混凝土桩钻芯法检测

4 混凝土桩钻芯法检测

4.1 检测适用范围

4.1.1 本方法适用于检测混凝土灌注桩的桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性，判定或鉴别桩端持力层岩土性状。

4.1.2 对混凝土灌注桩全桩长进行钻芯法检测时，受检桩桩径不宜小于800mm、长径比不宜大于30。为检测混凝土灌注桩桩身上部的混凝土质量，钻芯法检测可不受桩径和长径比的限制。

4.1.3 混凝土灌注桩出现下列情况之一，可用钻芯法进行检测：

1 对于端承型大直径混凝土灌注桩，当受设备或现场条件限制无法进行承载力检测时。

2 由于没有预埋声测管或声测管堵塞无法进行声波透射法试验时。

3 对低应变法检测中不能明确完整性类别的桩或3类桩，需桩身完整性验证检测时。

4 单孔钻芯检测发现桩身混凝土质量问题时，需桩身完整性扩大检测时。

4.2 抽样数量

4.2.1 直径大于800mm的混凝土嵌岩桩应采用钻芯法或声波透射法检测，检测桩数不得少于总桩数的10%，且每根柱下承台的抽检桩数不得少于1根。

4.2.2直径小于和等于800mm的桩及直径大于800mm的非嵌岩桩，可根据桩径和桩长的大小，结合桩的类型和实际需要采用钻芯法或声波透射法检测或低应变法进行检测，检测桩数不得少于总桩数的10%。

4.2.3 钻芯法检测混凝土灌注桩的抽样原则和抽样数量应符合本规程第3.3.1条、第3.3.2条第3、6款的规定。

4.2.4 对于第4.1.3条第1款情况，可采用钻芯法测定桩底沉渣厚度并钻取桩端持力层岩土芯样检验桩端持力层。抽检数量不应少于总桩数的10%，且不应少于10根。

4.3 检测用仪器、设备

4.3.1 混凝土灌注桩钻孔取芯宜采用振动小、调速范围广、扭矩大、液压操作的钻机，并配有相应的钻塔和牢固的底座。钻机应具有足够的刚度，操作灵活，容易固定，移动方便，并应有循环水冷却系统。

4.3.2 钻进机具设备参数应符合下列要求：

1 额定最高转速不低于790r/min。

2 转速调节范围不少于4档。

3 额定配用压力不低于1.5Mpa。

4 应选用排水量为50~160L/min，泵压为1.0~2.0MPa的水泵。

5 钻机主轴的径向跳动幅度不能过大，工作时噪声不应大于90dB。

6 钻杆应顺直，直径宜为50mm。

4.3.3应根据混凝土设计强度等级选用合适粒度、浓度、胎体硬度的金刚石钻头，且外径不得小于100mm。钻头胎体不得有肉眼可见的裂纹、缺边、少角、倾斜及喇叭口变形。4.3.4取芯工具应采用单动性能好，各部件同心度符合要求，管材无伤裂的单动双管钻具，并配以孔口管、扩孔器、取芯卡簧、扶正稳定器和可捞取松软渣样的钻具。

