钻芯法在既有建筑桩基质量检测中的应用

吴更新

（广东省建筑科学研究院集团股份有限公司）

0 引言

既有建筑桩基础质量检测一直是行业内的难题。桩基础属于地下隐蔽工程，受上部结构的覆盖的影响，使得常规的检测手段难以开展[1]。在工程中经常会遇到既有建筑改造前的桩基础质量和承载力重新评定；建设和使用过程出现地下室上浮、结构开裂、沉降超标等不良现象，需要对桩基础质量进行鉴定评估；因野蛮施工导致桩基础未检测已做施工覆盖，造成无法验收的情况，应验收要求需要补充对已覆盖的桩基础检测、评估结论。我国每年的在建工程体量庞大，老旧既有建筑的改造量也在增大，遇到以上问题迫切需要提供行之有效的技术手段来解决。

河北省建筑科学研究院于2011年完成的“既有建筑地基基础检测与评定技术的研究”，探讨了各种检测技术的适用性和可靠性以及既有建筑地基基础特性，并于2015年发布了河北省地方标准《既有建筑地基基础检测技术规程》。2016年国内专家组开始编制国家行业标准《既有建筑地基基础检测技术规程》，该标准于2018年发布。目前既有建筑地基基础检测技术中最为直观可靠的是钻芯法，本文以钻芯法为基础，结合既有建筑桩基础质量检测的工程案例，对钻芯法在既有建筑桩基质量检测中的应用进行探讨。

1 钻芯法案例研究

钻芯法具有科学、直观、可靠、易于判别的特点，可以检测灌注桩的桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性，判定或鉴别桩端持力层岩土性状，一般适用于混凝土灌注桩、地下连续墙桩、有粘结强度的复合地基增强体、水泥土墙、岩石地基。在应用于既有建筑的桩基础检测时，首要考虑的问题是在上部结构的存在下，是否具备开展检测的工作面，以下通过单桩单柱钻芯和多桩承台两个案例进行探讨。

1.1 单桩单柱钻芯法检测案例

1.1.1 概况分析

该工程为地下室1层，属于单桩单柱设计，桩柱轴线中对中，楼板上具备架设钻机作业的条件（如图1所示）。该工程桩ZK41在质量检测时发现异常，钻芯法检测情况如下：之一孔7.80～8.20m芯样夹泥；之二孔7.97～8.70m芯样夹泥；之三孔15.97～16.30m芯样夹泥。后经五方协商，处理意见是注浆加固处理，并注浆完成后通过钻芯法检测注浆效果。然而施工方注浆处理后未按要求检测注浆效果，导致发现该异常情况时已做完第一层地下室。为保证桩基施工质量，确保建设工程质量安全，经业主方委托，我公司进行了现场钻芯法检测，钻机布设在楼板上，从楼板顶上开孔，钻孔穿过楼板，柱子、承台，到达桩顶，继续往下钻进，从而达到检测桩身完整性、桩身砼强度的目的。具体见表1、图2、表2。

图1 单桩单柱钻芯法示意图

表1 注浆后钻孔检测情况

图2 芯样照片

表2 钻芯法检测结果

通过对该既有建筑桩基的钻芯法检测，设计桩顶标高以下混凝土芯样胶结较好，未见注浆体，且桩身段混凝土强度满足设计要求。

1.1.2 技术总结

对于单桩单柱钻芯法检测，适用于单桩单柱轴线中对中，桩底离检测起点的深度（上部结构钻孔深度+桩长）在30倍桩径以内，超过30倍钻孔容易钻到纵筋或者钻出桩（柱）外很难钻到桩底。该方法难点在于柱、梁、板会影响钻头钻进，会出现钻孔不到桩底，钻出桩外甚至钻出柱外的情况。

技术要点梳理如下：

⑴钻头切断通长布置的梁纵筋会削弱梁端抗弯抗剪承载力，检测前应通过结构验算削弱的影响。

⑵在楼板上根据施工记录或者复核记录，在楼板顶上放置桩中心和柱中心点，若两者位置差别不大，在连线中点开孔；若两者相差很大，按两者的空间关系评估是否开孔或者更换检测点。

⑶严格确保钻孔的垂直度满足规范要求，避免由于钻孔倾斜导致钻穿柱子或者钻孔无法到达桩底；

⑷及时跟踪钻头在柱子中的钻进情况，钻到柱子纵向钢筋时及时停钻；

⑸钻头切断梁、承台钢筋，损耗大，需使用高强度钻头。

1.2 多桩承台地下室内钻芯法检测案例

1.2.1 工程概况分析

广州某工程地下室发生上浮现象，为了查明地下室底板和桩头连接处是否发现脱离的情况，委托我公司对四根桩开展钻芯法检测并通过孔内摄像查明是否存在开裂情况。本案例为四桩承台，能根据施工记录在地下室楼板上准确放置桩中心点，地下室内没有足够的净空架设常规钻机（常规钻机一般净空要求6m）。采用改进的矮塔钻机进行检测，楼板上开孔，穿过楼板和承台，沿桩身钻至桩底，见图3。检测结果见表3。311#、312#和386#桩混凝土胶结好，未见明显缺陷，但355#桩芯样在1.30～1.70m左右存在断裂。随后通过孔内摄像进一步查明原因，孔内摄像结果见图4。经标尺卡对发现355#桩1.32m左右存在裂纹，1.55m左右存在约5㎝宽的异常，1.72m存在裂纹，因此该地下室上浮对桩基质量安全产生了较大隐患。显而易见，我公司采用改进的矮塔钻机进行既有建筑桩基的钻芯法试验，有效地排查了质量安全隐患，高效地完成了委托方派给的任务。

表3 桩基础孔内摄像法检测结果

图3 多桩承台钻芯法示意图

图4 355#桩钻孔摄像

1.2.2 技术总结

对于多桩承台钻芯法检测，适用于能在楼板上定位导桩中心点，且地下室内净空要求在3米以上，按照已有工程经验估计钻孔深度在30倍桩径以内。

技术要点梳理如下：

⑴采用改良型的矮塔钻机，钻杆需采用短杆。

⑵根据施工记录或者桩位复核记录，在地板上定位桩中心并做出标记。

⑶严格确保钻孔的垂直度满足规范要求，避免由于钻孔倾斜导致钻穿柱子或者钻孔无法到达桩底。

2 结论

既有建筑的桩基础受限于上部结构，需要通过收集的设计施工资料和现场勘查，充分评估现场实施钻芯法检测的可行性。钻芯法对上部结构（底板、结构柱、梁柱节点等）造成一定的损伤，需要评估损伤的影响程度；上部结构同时影响开孔的位置、增加了钻孔深度，造成钻孔难以能钻到桩底，不能给出综合评判的风险加大；采用孔内摄像技术辅助钻芯法检测，可以有效判断由于外力造成桩身缺陷（如水平裂缝和竖向裂缝）。