刍议钻芯检测在桥梁桩基的应用

关键词:钻芯;检测;桩基 

　　前言:随着加快公路基础设施建设,桥梁建设事业飞速发展,桩基工程被大量的应用。由于桩基属于地下隐蔽工程,因此对桩基的质量检查是十分的重要。由于自动化技术的革新以及计算机的普及应用,桩基测试技术分析手段取得长足的进展。桩基础在桥梁工程中,主要有钻孔灌注桩与挖孔灌注桩。桩基的质量检测方法主要常用的有:超声波检测法、低应变动力检测法、钻芯取样检测法等。超声波与低应变动力检测法属无破损检测法,对于重要工程或重要部位的桩基逐根进行,而钻芯检测法属局部破损检测法,应对桩的质量有疑问时采用。通过钻芯检测法可以判断桩身的完整性、混凝土强度、桩长、桩底沉碴及持力层性状能否满足设计及规范的要求。 

　　一、工程实例。九江某大桥的桩基工程,要求采用D6t桩锤施工,设计桩断面500×40mm,桩长25m,双节桩,桩总数140根,桩身砼强度等级C40,总工期90天,施工单位按国家标准及设计要求在工期内完成了施工的全部内容。待桩身混凝土强度达到设计要求时,业主请桩基检测单位来对所有桩(包括试验桩)取芯检测时,发现有一根桩不符合规范要求。在施工单位认真研究了施工过程的施工工艺和对混凝土原材料控制,均符合要求;最后施工单位请求另外一家更权威的检测单位来对此桩进行重新检测,结果此桩符合要求;最终原因在于取样位置不同。由此可见,在钻芯检测法中,钻取芯样是主要环节,采取的芯样质量好坏直接关系对整个桩基质量评价的准确性。 

　　二、芯样钻取的要求。大家都知道,钻取的混凝土芯样可分为两种状况,一种是形状规则完整、表面平整光滑;另一种是取出的芯样表面粗糙,完整性差,粗骨料与水泥胶结差,甚至难于钻取完整的芯样。产生后一种芯样的原因除了由于桩基本身质量较差外,还与钻探设备、操作工艺导致芯样破损有关。显然,由操作引起的芯样不完整性不能代表该桩的混凝土质量。因此,钻取芯样过程,要求保证芯样的原状性、代表性,对不完整的、破碎的芯样要能作出准确的分析判断。1、钻机的使用要求。应选择有资质、有经验的钻探单位进行钻芯取样工作。钻机应选择振动小、调速范围广、扭矩大、液压操纵的高速钻机。钻机设备安装必须水平、周正、稳固,如钻机不稳,则钻机容易发生晃动、位移,这不仅影响芯样质量,也影响钻机的使用寿命,且容易发生卡钻。2、钻取混凝土芯样直径的选择。《公路工程水泥混凝土试验规程》(JTJ053)规定芯样直径应为混凝土所用集料最大粒径的3倍,一般为150mm或100mm。桩基所用粗集料最大粒径一般为40mm,则取芯直径应为120mm,但芯样直径大,取芯费用较高。因此,通常是选用100mm左右的芯样直径。3、取芯要求。取出的芯样要自上而下按顺序编号排列,不得颠倒、丢失、更换,芯样上写明孔号、回次数、起至深度、总块数、块号,并在取样试验前及时拍摄芯样全部照片。取芯过程及取出的芯样应由监理工程师监督检查及验收,芯样还应妥善进行保存。 

　　三、钻芯取样判断桩基的完整性。对桩的质量有疑问,这疑问有两方面:一是施工过程发现的疑问;二是进行无破损检测时发现信号异常提出的疑问,对此,检测单位往往建议进行钻芯检测作进一步的判断。因此,钻芯检测结果,对桩基的取舍处理是至关重要。影响桩身完整性及质量的主要缺陷有:断桩、夹泥桩、缩径、桩底沉渣太厚、混凝土离析、胶结差、强度不足等。在取芯过程,遇到钻进速度突然加快,则可能钻遇断层、夹层、混凝土严重离析层、缩径层、灌注时坍落进入桩身的砂土等,遇此情况应立即停钻,测量孔深位置,记录异常情况,然后才可继续钻进穿过病害层并取出相应层位的芯样。对局部缺陷的桩,如夹泥、缩径等,因缺陷范围只占桩截面的部分,则有可能取芯孔未穿过该部分而未能发现缺陷,从而留下事故隐患。对此,当施工过程或无破损检测怀疑桩基有此类缺陷,就应增加钻芯孔数,钻孔位置布置时可将孔位偏向外测,如按等距离布置三个钻孔取芯,这样才能比较准确反映此类桩的缺陷情况。钻孔布置一般又不能太靠近边缘,且钻孔要垂直钻进,否则易碰上钢筋笼而无法钻进或钻眼斜出桩体外而取不到芯样。桩身出现缺陷的原因主要有:清孔不彻底、灌注水下混凝土过程中导管进水、坍孔等。对挖孔桩非水下灌注混凝土,如孔内有一定的渗水量,在混凝土浇筑过程中间又有停顿,混凝土顶面易形成积水层,如积水达到一定量又未能排除,继续浇筑混凝土则该处会出现混凝土严重离析、胶结不良的缺陷。 

　　四、芯样抗压强度试验。钻取芯样之后,除了对桩基的完整性作出评价外,当混凝土试块强度不足或对试块的强度结果有怀疑时,应对钻取的芯样取样进行抗压强度试验,对桩身混凝土强度作出评价,从对质量严格要求的角度出发,应取最差部位的芯样进行强度评定。在施工技术规范中,是以边长15cm的立方体试块的强度作为混凝土强度验收与评定标准。因此,芯样强度必须根据其直径、高径比转换成立方体试块的强度。这种转换包括三个部分内容:①芯样试件长度与直径比(高径比)的换算。②不同直径芯样的强度换算成直径15cm的强度。③圆柱体试件强度换算成标准方块试件强度。芯样试件制作完毕可立即进行抗压强度试验。混凝土芯样试件的抗压强度试验应按现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》GB/T50081――2002的有关规定执行。抗压强度试验后,当发现芯样试件平均直径小于2倍试件内混凝土粗骨料最大粒径,且强度值异常时,该试件的强度值不得参与统计平均。混凝土芯样试件抗压强度应按下列公式计算:`F_(CU)=Ξ*(4P)/(ΠD^2)`式中`F_(CU)`――混凝土芯样试件抗压强度(MPA),精确至0.1MPA;P――芯样试件抗压试验测得的破坏荷载(N);D――芯样试件的平均直径(MM);Ξ――混凝土芯样试件抗压强度折算系数,应考虑芯样尺寸效应、钻芯机械对芯样扰动和混凝土成型条件的影响,通过试验统计确定;当无试验统计资料时,宜取为1.0。 

　　结语:桥梁桩基工程质量的好坏,直接影响到桥梁的使用安全,故在桥梁桩基施工中,现场监理必须严格执行监理程序,当对桩基的完整性或混凝土试块强度不足或对试块的强度结果有怀疑时,应对钻取的芯样取样式进行抗压强度试验,绝不马虎了事。