鉆芯法在既有建筑樁基質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用

吳更新

（廣東省建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司）

0 引言

既有建筑樁基礎(chǔ)質(zhì)量檢測(cè)一直是行業(yè)內(nèi)的難題。樁基礎(chǔ)屬于地下隱蔽工程，受上部結(jié)構(gòu)的覆蓋的影響，使得常規(guī)的檢測(cè)手段難以開展[1]。在工程中經(jīng)常會(huì)遇到既有建筑改造前的樁基礎(chǔ)質(zhì)量和承載力重新評(píng)定；建設(shè)和使用過程出現(xiàn)地下室上浮、結(jié)構(gòu)開裂、沉降超標(biāo)等不良現(xiàn)象，需要對(duì)樁基礎(chǔ)質(zhì)量進(jìn)行鑒定評(píng)估；因野蠻施工導(dǎo)致樁基礎(chǔ)未檢測(cè)已做施工覆蓋，造成無(wú)法驗(yàn)收的情況，應(yīng)驗(yàn)收要求需要補(bǔ)充對(duì)已覆蓋的樁基礎(chǔ)檢測(cè)、評(píng)估結(jié)論。我國(guó)每年的在建工程體量龐大，老舊既有建筑的改造量也在增大，遇到以上問題迫切需要提供行之有效的技術(shù)手段來(lái)解決。

河北省建筑科學(xué)研究院于2011年完成的“既有建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)與評(píng)定技術(shù)的研究”，探討了各種檢測(cè)技術(shù)的適用性和可靠性以及既有建筑地基基礎(chǔ)特性，并于2015年發(fā)布了河北省地方標(biāo)準(zhǔn)《既有建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》。2016年國(guó)內(nèi)專家組開始編制國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《既有建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》，該標(biāo)準(zhǔn)于2018年發(fā)布。目前既有建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)技術(shù)中最為直觀可靠的是鉆芯法，本文以鉆芯法為基礎(chǔ)，結(jié)合既有建筑樁基礎(chǔ)質(zhì)量檢測(cè)的工程案例，對(duì)鉆芯法在既有建筑樁基質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

1 鉆芯法案例研究

鉆芯法具有科學(xué)、直觀、可靠、易于判別的特點(diǎn)，可以檢測(cè)灌注樁的樁長(zhǎng)、樁身混凝土強(qiáng)度、樁底沉渣厚度和樁身完整性，判定或鑒別樁端持力層巖土性狀，一般適用于混凝土灌注樁、地下連續(xù)墻樁、有粘結(jié)強(qiáng)度的復(fù)合地基增強(qiáng)體、水泥土墻、巖石地基。在應(yīng)用于既有建筑的樁基礎(chǔ)檢測(cè)時(shí)，首要考慮的問題是在上部結(jié)構(gòu)的存在下，是否具備開展檢測(cè)的工作面，以下通過單樁單柱鉆芯和多樁承臺(tái)兩個(gè)案例進(jìn)行探討。

1.1 單樁單柱鉆芯法檢測(cè)案例

1.1.1 概況分析

該工程為地下室1層，屬于單樁單柱設(shè)計(jì)，樁柱軸線中對(duì)中，樓板上具備架設(shè)鉆機(jī)作業(yè)的條件（如圖1所示）。該工程樁ZK41在質(zhì)量檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，鉆芯法檢測(cè)情況如下：之一孔7.80～8.20m芯樣夾泥；之二孔7.97～8.70m芯樣夾泥；之三孔15.97～16.30m芯樣夾泥。后經(jīng)五方協(xié)商，處理意見是注漿加固處理，并注漿完成后通過鉆芯法檢測(cè)注漿效果。然而施工方注漿處理后未按要求檢測(cè)注漿效果，導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)該異常情況時(shí)已做完第一層地下室。為保證樁基施工質(zhì)量，確保建設(shè)工程質(zhì)量安全，經(jīng)業(yè)主方委托，我公司進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)鉆芯法檢測(cè)，鉆機(jī)布設(shè)在樓板上，從樓板頂上開孔，鉆孔穿過樓板，柱子、承臺(tái)，到達(dá)樁頂，繼續(xù)往下鉆進(jìn)，從而達(dá)到檢測(cè)樁身完整性、樁身砼強(qiáng)度的目的。具體見表1、圖2、表2。

圖1 單樁單柱鉆芯法示意圖

表1 注漿后鉆孔檢測(cè)情況

圖2 芯樣照片

表2 鉆芯法檢測(cè)結(jié)果

通過對(duì)該既有建筑樁基的鉆芯法檢測(cè)，設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高以下混凝土芯樣膠結(jié)較好，未見注漿體，且樁身段混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

1.1.2 技術(shù)總結(jié)

對(duì)于單樁單柱鉆芯法檢測(cè)，適用于單樁單柱軸線中對(duì)中，樁底離檢測(cè)起點(diǎn)的深度（上部結(jié)構(gòu)鉆孔深度+樁長(zhǎng)）在30倍樁徑以內(nèi)，超過30倍鉆孔容易鉆到縱筋或者鉆出樁（柱）外很難鉆到樁底。該方法難點(diǎn)在于柱、梁、板會(huì)影響鉆頭鉆進(jìn)，會(huì)出現(xiàn)鉆孔不到樁底，鉆出樁外甚至鉆出柱外的情況。

