摘要(yao)：鉆(zhan)芯(xin)法在(zai)檢(jian)測灌注樁樁長、樁底沉(chen)渣(zha)厚度(du)(du)，判(pan)定或鑒別(bie)樁端巖土(tu)性狀(zhuang)，判(pan)定樁身完整性類別(bie)等(deng)方(fang)(fang)面(mian)非常(chang)直觀，往往能夠取得較好的(de)檢(jian)測效果。鉆(zhan)芯(xin)法用(yong)來檢(jian)測樁身混(hun)凝土(tu)強(qiang)度(du)(du)時卻受到鉆(zhan)進工藝(yi)、芯(xin)樣(yang)試件制作方(fang)(fang)法及其尺寸等(deng)諸多方(fang)(fang)面(mian)因(yin)素的(de)影響。本文結(jie)合工程實例的(de)試驗數據介紹了以上因(yin)素對鉆(zhan)芯(xin)法檢(jian)測樁身混(hun)凝土(tu)強(qiang)度(du)(du)的(de)影響程度(du)(du)，綜合國家有關現行規(gui)范(fan)推倒出了芯(xin)樣(yang)試件抗壓強(qiang)度(du)(du)和(he)混(hun)凝土(tu)立(li)方(fang)(fang)體(ti)強(qiang)度(du)(du)的(de)換(huan)算公式，并對檢(jian)測結(jie)果和(he)樁身設(she)計混(hun)凝土(tu)強(qiang)度(du)(du)等(deng)級的(de)關系進行了討(tao)論。

0 前(qian)言

      目前，檢驗樁(zhuang)(zhuang)身(shen)質量的(de)(de)(de)方(fang)(fang)法有低應(ying)(ying)(ying)變(bian)法、高應(ying)(ying)(ying)變(bian)法、鉆(zhan)芯法和聲波透射法。隨著大直(zhi)徑(jing)樁(zhuang)(zhuang)的(de)(de)(de)應(ying)(ying)(ying)用，鉆(zhan)芯法的(de)(de)(de)應(ying)(ying)(ying)用越(yue)來越(yue)多。鉆(zhan)芯法在檢測灌注(zhu)樁(zhuang)(zhuang)樁(zhuang)(zhuang)長、樁(zhuang)(zhuang)底沉渣厚度，判(pan)定或鑒別樁(zhuang)(zhuang)端巖土(tu)性狀，判(pan)定樁(zhuang)(zhuang)身(shen)完(wan)整性類別等方(fang)(fang)面非(fei)常直(zhi)觀，往往能夠取得(de)較好的(de)(de)(de)檢測效果。但鉆(zhan)芯法用來檢測樁(zhuang)(zhuang)身(shen)混凝土(tu)強度卻受到鉆(zhan)進工藝、芯樣試件制作方(fang)(fang)法及其尺(chi)寸等諸多方(fang)(fang)面的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)，其檢測結(jie)果的(de)(de)(de)應(ying)(ying)(ying)用更有值得(de)探(tan)討(tao)(tao)的(de)(de)(de)地(di)方(fang)(fang)。本(ben)文(wen)結(jie)合一基樁(zhuang)(zhuang)鉆(zhan)芯檢測實(shi)例，綜合應(ying)(ying)(ying)用我國現行(xing)(xing)的(de)(de)(de)有關規范(fan)，并參(can)照(zhao)這些規范(fan)編制專家的(de)(de)(de)意見，對鉆(zhan)芯法檢驗樁(zhuang)(zhuang)身(shen)混凝土(tu)強度的(de)(de)(de)有關問題進行(xing)(xing)分析探(tan)討(tao)(tao)，供(gong)同行(xing)(xing)討(tao)(tao)論。

