钻芯法在混凝土桩质量检测中的应用分析

莫建昌

（广东省建筑科学研究院集团股份有限公司）

随着我国经济的迅速发展，我国建筑行业规模大幅扩张，各类上下游厂家激增。但随之而来的混凝土质量、操作人员失误等问题也大量发生。这一背景下，以钻芯法加强对混凝土结构质量的检测工作，对于保障建筑工程的平稳交付，避免后续混凝土质量问题的发生，具有极为重要的意义。

1 钻芯法的适用情况

在钻芯法应用的过程中，通过获知芯样的试压强度，即可对混凝土结构的实体抗压强度进行确定，而较少受到混凝土龄期的影响，通过这样的方式，能够达到简单、高效、精确的混凝土质量检测目的（如图1）。但在实际操作中，钻芯法并非适用于所有情况的混凝土质量检测。通常来说，钻芯法适合在以下情形中被采用：首先，当采用其他方式对目标区域进行检测，检测结果并不精确、数据收集被其他因素干扰时，可应用钻芯法进行检测，以便更好确定混凝土强度；其次，在回弹法不适合应用的情况下，或者建筑主体遭到火灾或化学侵蚀及建筑物年久失修不适合大范围检测的情况下，可应用钻芯法进行微取样，以多次测试得出整体建筑结构质量数据[1]。

图1 钻芯法取样

2 影响钻芯法混凝土检测质量的因素

影响钻芯法开展混凝土质量检测的因素一般有设备因素、尺寸因素、芯样加工因素、芯样试验因素等几点。具体而言，在开展钻芯法检测过程中，应首先选择合适的磨平机、锯切机、钻芯机等有关设备，在对设备进行检修符合工作参数后方可进行检测工作[2]。若钻头震动过于剧烈，或者锯切机切割方向不对，都会对钻芯内部结构造成破坏，使得所测数据发生偏差。而在应用小直径芯样时，应将该芯样与标准芯样进行系统比对，以便发现两者间的相关性，从而为后续的强度推定提供切实有效的支撑。另一方面，芯样与尺寸偏差应当符合CECS03:2007第6.0.5的有关规定，若芯样发生掉角及不平会使得受压面积发生变化，导致芯样偏心受力，导致所得混凝土强度偏小。试验过程中，试验端面也不得有油污、水迹等削弱端面套箍作用的影响因素，不然同样会导致测得强度偏小的结果发生。

3 钻芯法在混凝土桩质量检测过程中的应用实践

3.1 芯样试件的选用

在对芯样试件进行选用时，应选用标准芯样试件展开抗压试验。芯样直径应控制在骨料直径的三倍以上，另一方面，应当依照实际的机构钢筋配比率、骨料粒径等数据，选择钻芯直径，以便使芯样试件数据更为真实准确。

实践过程中，应从遵循下述几方面要求展开芯样试件的取用：首先，标准芯样试件中，对于单个试件，最多允许有两根钢筋直径小于10mm，芯样试件选用过程中应严格遵循这一标准，以此避免实验数据发生较大误差。而对于整体直径小于100mm的芯样试件，应最多允许存在1根直径小于10mm的钢筋。除此之外，还应保证芯样试件中轴线与钢筋相垂直，并应用游标卡尺进行芯样试件几何尺寸的精确测量。尤其注意在芯样与铜筋相互垂直的位置展开多次测量，以取用算术平均值的方式得到尽可能准确的数据。另一方面，在对芯样的外观质量及尺寸偏差控制上，应当确保芯样端面与轴线垂直度的偏差维持在2度以内，并应用磨平机展开磨平处理。若芯样发生局部残缺，可用水泥净浆展开补救，在净浆达到预期强度后，再展开磨平操作[3]。

3.2 钻芯机应用过程中的注意事项

在进行钻芯机底座的安放时，应当保证钻芯机底座完全贴近构件表面，其后应用膨胀螺丝展开加固，以便让钻芯机底座和构件表面间不存在间隙，从而避免在钻芯机工作后，发生香蕉型芯样及竹节型芯样等不规范问题。这类问题会对混凝土实体强度的检测结果构成影响，使得检测强度与实际强度间存在较大偏差。