技術(shù)要點(diǎn)梳理如下：

⑴鉆頭切斷通長(zhǎng)布置的梁縱筋會(huì)削弱梁端抗彎抗剪承載力，檢測(cè)前應(yīng)通過結(jié)構(gòu)驗(yàn)算削弱的影響。

⑵在樓板上根據(jù)施工記錄或者復(fù)核記錄，在樓板頂上放置樁中心和柱中心點(diǎn)，若兩者位置差別不大，在連線中點(diǎn)開孔；若兩者相差很大，按兩者的空間關(guān)系評(píng)估是否開孔或者更換檢測(cè)點(diǎn)。

⑶嚴(yán)格確保鉆孔的垂直度滿足規(guī)范要求，避免由于鉆孔傾斜導(dǎo)致鉆穿柱子或者鉆孔無(wú)法到達(dá)樁底；

⑷及時(shí)跟蹤鉆頭在柱子中的鉆進(jìn)情況，鉆到柱子縱向鋼筋時(shí)及時(shí)停鉆；

⑸鉆頭切斷梁、承臺(tái)鋼筋，損耗大，需使用高強(qiáng)度鉆頭。

1.2 多樁承臺(tái)地下室內(nèi)鉆芯法檢測(cè)案例

1.2.1 工程概況分析

廣州某工程地下室發(fā)生上浮現(xiàn)象，為了查明地下室底板和樁頭連接處是否發(fā)現(xiàn)脫離的情況，委托我公司對(duì)四根樁開展鉆芯法檢測(cè)并通過孔內(nèi)攝像查明是否存在開裂情況。本案例為四樁承臺(tái)，能根據(jù)施工記錄在地下室樓板上準(zhǔn)確放置樁中心點(diǎn)，地下室內(nèi)沒有足夠的凈空架設(shè)常規(guī)鉆機(jī)（常規(guī)鉆機(jī)一般凈空要求6m）。采用改進(jìn)的矮塔鉆機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，樓板上開孔，穿過樓板和承臺(tái)，沿樁身鉆至樁底，見圖3。檢測(cè)結(jié)果見表3。311#、312#和386#樁混凝土膠結(jié)好，未見明顯缺陷，但355#樁芯樣在1.30～1.70m左右存在斷裂。隨后通過孔內(nèi)攝像進(jìn)一步查明原因，孔內(nèi)攝像結(jié)果見圖4。經(jīng)標(biāo)尺卡對(duì)發(fā)現(xiàn)355#樁1.32m左右存在裂紋，1.55m左右存在約5㎝寬的異常，1.72m存在裂紋，因此該地下室上浮對(duì)樁基質(zhì)量安全產(chǎn)生了較大隱患。顯而易見，我公司采用改進(jìn)的矮塔鉆機(jī)進(jìn)行既有建筑樁基的鉆芯法試驗(yàn)，有效地排查了質(zhì)量安全隱患，高效地完成了委托方派給的任務(wù)。

表3 樁基礎(chǔ)孔內(nèi)攝像法檢測(cè)結(jié)果

圖3 多樁承臺(tái)鉆芯法示意圖

圖4 355#樁鉆孔攝像

1.2.2 技術(shù)總結(jié)

對(duì)于多樁承臺(tái)鉆芯法檢測(cè)，適用于能在樓板上定位導(dǎo)樁中心點(diǎn)，且地下室內(nèi)凈空要求在3米以上，按照已有工程經(jīng)驗(yàn)估計(jì)鉆孔深度在30倍樁徑以內(nèi)。

技術(shù)要點(diǎn)梳理如下：

⑴采用改良型的矮塔鉆機(jī)，鉆桿需采用短桿。

⑵根據(jù)施工記錄或者樁位復(fù)核記錄，在地板上定位樁中心并做出標(biāo)記。

⑶嚴(yán)格確保鉆孔的垂直度滿足規(guī)范要求，避免由于鉆孔傾斜導(dǎo)致鉆穿柱子或者鉆孔無(wú)法到達(dá)樁底。

2 結(jié)論

既有建筑的樁基礎(chǔ)受限于上部結(jié)構(gòu)，需要通過收集的設(shè)計(jì)施工資料和現(xiàn)場(chǎng)勘查，充分評(píng)估現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施鉆芯法檢測(cè)的可行性。鉆芯法對(duì)上部結(jié)構(gòu)（底板、結(jié)構(gòu)柱、梁柱節(jié)點(diǎn)等）造成一定的損傷，需要評(píng)估損傷的影響程度；上部結(jié)構(gòu)同時(shí)影響開孔的位置、增加了鉆孔深度，造成鉆孔難以能鉆到樁底，不能給出綜合評(píng)判的風(fēng)險(xiǎn)加大；采用孔內(nèi)攝像技術(shù)輔助鉆芯法檢測(cè)，可以有效判斷由于外力造成樁身缺陷（如水平裂縫和豎向裂縫）。