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摘要：桩基钻芯法检测是一种能够反应桩基整体质量的一种检测方法，属局部破损检测法，它具有快速、准确、直观等特点，已被广泛应用于各类桩基质量检测工作中。本方法能够较客观地判断桩身的完整性、混凝土强度、桩长、桩底沉渣厚度及持力层性状能否满足设计及规范的要求，对基桩钻芯法检测过程进行质量控制是客观反应桩基整体质量的前提。本文针对钻芯法检测过程进行了分析。
关键词：基桩,钻芯法检测,质量控制
引言
随着工程建设的迅速发展，桩基础作为工程结构最主要的基础形式之一，已广泛应用于道路桥梁、建筑、交通工程等领域。桩基工程中，主要有钻孔灌注桩和挖孔灌注桩，桩基成孔质量、桩身质量的优劣及桩基承载力的高低，对道路桥梁、建筑工程的影响甚大，尤其是大直径混凝土钻孔灌注桩，其对成桩质量具有很高的要求。基桩桩身的完整性是评价基桩质量的一个重要因素，而桩身完整性的判断主要是根据现场取出芯样为依据进行的，因此，在钻芯法检测中芯样的钻取施工就显得至关重要。以下对基桩钻芯法检测过程作一探讨。
1检测仪器设备
1.1钻机及附属设备
钻芯法检测要选用质量与稳定性好的液压高转速钻机（钻机最大转速为1050转/分）；采用顺直的φ50钻杆及外径不小于100mm的合适粒度、浓度、胎体硬度的金刚石钻头，钻头胎体没有肉眼可见的裂纹、缺边、少角、倾斜及喇叭口变形；并配备相应的孔口管、扩孔器、卡簧、扶正稳定器、及可捞取松软渣样的钻具；此外，选用泵压1.0～2.0MPa、排水量为50～160L/min的水泵。
1.2芯样试件的加工与测量工具
1.2.1试件的加工工具：双面锯切机、磨平机和补平器。
1.2.2试件的测量工具：游标卡尺、钢卷尺或钢板尺、游标量角器、角尺和塞尺。
1.3试件抗压强度试验设备
芯样试件抗压强度试验采用符合现行规范和有关部门要求的液压式试验机。
1.4设备使用前的要求
设备使用前进行检查，并定期调试和保养，设备的技术性能符合现行有效的规范、规程的要求，且使用的设备应配有记录表，在使用、调试、保养、维修时均按要求进行记录。
2检测要求
2.1抽检数量及桩号的确定
2.1.1钻芯法检测工程桩的数量，应根据具体工程的总桩数、检测目的、委托方的要求及其它检测需要确定。
2.1.2柱下三桩或三桩以下的承台，每个承台抽检桩数不得少于1根。
2.1.3当满足下列条件之一时，柱下四桩或四桩以上承台抽检桩数不应少于相应总桩数的30%，且单位工程抽检总桩数不得少于20根。
1）地基基础设计等级为甲级的桩基工程；
2）场地地质条件复杂的桩基工程；
3）施工工艺导致施工质量可靠性低的桩基工程；
4）本地区采用的新桩型或采用新工艺施工的桩基工程。
对于其他工程，柱下四桩或四桩以上承台抽检桩数不应少于相应总桩数的20%，且单位工程抽检总桩数不得
少于10根。
2.1.4对于直径大于等于800mm的端承型混凝土灌注桩，应在上述两款规定的抽检桩数范围内，选用钻芯法对部分受检桩进行桩身完整性检测，抽检数量不应少于总桩数的10%。
2.1.5抽检桩号由建设方、设计、质监、监理等部门共同确定。
2.2钻芯孔数
桩径小于1.2m的桩，宜一桩1孔；桩径为1.2～1.6m的桩，宜一桩2孔；桩径大于1.6m的桩，宜一桩不少于3孔。
2.3钻芯位置
当基桩钻芯孔为一个时，在距桩中心10～15cm位置开孔；当钻芯孔为两个或两个以上时，在距桩中心0.15～0.25d内均匀对称布置。
2.4桩底持力层钻探
每根受检桩不得少于一孔，其钻探深度应满足设计要求，其他钻芯孔不宜少于1.0m。对桩底持力层有夹层或岩溶的工程，每根受检桩的每个钻芯孔对桩底持力层的钻探深度均应满足设计要求；当设计无明确要求时，桩底持力层的钻探深度不应小于3倍桩径，且不应少于3m。桩底持力层稳定或已进行超前钻的工程，桩底持力层的钻探数量和深度可适当减少。
2.5桩身强度的要求
检测时混凝土的龄期不少于28天或预留立方体试块强度不低于设计强度等级。
3检测过程
3.1检测前应收集的资料
填写工程概况表、检测场地内的工程地质勘察报告、基桩的平面分布图等。