4.3.5锯切芯样试件用的锯切机应具有冷却系统和牢固夹紧芯样的装置，配套使用的金刚石圆锯片应有足够刚度。

4.3.6用于芯样试件端面加工的磨平机和补平器应满足芯样制作的要求。

4.4 检测前的准备工作

4.4.1 钻芯法检测工作的程序应按本规程第3.2.1条规定进行：接受委托，调查、资料收集、制定检测方案、设备仪器检定。

4.4.2场地水文工程地质资料、桩底持力层和桩周地层情况，桩位图、施工原始记录等相关资料的收集及检测方案制定应按本规程第3.3.2~3.3.3条规定进行。

4.4.3钻芯法检测开始时间：受检桩的混凝土龄期达到28D或预留同条件养护试块强度达到设计强度。

4.4.4 每根受检桩的钻芯孔数和钻孔位置宜符合下列规定：

1 桩径小于1.2m的桩钻1孔，桩径为1.2~1.6m的桩钻2孔，桩径大于1.6m的桩钻3孔。

2 当钻芯孔为一个时，宜在距桩中心10~15cm的位置开孔；当钻芯孔为两个或两个以上时，开孔位置宜在距桩中心0.15~0.25D内均匀对称布置。

3 当采用钻芯法进行验证检测时，钻芯位置应尽可能定在能钻到其他检测方法判定缺陷的位置。

4 对桩端持力层的钻探，每根受检桩不宜少于一孔，且钻探深度应满足设计要求。4.4.5为准确确定桩的中心点，桩头宜开挖裸露；来不及开挖或不便开挖的桩，应由经纬仪测出桩位中心。

4.5 现场操作

4.5.1 安置钻机要求：

钻机设备安装必须周正、稳固、底座水平。安装钻机前，应清除受检桩位附近的浮泥，挖至硬基（或增加枕木），确保安装稳定；安装时，应检查底座的水平度及钻机立轴的垂直度，并使天轮（天车前沿切点）、钻机立轴中心与孔口必须在同一铅垂线上。应将钻机固定，确保钻机在钻芯过程中不发生倾斜、移位。钻芯孔垂直度偏差不大于0.5%。桩顶面与钻机塔座距离大于2m时，宜安装孔口管，孔口管应垂直且牢固。

4.5.2 钻机设备安装后，应进行试运转，在确认正常后方能开钻。开孔宜采用单管钻具合金钻头、开孔深为0.3～0.5m后，起钻下入孔口导向管，作垂线校正，然后固定。换用金刚石单动双管钻具钻进。

4.5.3 钻进取芯时要求：

4.5.3.1 金刚石钻头、扩孔器与卡簧的配合和使用要求：金刚石钻头与岩芯管之间必须安有扩孔器；扩孔器外径应比钻头外径大0.3～0.5mm，卡簧内径应比钻头内径小0.3mm左右；金刚石钻头和扩孔器应按外径先大后小的排列顺序使用，同时考虑钻头内径小的先用，内径大的后用。

4.5.3.2 金刚石钻进技术参数：

1 钻头压力：钻芯法的钻头压力应根据混凝土芯样的强度与胶结好坏而定，胶结好、强度高的钻头压力可大，相反的压力应小；一般情况初压力为0.2MPa，正常压力1MPa。

2 转速：回次初转速宜为100 r/min左右；正常钻进时可以采用高转速，但芯样胶结强度低的混凝土应采用低转速。

3 冲洗液量：钻芯法宜采用清水钻进，冲洗液量一般按钻头大小而定。钻头直径为101mm时，冲洗液流量应为60～120L/min。

4.5.3.3 钻进过程中，应保持钻机的平稳，经常校正钻机立轴的垂直度，及时纠正立轴偏差。同时要随时观察冲洗液量和泵压的变化，钻孔内的循环冷却水流不得中断，应根据回水含沙量及颜色调整钻进速度。正常泵压应为0.5～1MPa。发现异常应查明原因，立即处理。

4.5.3.4 钻进回次进尺长度，在胶结良好的混凝土层，宜控制在1.5m内；胶结不良层、断桩层等的回次进尺宜控制在0.5m左右；开孔钻进、桩底持力层面以上，1m以内及持力层钻进，回次进尺以不超过1m为宜。

4.5.3.5钻至桩底时，宜采取适宜的钻芯方法和工艺钻取沉渣并测定沉渣厚度，并采用适宜的方法对桩端持力层岩土性状进行鉴别。可按下列方法进行：

1 当钻孔深度距桩底0.2～0.4m时，应采用减压、慢速钻进，密切观察钻压、泵压变化。若遇钻压、泵压、钻具突降，应立即停钻，及时测量机上余尺，准确记录孔深及有关情况。

