基桩是当前大量的建设项目的重要形式，是一个建筑结构安全的重要组成部分。基桩是隐蔽工程，是建设的基础，其质量将直接影响到这些楼宇的安全性和稳定性。在桩基础的施工过程中，基桩的检测是必不可少的环节和部分。近年来，基桩普遍应用于建筑和公路桥梁建设，施工单位逐渐提高了建设项目的质量要求，基桩的检测技术将发挥越来越重要的作用。桩的质量检测，特别是基桩的动力试验，包含了岩石力学，振动学，桩施工技术和计算机技术等许多学科知识，它与传统的建筑材料测试不同，也与普通的建筑结构测试的不同。桩基检测质量水平不断提高，继续加强桩基检测队伍，具有重要意义。
1 钻机、钻具及钻头的选用
1.1 钻机的选用
目前各检测单位采用的主要钻芯设备为100型、150型和300型等钻机，其技术参数基本能满足《基桩钻芯法检测规程》的要求。在施工现场条件许可的情况下，宜优先选用300型（XY-2型）钻机，该型钻机因自重较大，高速旋转时钻机能保持稳定、且钻芯平稳，取出的混凝土芯样受外界（立轴）的挠动较小，能比较客观地反映桩身混凝土的实际质量。特别在桩长较长（一般超过25m）时，更必须选用该型钻机完成抽芯工作。但有些抽芯工作要求在空间狭小、基坑边坡边缘、各基桩标高变化大或各种现场作业条件受限的场地情况下完成，此时只能选用较300型钻机体型小、重量轻的150型或100型钻机进行抽芯作业，但它们只能适用于桩长在25m或15m以内的抽芯作业，且应采取一定的工程措施，认真进行钻进作业才能满足钻芯的需要，应采取的工程措施有：
1）钻机稳固就位；
2）使用的泥浆泵动力要另配，以保证钻机的功率有较大的扭矩；
3）钻机机座上要采用砂袋和条石等压重，以增加钻机立轴径向压力，减小径向跳动；
4）开孔时立轴应以慢转速，低压力钻芯到2.0m深以后逐步加快转速钻芯到8.0m，8.0m之后以正常的快速钻进进行抽芯。
1.2 钻具及钻头的选用
在抽芯法施工过程中，不论何种桩型、桩长，均应采用单动双管钻具，不宜使用单管钻具。因为单管钻具对芯样有很大损伤，将降低芯样质量指标和芯样采取率。钻头的选用，须根据钻芯对象的桩身情况、桩长、骨料性质、粒径等因素确定，对于混凝土桩，一般选用金刚石钻头，采用金刚石钻进工艺，对于有离析、夹泥、桩底沉渣厚或持力层为松散粒状土时宜换用合金刚钻头。钻头直径，宜选用外径Φ130mm，采用单动双管钻具钻取的砼芯样直径为100 ～103mm，满足《规程》要求。
关于抽芯法检测中使用的钻杆，《规程》中没有提出具体要求。在一般情况下宜选用Φ50mm的平直钻杆，但在空孔深度大于2・0m或桩长大于25m的情况下，为了增大钻杆的刚度，减小立轴、钻杆的平面摆动，保证芯样质量，宜采用Φ108mm钻管做钻杆。
2 钻机就位及抽芯操作
2.1 钻机就位
在钻机就位、固定前，首先清理机座范围内的场地，达到平整、密实后均匀铺设枕木，然后将钻机吊上枕木，调整枕木使钻机机座水平、稳固，采用螺栓或铆钉将机座与枕木牢固连接；对于150型或100型（改进）的钻机宜采用砂袋、条石等压重物固定机座。在开钻前应检查钻机立轴，天轮中心与孔口应在同一中心线上，然后才能开钻。
2.2 钻芯位置
钻芯位置宜选在距桩中心1/3半径处，这样可以避开基桩施工时桩中心下导管的位置，确保芯样较真实地反映桩身混凝土的实际情况，而桩中心下导管的位置往往有局部离析、粗骨料含量偏大的缺陷。钻芯位置还应考虑桩径、桩长等因素，因为桩径愈小，钻芯容易碰上桩身纵钢筋，桩长愈长钻芯也容易由于钻芯时钻杆立轴的微斜使钻孔穿出桩身，造成钻芯失败。因此钻芯过程中应经常对钻机立轴进行垂直度校正，及时纠正立轴偏差，保证钻芯孔垂直度偏差≤0.5%。
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2.3 取芯操作