而在开展钻芯工作时，应当对冷却水流强度进行规范控制，最好维持在约3L每分钟的单位流量，以便充分排除混凝土中的碎屑，保证钻芯机工作进程的顺利展开。应当注意的是，在冷却水流量不足时，需减缓进钻速度，避免混凝土中碎屑黏住钻头，对钻芯机造成危害的情况发生。在取出芯样后，应当依照由上而下的顺序依次放入芯样箱中，并在芯样侧面标明回次数、块号。工作人员需对取样现场展开全面记录，对芯样展开细节描述。在结束钻芯后，应对芯样及标注有孔深、桩长、钻芯孔号、桩号、工程名称等有关信息的标识牌全貌进行拍照，以便及时记录工程信息，方便后续进行回溯、校正。而在面对缺陷桩时，例如低应变完整性检测过程中，桩身某部位被发现有缺陷反射信号，但同时无法对断桩、夹泥、缩径等具体缺陷类型进行判断，难以判断低应变桩身完整性类别，这时需要应用钻芯法展开桩身完整性的进一步验证检测工作。在对这类异常桩进行检测时，除做好正常检测的基本检测要求外，还应依照需要适当增加钻芯孔数[下面所述内容与增加钻芯孔数无关]。同时由于钻芯法采用以点带面的方式，存在自身的局限性，故而在依照规范正常开展桩身完整性检测时，在桩径小于1.2m的情况下应只钻一孔，而对于带有缺陷的桩，钻芯检测设备应应用单动双管钻具，禁止应用单动单管钻具。这是因为，以单动单管钻具进行取芯时会对芯样质量展开判定时发生较大误差，在芯样本身存在缺陷时会导致误差进一步加大，影响最终检测结果。

3.3 芯样抗压强度数据及钻芯孔偏离桩外问题的处理

展开取样后，应当在自然状态下展开芯样试件的抗压试验。一般来说，芯样试件应当在自然状态下连续一周进行干燥；若在取样时天气较为潮湿，要在潮湿情况下对混凝土强度进行确定，应在水中浸泡两天后再开展抗压试验。处理芯样抗压强度数据时，试验人员应当保证误判概率在0.05分以下。而在判定单一构件强度值时，应当保证四个以上的有效芯件数目；对于较小体积的构件，这一数目则应保证在两个以上。并充分依照有效芯样试件数目，展开混凝土抗压强度的确定工作。具体而言，在展开抽样检测时，应确保误差区间的上下限差值小于4.0MPa，再对两者取其算术平均值，在限值要求满足后，推定值的上限值可以作为混凝土实体结构强度的监测值。

对长径比较大的桩展开钻芯检测时，有时会出现钻芯孔偏离桩外的问题，这一问题往往因钻杆刚度不足、桩身倾斜、钻孔不垂直等原因发生。实际情况下，对于50米以上的长桩，即使桩身的倾斜度控制在1%以下，钻芯孔处于不偏斜态势下，也可能有钻不到桩底的情况发生，因此，应随桩的倾斜方向对长桩钻孔方向进行调整。在钻进一定深度后，以声波反射技术对声波沿桩径方向的反射波进行检测，从而对钻孔的偏心方向及程度进行计算，以便对钻孔方向开展实时调整，确保钻孔始终处于桩身中心。例如以钻芯法对工程抗滑桩进行检测时，若混凝土强度与压力间未处于平衡状态，则会导致钻头发生较大磨损，使得混凝土与钻头间的钻进阻力增大，导致芯样表面粗糙，并对试验结果准确性造成影响。在确定原因后，应更换与混凝土强度相匹配的钻头，同时对钻压机钻进速度进行及时调整，以保证钻进芯样的光滑与完整。

图2 钻进参数调整前后芯样对比

4 结语

钻芯法作为混凝土结构强度检测的重要方法，一方面应用广泛，但同时也存在着很多可能对钻芯法的检测结果造成影响的因素。为此应从钻取芯样、加工芯样、芯样试验等环节出发，对钻芯法的全过程进行控制，将钻芯法检测混凝土强度的优势最大化发挥出来。