3.2工艺及技术要求
开钻前，要核对受检部位，并对钻机的安装质量进行检查，包括钻机的稳固性，平整度及主轴角度等。必须满足钻芯要求，绝不降低要求勉强开钻。
3.3水平措施
3.3.1置于坚实岩土或护壁砼上，并垫上地木梁；如遇软土基座时，需填砂包防止出现地面下沉；放机架前，在底部垫上足够长度的木梁，并用螺丝与机台底座连接固定，以保证机台水平与稳定。
3.3.2需要时，机台底部地木梁四角用钢钎固定，防止抽芯过程中机架平移与下沉倾斜情况的出现。
3.3.3若发现机台振动较大时，需在机座四角上各堆放足够重量的砂包，以防止机座振动位移。
3.5实施要点
3.5.1钻孔前，首先利用水平尺校平机架，并在塔顶用吊线铅锤从6个以上方向校正立轴钻杆垂直度，要求保持天车外缘（天车前沿切点）、立轴、孔口中心三点一线；钻进前，合箱螺丝要上紧，保证立轴稳定。
3.5.2钻孔孔位定点做到准确无误，开孔做到轻压、慢进，把孔开好开直。孔口套管下正下直固定，固定前用水平尺测定是否垂直。
3.5.3钻芯过程中确保不发生倾斜、移位，钻芯孔垂直度偏差不大于0.5%。开孔后钻进1m内，每钻进20～30cm就用水平尺校正一次机架水平度；以后钻进过程中每2～3m，从6个方向校正一次立轴垂直度。
3.5.4钻进过程中，若发现孔斜时，及时校正钻杆、钻具、机架、立轴垂直度，确保钻进过程中钻孔垂直。当孔斜严重时，及时停止钻进，并在其附近重新开孔钻进。
3.5.5严格按有关钻探技术规程及要领操作，应一孔到底。
3.5.6每回次进尺控制：当桩身混凝土质量正常情况下，每回次进尺一般不超过1.5m；当桩身混凝土质量和完整性均较差，或钻至重点检测部位时，为避免芯样机械破碎和磨耗，适当控制回次进尺，一般每回次不超过0.8m，并采取相应的措施保证芯样采取率和芯样完整性。当钻至距桩底0.5m时，终止本回次钻进，并在下一回次钻进中将桩底混凝土及持力层（厚约0.5m）同时钻取出来。取芯时，确定芯样卡住后再提钻，不要盲目提钻，尽量避免芯样脱落或残留。芯样脱落后及时捞取后再钻进。
3.5.7钻进过程中，随时注意进尺速度、操作感觉、孔内声音及钻具突然下落的起止深度，设专人监视孔口回水颜色的变化，并详细记录，以便间接判断桩的质量。质量良好的桩，在同一转速和压力下，进尺速度平稳，回水颜色为
灰白色，当进尺速度骤然加快或钻具突然落下，以及回水颜色呈黄泥色，说明该深度处桩身混凝土松散、胶结差、存在空洞或出现夹泥等缺陷。
3.5.8施工记录或动测资料推测的桩身某深度范围可能存在断桩、空洞等缺陷以及检验桩底沉渣厚度时，在钻进接近该深度时，改用适当的钻探方法和工艺，降低钻压控制转速和减少循环水量，限制回次进尺，必要时可采用无水钻进。并随时观察钻进速度和回水颜色等变化，以便准确判断其缺陷位置和程度。
3.5.9钻芯过程中，若发现钻孔偏出桩外时，机长应及时向现场检测人员汇报，并立即停止钻进；必要时进行钻孔测斜，查明原因。
3.5.10取芯后，及时用清水洗净，稍凉干后在每回次芯样上标注回次编号、芯样号、长度及钻进深度。按顺序整齐摆放，以备保存、编录和拍照。妥善保管芯样，无关人员不得乱动或拿走芯样。
3.6芯样描述
3.6.1混凝土芯样描述的主要内容应包括：钻进深度、芯样颜色、连续性、完整性，胶结情况、表面光滑情况、断口吻合程度、芯样节长，级配和骨料分布状况，气孔、蜂窝、麻面、沟槽、离析、破碎、夹泥、松散等的情况，芯样断口及碎块特征也应详细描述（以便判断是由于成桩质量原因造成，还是由于钻探原因造成的损坏。），取样编号及取样深度。
3.6.2岩（土）芯样描述的主要内容应包括：钻进深度、岩土名称、芯样颜色、结构构造、裂隙发育程度、坚硬及风化程度，取样编号及取样深度，动力触探试验位置及结果。
3.7抽芯现场记录要求
钻探过程中，钻探记录员及检测人员做好钻孔抽芯检测现场记录表中规定内容的记录工作。现场记录人员对抽取的芯样及时进行编录及拍照。各项记录工作真实、准确，不许弄虚作假。施工结束后，现场获取的所用资料经验收汇总后交资料室存档。
3.8抽芯技术措施和要求
