广州市番禺区建设工程质量检测中心 广东广州 511400
摘要：随着现代建设工程规模不断扩大，人们对建筑工程的质量检测越来越重视。本文主要对照广东省标准《建筑地基基础检测规范》和国家行业标准《建筑基桩检测技术规范》等相关标准规范，结合笔者从事基桩钻芯法检测工作的经验，提出一些问题进行分析。
关键词：钻芯法；检测基桩；质量；分析
1.前言
当天然地基上的浅基础不能满足建筑物的承载力或沉降要求时，需要利用下部较深处相对较好的土层承载，采用桩基础向深部土层传递荷载。桩基础通过杆件的侧壁摩阻力和端部阻力将上部结构的荷载传递给深处的地基土层，其质量状况直接关系到建筑结构的安全，因此，对桩基础进行质量检测尤为必要。当受场地空间、噪声、振动及侧向挤压等限制，或上部有预制桩难以穿透的硬夹层时，不得不采用灌注桩桩基。由于混凝土灌注桩需要现场制作，受场地条件、成孔设备、施工技术等诸方面的影响，相比预制桩，其质量是稍难控制的，特别是桩身质量，经常出现峰窝、松散、夹泥、混凝土强度不足等。钻芯法作为混凝土灌注桩质量检测的一种重要手段，具有直观、可靠、易于判别的优点。按照我省标准《建筑地基基础检测规范》DBJ 15-60-2008和国家行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106-2014等关于钻芯法检测的规定，在采用钻芯法检测基桩质量时，笔者提出以下一些问题进行分析。
2．问题分析
2.1采用钻芯法检测基桩合格率普遍较低
相比其它基桩检测方法，采用钻芯法检测基桩是最容易出现不合格桩的。究其原因主要有两个方面，一是钻芯法检测参数最多。按照规范[1]，钻芯法适用于检测包括桩长、桩身混凝土强度、桩身缺陷及其位置、桩底沉渣厚度，判定或鉴别桩底持力层岩土性状或强度、判定桩身完整性类别，共5个参数（需要说明，桩身缺陷及其位置最终是为判定桩身完整性类别，所以实际为5个参数）。只要某一参数达不到设计或规范要求，哪怕其它各参数检测结论是合格（或是超出设计要求的很多），其最后也是综合评定为不合格桩。例如，某根桩桩身混凝土抗压强度设计值是C30，桩身混凝土芯样抗压强度检测值达到C50，但由于桩底沉渣厚度为7cm（设计要求为≤5cm），该桩还是被判为不合格桩。二是由于钻芯法是破坏性检测，对缺陷或多或少具有放大作用，以致容易造成误判。例如，桩身混凝土松散等缺陷问题是由于钻取芯样时造成的呢，还是由于原来施工质量问题造成的呢，谁也说不清。据一些资料分析，随着桩身混凝土强度的降低，由于钻取芯样时钻头对混凝土磨损和芯样加工时而造成混凝土强度损失是随之增大。由于各种因素的影响，笔者认为，当采用钻芯法检测基桩时要想合格，其桩施工技术必须过硬，要有可靠的质量保证。另外，建议在钻芯法检测前，施工单位可先采用低应变法进行提前检测，以预判桩身完整性，避免有时出现钻芯孔偏离桩身而误判为断桩。据笔者统计，相比其它灌注桩施工方法，人工挖孔灌注桩合格率是最高的，可达90%以上。
2.2关于桩长和桩径适用范围的分析
在检测标准规范[1] [2]中，均没有给出钻芯法检测基桩适用的桩长和桩径范围。根据笔者查阅有关标准规范给出的条文：“当钻芯孔为一个时，钻孔位置宜在距桩中心10cm~15cm的位置开孔” [1]、“钻芯孔垂直度偏差应不大于0.5%” [2]和“灌注桩垂直度允许偏差≤1%” [3]等的分析，在钻芯孔偏离方向与桩倾斜方向相反的最不利情况下，用作图法分别画出当桩径为600mm、800mm和1000mm，量出钻芯孔出现偏离桩身时的距离，如下图示。
由图1~图3可以看出，在最不利组合的情况下，桩长：桩径在11~23之间变化。根据笔者工作经验，并考虑现场桩基础施工质量、检测时人员操作钻机技术和仪器设备等影响，笔者认为，桩长：桩径≤20较为合适。如桩长：桩径>20，钻芯孔基本上很难钻至桩底，建议采用其它检测方法（如高应变法）对桩质量进行评价。
2.3桩端持力层岩石芯样为非标准试件的单轴抗压强度确定
当钻至桩端持力层时，一般很难采用更换钻头直径的方法，而是采用跟桩身混凝土相同的钻头。检测规范[1] [2]规定：“混凝土钻头外径不宜小于100mm。”，如此实际操作得到的岩石芯样直径与混凝土直径相同，如采用钻头外径为101mm得到芯样直径就约为82mm，如下图4示。
在《工程岩体试验方法标准》GB/T50266-2013第2.7.3条规定：“圆柱体试件直径宜为48mm~54mm；试件高度与直径之比宜为2.0~2.5。”这样是不相符的。为使实际操作得到的非标准试件的单轴抗压强度值与标准试件相对应，笔者建议，检测规范需要补充非标准试件单轴抗压强度值换算公式，内容如下：（引用见《工程岩体试验方法标准》GB/T50266-2013第2.7.10条的条文说明）当试件无法制成直径为48mm~54mm，高径比为2:1时，按下列公式对其抗压强度进行换算：
