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岩土研究院

钻芯法适用范围及主要目的

392 2022-06-22 10:41:53

适用范围


钻芯法是检测钻(冲)孔、人工挖孔等现浇混凝土灌注桩的成桩质量的一种有效手段,不受场地条件的限制,特别适用于大直径混凝土灌注桩的成桩质量检测。钻芯法检测的主要目的有四个∶


1 检测桩身混凝土质量情况,如桩身混凝土胶结状况、有无气孔、松散或断桩等,桩身混凝土强度是否符合设计要求。


2 桩底沉渣是否符合设计或规范的要求。


3 桩端持力层的岩土性状(强度)和厚度是否符合设计或规范要求。


4 施工记录桩长是否真实。


受检桩长径比较大时,成孔的垂直度和钻芯孔的垂直度很难控制,钻芯孔容易偏离桩身,故要求受检桩桩径不宜小于800mm、长径比不宜大于30。


7.2设 备


应采用带有产品合格证的钻芯设备。钻机宜采用岩芯钻探的液压钻机,并配有相应的钻塔和牢固的底座,机械技术性能良好,不得使用立轴旷动过大的钻机。孔口管、扶正稳定器(又称导向器)及可捞取松软渣样的钻具应根据需要选用。桩较长时,应使用扶正稳定器确保钻芯孔的垂直度。


目前钻芯取样方法分三大类∶钢粒钻进、硬质合金钻进和金刚石钻进。钢粒钻进能通过坚硬岩石,但钻头与切削具是分开的,破碎孔底环状面积大、芯样直径小、芯样易破碎、磨损大、采取率低,不适用于基桩钻芯法检测。硬质合金钻进虽然切削具破坏岩石比较平稳、破碎孔底环状间隙相对较小、孔壁与钻具间隙小、芯样直径大、采取率较好,但是硬质合金钻只适用于小于七级的岩石(岩石有十二级分类),不适用于基桩钻芯法检测。金刚石钻头切削刀细、破碎岩石平稳、钻具孔壁间隙小、破碎孔底环状面积小,且由于金刚石较硬、研磨性较强,高速钻进时芯样受钻具磨损时间短,容易获得比较真实的芯样。因此钻芯法检测应采用金刚石钻头钻进。


芯样试件直径不宜小于骨料最大粒径的3倍,在任何情况下不得小于骨料最大粒径的2倍,否则试件强度的离散性较大。目前,钻头外径有76mm、91mm、101mm、110mm、130mm几种规格,从经济合理的角度综合考虑,应选用外径为101mm和110mm的钻头;当受检桩采用商品混凝土、骨料最大粒径小于30mm时,可选用外径为91mm的钻头;如果不检测混凝土强度,可选用外径为76mm的钻头。


现 场 检 测


当钻芯孔为一个时,规定宜在距桩中心10~15cm的位置开孔,是考虑导管附近的混凝土质量相对较差、不具有代表性;同时也方便第二个孔的位置布置。


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。


桩端持力层岩土性状的准确判断直接关系到受检桩的使用安全。《建筑地基基础设计规范》GB 50007 规定;嵌岩灌注桩要求按端承桩设计、桩端以下三倍桩径范围内无软弱夹层、断裂破碎带和洞隙分布,在桩底应力扩散范围内无岩体临空面。虽然施工前已进行岩土工程勘察,但有时钻孔数量有限,对较复杂的地质条件,很难全面弄清岩石、土层的分布情况。因此,应对桩端持力层进行足够深度的钻探。7.3.2~7.3.5 钻芯设备应精心安装、认真检查。钻进过程中应经常对钻机立轴进行校正,及时纠正立轴偏差,确保钻芯过程不发生倾斜、移位。设备安装后,应进行试运转,在确认正常后方能开钻。


桩顶面与钻机塔座距离大于 2m 时,宜安装孔口管。开孔宜采用合金钻头、开孔深为0.3~0.5m后安装孔口管,孔口管下入时应严格测量垂直度,然后固定。


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。


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,用以修正孔壁;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。


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100r/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上应采用低转速。

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。


金刚石钻进应注意的事项∶


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。

7 钻进过程中要随时观察冲洗液量和泵压的变化,正常泵压应为0.5~1MPa,发现异常应查明原因,立即处理。7.3.6 钻至桩底时,为检测桩底沉渣或虚土厚度,应采用减压、慢速钻进。若遇钻具突降,应即停钻,及时测量机上余尺,准确记录孔深及有关情况。


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