3.8.1采取率要求：混凝土设计强度等级在C15以上的，混凝土芯样采取率不小于95%；混凝土设计强度等级在C15以下而胶结尚好的，混凝土芯样采取率不小于80%。持力层岩土（含软弱夹层）的采取率大于80%。
3.8.2桩身混凝土强度偏低导致芯样破碎或取芯困难时，降低钻头压力和转速，以确保混凝土芯样采取率达到要求。
3.8.3施工过程中，操作人员不准离开现场，随时注意返水颜色、进尺速度、孔内声响，如发现进尺加快、水变颜色及时记录其深度，并通知现场检测员。
3.8.4当抽芯接近桩底时，特别注意钻进速度、返水颜色，以准确记录桩长，及时将桩底与持力层接触界面及沉渣原样完整地取出来。当桩底岩层较软取芯困难时，采用干钻取芯。
3.8.5当发现桩身混凝土质量极差时，则及时告知项目负责人、甲方、监理等方面，并作好记录。
3.8.6检查桩底沉渣厚度及桩底与基岩的接触情况，主要通过采取桩底与基岩接触面的原状混凝土、岩样，并结合进尺速度，钻孔返水颜色加以判断。在接近桩底时，观察并记录返水颜色及进尺速度变化的起止深度等情况。
3.8.7对于松散、断桩、夹泥、蜂窝、空洞等桩身结构缺陷，通过取原状混凝土芯样并结合钻进速度、响声、返水颜色等情况加以确定。
3.8.8检查桩底持力层情况，至少应有一孔钻至桩底持力层3倍桩径且不少于3m，以检查持力层的岩（土）性状、基岩的风化程度、抗压强度等。
3.8.9钻进中若发现抽芯孔偏出桩身外时，往往存在如下原因，一是桩身倾斜；二是钻孔倾斜；三是桩和钻孔都倾斜。在这种情况下，一般需要对钻孔进行测斜（即测定钻孔是否出现倾斜或倾斜多少）进而确定出现钻芯孔偏出桩身的原因。
3.8.10对所有抽芯孔的芯样进行彩色拍照，必要时进行装箱保留并以备查验。
3.9芯样试件的截取
3.9.1桩长小于10m且桩身质量较均匀时，每孔截取2组芯样；桩长为10～30m且桩身质量较均匀时，每孔截取3组芯样；桩长大于30m且桩身质量较均匀时，每孔截取不少于4组芯样；当桩身混凝土胶结不均匀时，可适当增加芯样采集数量。截取的芯样须经监理等见证。上部芯样位置距桩顶设计标高不宜大于1倍桩径或2m，下部芯样位置距桩底不宜大于1倍桩径或2m，中间芯样宜等间距截取。采取的芯样长度一般不少于35cm。
3.9.2缺陷部位（蜂窝麻面、沟槽、离析胶结差等）能取样时，必须选取不少于1组代表性芯样进行抗压强度试验；当一桩抽两个或以上钻孔，若其中一孔因缺陷严重不能取样时，在其他孔相同深度进行取样。
3.9.3当持力层为中、微风化岩层且岩芯可制作成试件时，在接近桩底部位（桩底深0.50m左右）的岩芯中截取1组代表性岩芯样；若遇分层岩性时宜在各层中取样。每组芯样长度一般不少于35cm（若由于岩石裂隙发育或机械破碎的原因不能采取足够长度的芯样时，在原始记录表及报告中说明原因）。若持力层为强风化、全风化、粘性土、砂土、碎石土时，则在其中做动力触探试验（标准或重型）。截取的岩芯样应经监理等见证。
3.9.4截取的芯样若一节的长度大于35cm，可取一节不小于35cm的芯样；若一节的长度小于35cm，可根据芯样的长度情况选取连续的二节或三节芯样，每节芯样不应小于10cm，以确保能够加工成3个抗压试件。若因破碎等原因无法取得足够长的芯样时，在原始记录表及报告中说明原因，并要得到委托方的认可。
3.10芯样试件抗压强度试验
3.10.1锯切后的芯样试件，当试件
不能满足平整度及垂直度要求时，应选用以下方法进行端面加工：
1）在磨平机上磨平；
2）用水泥砂浆（或水泥净浆）或硫磺胶泥（或硫磺）等材料在专用补平装置上补平。水泥砂浆（或水泥净浆）补平厚度不宜大于5mm，硫磺胶泥（或硫磺）补平厚度不宜大于1.5mm，且补平层应与芯样结合牢固，受压时补平层与芯样的结合面不得提前破坏。
3.10.2试验前，应对芯样试件的几
何尺寸做下列测量：
1）平均直径：用游标卡尺测量芯样中部，在相互垂直的两个位置上，取其两次测量的算术平均值，精确至0.5mm；
2）芯样高度：用钢卷尺或钢板尺进行测量，精确至1mm；
3）垂直度：用游标量角器测量两个端面与母线的夹角，精确至0.1°；
4）平整度：用钢板尺或角尺紧靠在芯样端面上，一面转动钢板尺，一面用塞尺测量与芯样端面之间的缝隙。
