浅谈水泥土桩钻芯法检测

林 婷

（福建省闽之星水利水电工程检测有限公司，福建 福州 350000）

水泥土桩的主要作用是提高地基强度，把地层软土层与水泥强制搅拌在一起，通过物理化学反应，让软土硬结为整体的、水稳定性与强度良好的水泥土增强体，从而实现提升复合地基承载力、减少沉降量的目的。如果土地、地下水等有腐蚀性时，还需要借助试验对其实用性进行确定，而钻芯法检测是一种常用的水泥土桩桩体质量检测方法，具有检测结果可靠、有效等优点。

1 钻孔取芯技术要点

1.1 钻机选取

在钻机选取时，钻机要运行平稳、操作灵活、移动方便，同时还要有循环冷却水系统。水泥土桩强度较低，因此当前水泥土桩钻机主要选取地质勘探岩石钻机[1]。

1.2 钻探人员技术水平

钻探人员的技术水平也会对钻芯取样质量产生影响。钻芯机长应有钻芯法验桩上岗证，同时还要具有丰富的实际操作经验。抽芯检验人员还要有主管部门颁发的抽芯检测证。

1.3 钻头与钻速选择

钻头的材质与形状也会对钻样的钻取质量与芯样试件的无侧限抗压强度产生影响，所以钻头的选取应以薄壁金刚石、合金等材质为主[2]。在钻取过程中，要让钻头和水泥土面均匀接触、均匀受力，钻进操作要平稳，保障取芯质量。同时，钻头的胎体中不能有裂缝、缺边、少角、倾斜、变形等问题。考虑到混凝土灌注桩的硬度较大，所以在使用抽芯钻机进行取样时，通常使用四档或者五档的转速。对水泥土桩来说，只需要使用三档就可以。水泥土桩的强度较低，如果使用高速进行钻进，就会加大芯样完整性受破坏的可能性，导致桩基误判。

1.4 桩长与破碎段长度确定

水泥土桩的成桩质量受土质、水泥、施工工艺等的影响。土桩桩身完整度的离散性较大，所以经常会出现搅拌不均、胶结较差等区段。所以，如果水泥桩的胶结质量不好时，在抽芯检验时难以保障采取率，这也是造成桩长争议的主要原因[3]。要解决上述问题应重视以下几点：一是，机长使用双管单动钻芯取样，钻机转速采用一档或二档慢速钻进，还应振捣压实后再提钻，卸取芯样时建议用钻机自带的高压水枪缓慢地将芯样压出，防止芯样因打碎、无法粘聚造成芯样不能取出，影响采样率；二是，检测员对钻杆深度的测量与完整芯样长度的测量需要在下钻前进行。也就是说，要明确各进尺芯样的准确长度与破碎段长度，避免机长凭感官进行记录，产生桩长误差；三是，检测人员可以借助桩孔深度对桩长进行确定。测量方式如下：

孔深=∑下钻钻杆长度+单管（或双管）长度-架空-余高

桩长=孔深-持力层深度

其中，架空指的是机底平面到桩头的距离，余高指的是立轴和钻杆结合面到机底平面的距离。

1.5 水泥土桩取样规定与建议

按《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）中对混凝土抗压芯样试件的取样要求来进行，具体如下：

①截取数量。如果桩长小于10m，那么每孔按照两组数量进行芯样截取；如果桩长在10m～30m 之间，那么每孔按照三组数量进行芯样截取。每组切磨为三块试件，取一组内试件的平均值作为组检测值。同时，考虑到水泥土芯样的强度较低，很容易破碎，按照相关检测技术要求，每孔芯样试件要大于或者等于六个截取段[4]。

②截取位置。上部芯样的位置和桩顶设计标高之间的距离要控制在2m以内，下部芯样位置和桩底之间的距离也要控制在2m以内，中间芯样可以采用等间距截取的方式。按照现场检测经验，水泥土桩下部的水泥土和上部相比需要承受更多的自重压力，因此，水泥土桩下部在物理化学的作用下会产生更加致密的凝硬性固结土，让水泥土的胶结强度与密实度变大，导致桩体的强度由上至下不断加强。受桩顶载荷作用影响，桩身压缩会造成桩体沉降，但是和上部相比，桩身下部的压缩量较小，桩身上部在承载中承担的作用更大。所以，在进行水泥土桩抽芯检测操作时，抗压试件通常由桩身上部或者中上部取样，此时的芯样代表性更强。如果原状土分层，则需要考虑分层截取相应的土层芯样，通过芯样对不同土层中的成桩质量进行检验[5]。

③水泥土抗压强度设计值。在水泥土桩抽芯检测操作之前，检测人员要和建设单位、监理单位等进行合作，对水泥土抗压强度设计值的龄期进行确定。如果抗压强度设计值的龄期是90d，但是在检测时龄期只有28d，那么需要经过设计单位确认，并提供28d水泥抗压强度设计值[6]。如果设计单位无法提供，那么需要以相关规范为基础对28d 水泥抗压强度设计值进行推算。

2 水泥土桩钻芯法检测的应用

2.1 钻孔取芯和芯样抗压试验要求

对某工程的8根水泥土搅拌桩进行钻芯法检测及水泥土抗压强度检测，设计要求水泥土60d 抗压强度为1.6MPa，90d 抗压强度为2.0MPa，检测参照行业标准《建筑地基检测技术规程》(DBJ/T13-146-2012)进行。

芯样取出后，从上部、中部、下部三段随机连续选取三组试件，每组两块，芯样试件制作按《建筑基础检测技术规范》（JGJ106-2014）有关规定进行。制作完成后立即进行抗压试验，水泥土芯样试件抗压强度按《建筑地基检测技术规程》(DBJ/T13-146-2012)进行。

图1 工程1#桩取样

2.2 钻芯法检测操作

以工程1#桩为例。本次现场钻取芯样采用XY-2B 型油压钻机钻取，配钻具外径Φ110mm的单动双管金刚石钻头，钻取出的芯样直径约为86mm，同时配以扩孔器、卡簧、常规钻具，钻孔采用金刚石岩芯钻探技术和施工工艺，操作规程按《金刚石岩芯钻探规程》及有关规定进行。

钻孔9.64m，取水泥土芯样8.68m。桩身水泥土芯样进尺0.00m～9.44m，取芯样8.68m，取芯率91.9%。水泥土芯样较连续、完整，搅拌纹理较清晰，芯样侧面表面较光滑，芯样呈长柱状，局部呈块状，断口基本吻合；

抗压试件取芯样位置：上部0.40m～0.70m，中部4.10m～4.50m，下部5.70m～6.00m，芯样试件抗压强度分别为1.5MPa、1.4MPa、1.2MPa，该桩水泥土芯样抗压强度平均值为1.4MPa。

9.44m～9.64m 为黏土持力层。芯样长度0.16m，为黄褐色，岩芯呈柱状。

2.3 检测评定

各检测点使用钻芯法检测后其综合评定结果见表1。

表1 钻芯法检测综合评定

3 结论

通过钻芯法在具体工程中的应用可以看出，钻芯法检测可以更好地反映桩体的质量，对桩长、桩芯连续性、强度、端持力层检测等具有非常显著的效果。不过，当前水泥土桩质量检测判定还没有明确、统一的标准，特别是关于钻芯检测法中的部分内容还不够细化和明确，例如芯样的抗压强度代表值。所以，在工程实际应用中，检测单位应结合工程实际情况对检测技术和标准进行完善，通过工程实践经验积累，不断提高自身的检测技术和水平，提高钻芯法检测质量，促进钻芯法在水泥土桩桩体质量检测中的应用和发展。