2 当持力层为中、微风化岩石时，可将桩底0.5m左右的混凝土芯样、0.5m左右的持力层以及沉渣纳入同一回次。当持力层为强风化岩层或土层时，可采用合金钢钻头干钻等适宜的钻芯方法和工艺钻取沉渣并测定沉渣厚度。

3 对中、微风化岩的桩端持力层，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。试验宜在距桩底以下50cm内进行。

4.5.3.6 提钻卸取芯样时，应拧卸钻头和扩孔器，严禁敲打卸芯。卸取的芯样应保护好断口形状，由上而下按回次顺序放进芯样箱中，不得颠倒、丢失或更换芯样。芯样侧面上应清晰标明回次数、块号、本回次总块数，并应按表4.5.3.6的格式及时记录桩号、孔号、回次数、起至深度、块数、总块数、芯样质量的初步描述及异常情况。

4.5.4芯样编录与拍照应符合下列要求：

1 钻芯过程中，应按表4.5.4-1的格式与内容对桩身混凝土、桩底沉渣以及桩端持力层做详细编录。

2 按表4.5.4-2的格式与内容编制每孔的柱状图。

3 钻芯结束后，应对芯样和标有工程名称、桩号、钻芯孔号、芯样试件采取位置、桩长、孔深、检测单位名称的标示牌的全貌进行拍照。应先拍彩色照片，后截取芯样试件。

4.5.5当单桩质量评价满足设计要求时，应采用0.5~1.0MPa压力，从钻芯孔孔底往上用

水泥浆回灌封闭；否则应封存钻芯孔，留待处理。

4.6 芯样试件截取与加工

4.6.1在灌注桩上钻孔取芯后，应抽取一定数量的混凝土芯样，将芯样加工成抗压强度试验试件，在压力机上作抗压强度试验，验证桩身混凝土的实际强度。

表4.5.3.6 钻芯法检测现场操作记录表

表4.5.4-1 钻芯法检测芯样编录表

表4.5.4-2 钻芯法检测芯样综合柱状图

4.6.2 截取混凝土抗压芯样试件应符合下列规定：

1 当桩长为10~30m时，每孔截取3组芯样；当桩长小于10m时，可取2组，当桩长大于30m时不宜少于4组。

2 上部芯样位置距桩顶设计标高不宜大于1倍桩径或1m，下部芯样位置距桩底不宜大于1倍桩径或1m，中间芯样宜等间距截取。

3 缺陷位置能取样时，应截取一组芯样进行混凝土抗压试验。

4 当同一基桩的钻芯孔数大于一个，其中一孔在某深度存在缺陷时，应在其他孔的该深度处截取芯样进行混凝土抗压试验。

4.6.3 当桩端持力层为中、微风化岩层且芯样可制作成试件时，应在接近桩底部位截取一组岩石芯样；如遇分层岩性时宜在各层取样。为保证岩石原始性状，选取岩石芯样应及时包装并浸泡在水中。

4.6.4 每组芯样应制作三个芯样抗压试件。每块芯样应标明取样深度。在选择芯样试件时，应注意观察芯样侧面的表观混凝土粗骨料粒径及是否存在裂缝或其他缺陷等。

4.6.5应按下列规定，将混凝土芯样试件加工成抗压强度试验所需的试件。

4.6.

5.1应采用双面锯切机把芯样试件锯切成一定长度，切割前应将芯样固定，并使金刚石圆锯片垂直于芯样轴线。锯切时的线速度以40~45m/s为宜。锯切过程中应把水嘴调整到合适的位置，以充分冷却金刚石锯片和芯样。

4.6.

5.2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。

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。

4.6.

5.3 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的直径，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1.0mm 。

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。

4.6.