式中：R——标准高径比试件的抗压强度；
R，——任意高径比试件的抗压强度；
D——试件直径；
H——试件高度。
按照上述公式，我们通常使用的岩石芯样直径82mm、高度85mm（加工后），则该试件得出的单轴抗压强度值需乘以0.89才等于标准试件单轴抗压强度值。
2.4补充岩石点荷载强度试验
当桩端持力层为破碎~较破碎的岩体，无法取得完整芯样进行单轴抗压强度试验时，笔者认为，可进行岩石点荷载强度试验，间接地通过公式换算出岩石单轴抗压强度。检测规范补充内容如下：当无条件取得单轴饱和抗压强度Rc实测值时，也可采用实测的岩石点荷载强度指数IS（50）的换算值，换算公式和IS（50）测试方法规定按现行国家标准《工程岩体分级标准》GB/T 50218执行。为此，《广州市建设工程质量检测管理办法》（穗建规字[2016]2号）关于承担地基基础工程检测项目条件：检测仪器、设备应满足以下要求：（5）钻芯法应增加点荷载试验仪。笔者在工作实践中，遇到因岩样破碎而无法取得完整芯样进行单轴抗压强度试验，因而无法判别桩端持力层岩样强度的实例实在太多了。
2.5补充波速测试，用数据定量判定桩端持力层岩土性状
在我省标准《建筑地基基础检测规范》DBJ15-60-2008第12.3.8~12.3.9条的条文说明：“对中、微风化岩的桩底持力层，可直接钻取岩芯鉴别。对强风化岩层或土层，可采用动力触探、标准贯入试验等方法鉴别岩土性状，……。”笔者认为，建议补充岩土层波速测试。通过波速测试，确定岩石的压缩波速度，进而计算波速比KV（KV为风化岩石与新鲜岩石压缩波速度之比）。根据《岩土工程勘察规范》GB 50021-2001（2009年版）附录A表A.0.3，岩样风化程度对应的波速比KV值判断岩样风化程度。波速测试方法见《地基动力特性测试规范》GB/T 50269-2015。为此，《广州市建设工程质量检测管理办法》（穗建规字[2016]2号）关于承担地基基础工程检测项目条件：检测仪器、设备应满足以下要求：（5）钻芯法应增加地震仪或波速检测仪。
2.6钻芯法检测判为不合格桩不等于其承载力就不满足设计要求
当采用钻芯法判为不合格桩时，进一步采用单桩竖向抗压静载试验确定该桩承载力，会出现其桩承载力满足设计要求。这对于刚从事钻芯法检测的工作人员会不解。其原因可能有二，一是钻芯法存在一孔之见。即是说，钻芯孔刚好遇到缺陷位置，而其它位置是完好的。当遇到一孔存在缺陷，可采取另一边再钻一孔，观察是否同样存在缺陷，但此方法对于桩径≤1米的桩不应采用。二是可能设计人员过于保守，把桩承载力特征值取值偏低，或者桩太长，以致桩承载力实际只发挥出桩侧摩擦力，桩端承载力仅占一小部分。
2.7其它一些注意事项
第一，为避免钻芯机钻进过程中不稳定，影响钻芯孔垂直度，应选取较为平整的地面架设钻机，建议最好采取铺填混凝土垫层进行简单硬地化处理。第二，钻取的芯样及时进行编号标识，防止多次取样造成芯样混淆，以致影响检测结果的正确性。第三，为避免混凝土芯样强度出现变异离散性，需要注意观察钻取的芯样直径一般不能小于粗骨料粒径的2倍。
3.结语
采用钻芯法进行建筑基桩的质量检测涉及检测参数之多，影响因素之广，因此，要求检测人员具备较高的专业知识，包括施工技术、岩土知识、水力学等，是一种技术性、专业性较强的工作。上述各点是笔者在工作实践中，参照现行检测标准规范提出的一些问题进行分析，供同行借鉴和参考，为更好地控制和掌握钻芯法检测基桩质量提出个人意见和建议。
参考文献：
[1]《建筑地基基础检测规范》DBJ 15-60-2008
[2]《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106-2014
[3]《建筑地基基础工程施工质量验收标准》GB 50202-2018
[4] 《工程岩体试验方法标准》GB/T 50266-2013
[5] 《工程岩体分级标准》GB/T 50218-2014
[6] 《岩土工程勘察规范》GB 50021-2001（2009年版）
[7]《地基动力特性测试规范》GB/T 50269-2015
作者简历：
姓名：邓谦
学历：本科/学士。2009年毕业于华南理工大学，本科，专业：土木工程。
职称：工程师，全国二级注册结构工程师
工作单位：广州市番禺区建设工程质量检测中心（GZ Panyu Construction Quality Testing Center）
论文作者: 邓谦
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第04期
论文发表时间:2019/6/21
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