3.10.3试件有裂缝或有其他较大缺陷、芯样试件内含有钢筋及试件
尺寸偏差超过下列数值时，不得用作抗压强度试验：
1）芯样试件高度小于0.95d或大于1.05d时（d为芯样试件平均直径）；
2）沿试件高度任一直径与平均直径相差达2mm以上时；
3）试件端面的不平整度在100mm长
度内超过0.1mm时；
4）试件端面与轴线的不垂直度超过2
°时；
5）芯样试件平均直径小于2倍表观混凝土粗骨料最大粒径时。
3.10.4混凝土芯样试件抗压强度计
算：
fcu=ξ· 4P/πd²
式中fcu—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换
算系数，取1/0.88。
3.10.5持力层岩石芯样试件单轴抗压强度计算：
R=4P/πd²
式中R—岩石芯样试件单轴抗压强度（MPa）,精确至0.1MPa；
P—岩石芯样试件抗压试验测得的破坏荷载（N）；
d—岩石芯样试件的平均直（mm）。
3.10.6芯样试件抗压强度试验后，异常情况处理：
1）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。
2）若芯样加工过程中出现破裂等导致
其尺寸不能满足抗压试件的要求，由芯样加工部门要做好记录。如果预留试件还足于制取三个抗压试件，则可按正常途径加工出试件；若不足于制取三个抗压试件，要及时通知本部委托人员，并在征得监理等方面同意后可进行补充采样，采样要求与正常采样的手续相同。
3）若每组试件的数量为2个时，该组试件不作统计平均，取最小值作为代表值，并在报告中注明；若每组试件的数量为1个时，该样的强度值仅作为参考值，不提供代表值，并在报告中注明。
4检测数据的分析与判定
4.1混凝土芯样试件抗压强度按下列规定评价
4.1.1混凝土芯样试件抗压强度代表值按一组三块试件强度值的平均值确定；
4.1.2同一受检桩同一深度部位有两组或两组以上混凝土芯样试件抗压强度代表值时，取其平均值为该桩该深度处混凝土芯样试件抗压强度代表值；
4.1.3受检桩中不同深度位置的混凝土芯样试件抗压强度代表值中的最小值为该桩混凝土芯样试件抗压强度代表值。
4.2检桩桩底持力层的岩石芯样抗压强度按下列规定评价
4.2.1岩石芯样试件个数少于3个时，只提供单个芯样试件强度值，不应提供岩石芯样单轴抗压强度代表值；
4.2.2当岩石芯样试件个数大于等于3个时，若满足其极差不超过平均值的30﹪，取其平均值为岩石芯样试件单轴抗压强度代表值；若极差超过平均值的30﹪，取其最小值为岩石芯样试件单轴抗压强度代表值；
4.2.3不同岩层宜分层评价。
4.3持力层性状的判定
桩底持力层性状应根据岩石芯样特征、结合岩石芯样单轴抗压强度试验、动力触探或标准贯入试验结果，综合判定。
4.4完整性类别的判定
桩身完整性类别应结合钻芯孔数、现场混凝土芯样特征、芯样单轴抗压强度试验结果进行综合判定。桩身完整性判定依据见《建筑地基基础检测规范》（DBJ15-60-2008）表12.6.4。
5结语
工程质量安全问题是关系国计民生的大事，与人民生活、生命安全息息相关，桩基础作为工程结构最主要的基础形式之一，它的质量问题就显得至关重要。
基桩质量检测是工程质量控制的重要环节，而钻芯法检测是一种能直观地反应基桩整体质量的一种检测方法，忽视检测过程中的每一环节就会导致对基桩质量不能客观性的判定。因此对基桩钻芯法检测过程进行质量控制是重中之重，只有这样方能客观准确地评价基桩的施工质量，进而为工程质量起到积极有益的作用。
参考文献
[1]《建筑地基基础检测规范》（DBJ15-60-2008）
[2]《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）
[3]《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）
[4]广东省建设工程质量安全监督检测总站.工程桩质量检测技术培训教材.中国建筑工业出版社.2009.9
[5]朱德宏,刘凯锋.钻芯取样法在桥梁桩基检测中的应用[J].科技信息(科学教研).2008年16期