5.4 芯样试件中的缺边、掉角等小缺陷允许修补，但如尺寸偏差及外观质量等出现下列情况时，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。

6 试件有裂缝或有其它较大缺陷、芯样试件内含有钢筋。

4.7 芯样试件抗压强度试验

4.7.1 芯样试件制作完毕可立即进行抗压强度试验。

4.7.2 芯样试件抗压强度试验时应合理选择压力机的量程和加荷速率，按现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》GB/T 50081—2002的有关规定执行。

4.7.3 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。应重新截取芯样试件进行抗压强度试验。条件不具备时，可用另外两个强度的平均值作为该组混凝土芯样试件抗压强度值。在报告中应对有关情况予以说明。

4.7.4 混凝土芯样试件抗压强度应按下列公式计算： 24d P f cu πξ?= （4.7.4）

式中 cu f ── 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1.0。

4.7.5 桩底岩芯单轴抗压强度试验可按下列规定进行：

1 在压力机上以每秒500~800kPa 的加载速度加载，直到试样破坏为止，做好试验前后的试样描述。

2 根据参加统计的一组试样的试验值计算其平均值、标准差、变异系数，取岩石饱和

单轴抗压强度的标准值为：

rm rk f f ?=ψ （4.7.5-1） δψ???

? ??+-=2678.4704.11n n （4.7.5-2） 式中 rm f ──岩石饱和单轴抗压强度平均值；

rk f ── 岩石饱和单轴抗压强度标准值；

ψ ── 统计修正系数；

n ── 试样个数；

δ── 变异系数。

4.7.6 桩身混凝土芯样试件抗压强度代表值按下列步骤确定：

1 每组混凝土芯样试件抗压强度代表值应按一组三块试件强度值的平均值确定。

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。

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。

4.8 检测数据的分析与判定

4.8.1 桩端持力层性状应根据芯样特征、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，综合判断桩端持力层岩土性状。

4.8.2 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，按本规程表3.3.6的规定和表4.8.2的特征进行综合判定。

4.8.2.1 同一根桩有两个或两个以上钻芯孔时，桩身完整性分类应综合考虑各钻芯孔的芯样质量情况。不同钻芯孔的芯样在同一深度部位均存在缺陷时，该位置存在安全隐患的可能性大，桩身缺陷类别应判重些。

4.8.2.2桩身完整性分类结合芯样单轴抗压强度值进行综合判定时，宜考虑下列情况：

1 蜂窝麻面、沟槽、空洞等缺陷程度应根据其芯样强度试验结果判断。若无法取样或不能加工成试件，缺陷程度应判重些。

2 芯样连续、完整、胶结好或较好、骨料分布均匀或基本均匀、断口吻合或基本吻合；芯样侧面无表观缺陷，或虽有气孔、蜂窝麻面、沟槽，但能够截取芯样制作成试件；芯样试件抗压强度代表值不小于混凝土设计强度等级。则应判为Ⅱ类桩。

3 芯样任一段松散、夹泥或分层，钻进困难甚至无法钻进，则判定基桩的混凝土质量不满足设计要求；若仅在一个孔中出现前述缺陷，而在其他孔同深度部位未出现，为确保质量，仍应进行工程处理。

4 局部混凝土破碎、无法取样或虽能取样但无法加工成试件，一般判定为Ⅲ类桩。但当钻芯孔数为3个时，若同一深度部位芯样质量均如此，宜判为Ⅳ类桩；如果仅一孔的芯样质量如此，且长度小于10cm，另两孔同深度部位的芯样试件抗压强度较高，宜判为Ⅱ类桩。

4.8.3 成桩质量评价应按单桩进行。当出现下列情况之一时，应判定该受检桩不满足设计要求：

1 桩身完整性类别为Ⅳ类的桩。

2 受检桩混凝土芯样试件抗压强度代表值小于混凝土设计强度等级的桩。

3 桩长、桩底沉渣厚度不满足设计或规范要求的桩。

4 桩端持力层岩土性状（强度）或厚度未达到设计或规范要求的桩。

4.8.4 钻芯孔偏出桩外时，仅对钻取芯样部分进行评价。

4.9 检测报告

4.9.1 检测报告应结论正确、用词规范。

4.9.2检测报告除应包括本规程第3.

