较于钻芯法有以下优点：①抗压试件的受力状态与管桩正常工作时一致；②试件加工和抗压试验时不会受到浮浆层的影响；③试件的加工过程只需要控制两端的平整度，制样过程不像钻芯法一样繁琐。

4 结论及建议

目前在国内，钻芯法已被业内诸多相关部门和技术人员所接受，应用极为广泛，但该法对钻芯、磨平、锯切等设备和工艺以及芯样的平面度、垂直和平行度的要求较高，因此对芯样的钻取过程和加工过程应予以充分重视。在实际工程中，可以根据检测的需求灵活选用两种检测方法。在两种方法均可行的条件下，由于钻芯法的广泛认可程度，可以优先选用钻芯法检测；当使用钻芯法获得的结果出现争议时，可以采用全截面抗压法来对桩身混凝土质量进行评价。特别地，在经费及时间允许的情况下，可以分别采用钻芯法和全截面抗压试验法对桩身混凝土的质量进行检测，并对其结果进行比较分析，以使获得的结果更加具有说服力。

5 展望

钻芯法和全截面抗压法是目前对预制管桩桩身混凝土质量进行检测效果较好的两种方法，在实际工程中，应将两种检测方法的优点相结合，使检测结果更加具有说服力。同时，可以看到的是钻芯法和全截面抗压法均为破坏性试验，一般在断桩上使用较多，难以大范围使用。随着科学技术的进一步发展，未来管桩桩身混凝土的检测应朝着无损检测的方向前进，以使得检测成本进一步降低。