根据《基桩钻芯法检测技术规程》要求，钻机立轴压力不低于20kN，转速应选用350～700转/分，目前钻芯工程采用的100型（改进）、150型和300型钻机均能满足以上要求。在正常情况下钻进时，钻机立轴压力和转速应适当，采用清水循环钻进，开孔直到钻进2m深时宜采用慢钻，然后逐渐加大压力，加快转速，直到钻进8m深后再改用快速钻进，且始终注意钻进压力和速度，在某一钻进深度范围内尽量保持均匀。随着钻芯深度的不断增加，钻具与孔壁的摩阻力随之增大，因此钻芯愈深，钻头处的立轴压力就愈小，扭矩和转速也将随着阻力的增大而减小。对于100型（改进）钻机，由于其立轴最大给进力（压力）仅为23kN，立轴转速为150～1010转/分（分5档），相对于300型钻机，其立轴最大给进力（压力）达45kN，立轴转速为65～1172转/分（分8档），偏小较多，因此100型钻机只能应用在场地狭小，桩长小于15m的基桩抽芯法检测中，对于场地条件允许，均宜优先选用300型钻机。
对于桩身缺陷、抽芯钻进接近桩底、钻头偏离或遇到钢筋、钻进持力层等特殊情况时应细心操作，并采取以下一些措施：
1）若突然钻杆跳动，或在相同动力和立轴压力情况下钻进速度突然加快，应立即降低立轴压力和转速，减小或停止泥浆泵给水量，量测机上余尺，同时注意取出芯样特别是碎块的芯样，详细描述钻芯过程和芯样情况。
2）取芯钻进接近桩底时，为了准确检测桩长、桩底沉渣或虚土厚度，应减压、慢速钻进。
3）抽芯突遇夹泥、桩底沉渣或虚土时，钻具突降，此时应立即停钻、停泵，开慢车干钻几转后取出芯样，准确量测机上余尺，注意取出芯样特别是夹泥、沉渣或虚土样，详细描述记录。
4）当钻芯检测即将钻达桩底，且恰好钻头遇到桩身纵向钢筋等特殊情况时，应立即停钻、检测钻孔垂直度，在确认垂直度偏差在5‰以内时，可采用变径的钻芯方法，即减小钻芯使用的钻头和钻具直径。这种方法同样适用于钻芯到达桩底，进行粘土或残积土等泥性类持力层取芯时采用，其主要目的是为了减轻钻具自重，减小对泥类持力层的垂直压力，正确判断持力层标高，并顺利取出持力层土样。当然采用上述方法要注意做到芯样直径不小于骨料最大粒径的2倍。
5）在钻进中，若钻头遇到钢筋，应立即停钻，用测斜仪检测钻孔的方位角和倾角，以判定钻孔是否倾斜。若钻孔倾斜，应马上采用扶正器纠斜或利用偏心式钻具等方法纠斜，当钻孔倾角纠回到90度±0.5%时可继续正常钻进；若钻孔垂直，而是基桩本身倾斜或砼中掉入钢筋头等，可按前述方法改用小直径钻头、钻具继续钻进以图穿过钢筋，但要降低转速和立轴压力，缓慢平稳地钻进。
3 芯样的采取及原始记录
钻芯法检测每回次进尺不宜太长，一般控制在1.5～2.0m，回次终了必须用卡簧提取混凝土芯样，提钻卸取芯样时，应拧卸钻具和扩孔器，严禁敲打卸芯，取出的芯样要按照自上而下顺序编号排列，不得颠倒、丢失、更换，芯样上应写明孔号、回次数、起至深度、回收数、总块数、块号，并在芯样抗压试验的芯样取样前及时拍摄芯样全长照片。每次芯样的提取和卸取，都要在原始记录表中及时、准确、真实、齐全地填写，技术人员应在现场检查、校对、编录卸出的芯样，对混凝土芯样的长度、胶结性状，骨料大小及均匀性，芯样上的气孔、蜂窝、夹泥、断桩、离析等缺陷，沉渣或虚土厚度以及桩端持力层性状等作详细的描述，并正确地计算每回次芯样质量指标和芯样采取率。由于混凝土离析、夹泥等原因，脱落或残留于孔内的芯样长度，应准确推算其实际层位和长度，认真准确地描述。
4 结束语
基桩抽芯法检测是一门工艺性、实践性很强的技术，设备的适用性和完好程度、司钻人员的经验、工程技术人员的技术水平和综合素质都直接地影响着能否对桩身质量进行客观、准确的评价。因此，只有在正确选用检测所使用的钻机、钻具、钻头等设备，且充分完好并正确使用的情况下，在司钻人员和工程技术人员紧密配合并充分掌握该项检测技术和积累较丰富经验的前提下，认真进行抽芯作业、详细观察分析芯样实况，才能确保基桩抽芯法检测的质量。
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论文作者:李标元
论文发表刊物:《基层建设》2016年第34期
论文发表时间:2017/3/17
标签：钻机论文; 立轴论文; 钻头论文; 钻杆论文; 转速论文; 压力论文; 钻具论文; 《基层建设》2016年第34期论文;