5.2条内容外，还应包括下列内容：

1 钻芯设备情况；

2 检测桩数、钻孔数量，架空、混凝土芯进尺、岩芯进尺、总进尺，混凝土试件组数、岩石试件组数、动力触探或标准贯入试验结果；

3 按本规程表4.5.4-2的格式编制的每孔柱状图；

4 芯样单轴抗压强度试验结果；

5 芯样彩色照片；

6 异常情况说明。

4.10 检测工作中发生意外事故处理

4.10.1钻进时，如发现钻速变慢，孔内有异常声响，动力负荷过大的现象，则可能钻遇混凝土中的钢筋笼或其他异物。遇此情况应停车提起钻具，检查钻头是否损坏，测量钻孔倾斜度。如需继续钻进，宜换合金钻头入孔切磨钢筋或异物。

4.10.2 当出现钻芯孔与桩体偏离时，应立即停机记录，分析原因。当有争议时，可进行钻孔测斜，以判断是受检桩倾斜超过规范要求还是钻芯孔倾斜超过规定要求。

4.10.3 金刚石钻进时应注意如下事项，避免意外事故发生。

1 金刚石钻进前，应将孔底硬质合金捞取干净并磨灭，然后磨平孔底。

2 提钻卸取芯样时，应使用专门的自由钳拧卸钻头和扩孔器。

3 提放钻具时，钻头不得在地下拖拉；下钻时金刚石钻头不得碰撞孔口或孔口管上；发生墩钻或跑钻事故，应提钻检查钻头，不得盲目钻进。

4 当孔内有掉块、混凝土芯脱落或残留混凝土芯超过200mm时，不得使用新金刚石钻头扫孔，应使用旧的金刚石钻头或针状合金钻头套扫。

5 下钻前金刚石钻头不得下至孔底，应下至距孔底200mm处，采用轻压慢转扫到孔底，待钻进正常后再逐步增加压力和转速至正常范围。

6 正常钻进时不得随意提动钻具，以防止混凝土芯堵塞，发现混凝土芯堵塞时应立刻提钻，不得继续钻进。

当钻芯孔为1个时，开孔位置宜在距桩中心10-15cm，为什么？

当基桩钻芯孔为一个时，宜在距桩中心100-150mm位置开孔，这主要是考虑导管附近的混凝土质量相对较差，不具有代表性，同时也方便第2个孔的位置布置。

钻芯法检测的主要目的：1）检测桩身混凝土质量情况。2）桩底沉渣是否符合设计或规范的要求。3）桩底持力层的岩土性状（强度）和厚度是否符合设计或规范要求。4）测定桩长是否与施工记录桩长一致。如果仅在桩身钻取芯样，是无法判断桩的入岩深度的，还需要在桩侧增加钻孔，通过桩侧钻孔结果和桩身钻芯结果比较可确定桩的入岩深度。钻芯法也可用于检验地下连续墙混凝土强度、完整性、墙深、沉渣厚度以及持力层的岩土形状。

在各种钻进中，钻进冲洗液的要求为：1）冲洗液的性能应能在较大的范围内调节，以便适应钻进各种复杂地层，2）冲洗液应有良好的冷却散热能力和润滑性能3）冲洗液使用中应能抗外界各种干扰，性能基本稳定4）冲洗液的使用应有利于取芯或不妨碍取芯、防斜等工作的进行5）冲洗液应不腐蚀钻具和地面的循环设备，不污染环境

冲洗液的作用主要有4点:1)清洗孔底，携带和悬浮岩粉2）冷却钻头3）润滑钻头和钻具4）保护孔壁

基桩钻芯法采用清水钻进。清水钻进的优点是:粘度小，冲洗能力强，冷却效果好，可获得较高的机械转速。水泵的排水量应为50-160L/min，泵压应为1.0-1.2Mpa。