1 鉆芯檢測實例

   濟南市某重點(dian)工程(cheng)采用人工挖孔樁，樁徑900～1500mm，總(zong)樁(zhuang)數568支，以石灰巖作為樁端(duan)持力層，設計混(hun)凝土強度等級C40。該工程采用低應(ying)變(bian)法、高應(ying)變(bian)法、鉆(zhan)芯(xin)法、聲(sheng)波(bo)透射(she)法及樁端地質雷達等多種檢測方(fang)法。鉆(zhan)芯(xin)采用XY－1型(xing)地質鉆機(ji)，采用Φ89合金鉆具，選取外(wai)觀質量中等(deng)芯(xin)樣，加工(gong)后進行抗壓試驗，加工(gong)后巖芯(xin)試件尺寸Φ72×144，經試壓，芯樣(yang)試件平均試驗壓力(li)為108kN，按(an)照下式（1）計算混(hun)凝土立方體抗壓強度(du)標(biao)準值：

      f_{cu, k}= 4βF /(πd²)+5     （1）

f_cu,k——混凝土(tu)立方體抗壓強度標準值；

F——芯樣試件抗壓試驗測得的最大壓力；

d——芯樣試件的(de)平均(jun)直徑；

β——非標準(zhun)試(shi)件(jian)折(zhe)算系數，系參照(zhao)《普通混凝(ning)土(tu)力學性(xing)能試(shi)驗方法》（GBT50081-2002）規定的非標準(zhun)尺寸測(ce)得的強度(du)值(zhi)均應乘以尺寸換算系數，其值(zhi)對200×200×200試(shi)件(jian)為1.05，對100×100×100試(shi)件(jian)為0.95內插或外推得到。

強(qiang)度(du)調整值5MPa為根據該規(gui)范附錄B的條(tiao)文說(shuo)明得出的圓(yuan)柱體試件(jian)強(qiang)度(du)(du)轉換為立方體試件(jian)強(qiang)度(du)(du)的增加值。

按(an)照式（1）計算，β為0.92，則

f_cu^c =f_cu+5=29.4MPa

因(yin)此，判定混凝(ning)土(tu)強度不(bu)能滿足設計要求。這一結論(lun)對2家(jia)樁(zhuang)基施工(gong)單位和5家混(hun)凝土供應單(dan)(dan)位會(hui)造(zao)成(cheng)嚴(yan)重的經濟損失，對整(zheng)個工程建設在(zai)經濟、進(jin)度上(shang)會(hui)造(zao)成(cheng)嚴(yan)重后(hou)果。因此各單(dan)(dan)位對該問題非常重視，并(bing)結合現行的多種規范進(jin)行了思考(kao)。綜合考(kao)慮，作(zuo)者認為式（1）的(de)非標準試件折算系數和強(qiang)度調整(zheng)值5MPa均沒有理論(lun)依據，并根(gen)據多(duo)種規范(fan)條文提出(chu)了(le)自己的(de)見解，檢測(ce)(ce)單位采納(na)后重新取芯檢測(ce)(ce)，混凝土強(qiang)度滿(man)足了(le)設計要(yao)求(qiu)。

2 芯樣試件(jian)抗壓強度和混凝土強度等級的關系

《混凝土結構(gou)設(she)計規范》（GB50010-2002）第4.1.1條規定：混凝土強度等級應按立方體抗(kang)壓強度標準值(zhi)確定。立方體抗(kang)壓強度標準值(zhi)系指(zhi)按照(zhao)標準方法制作養護（溫度20±3℃，相對濕度>90%）的(de)邊長為150mm的立方(fang)體(ti)試件(jian)，在28d齡期用(yong)標準試(shi)驗(yan)方法測得(de)的具有95％保(bao)證(zheng)率(lv)的抗壓強度。為了獲得質量良好的混(hun)凝(ning)(ning)土(tu)，混(hun)凝(ning)(ning)土(tu)結(jie)構成型(xing)后必須進(jin)行(xing)適(shi)當(dang)的養護，而(er)實際(ji)構件的養護條件（溫度、濕度）與標(biao)準條件很難(nan)一致，則結(jie)構中混(hun)凝(ning)(ning)土(tu)強度與試塊(kuai)混(hun)凝(ning)(ning)土(tu)強度之間總有一定的差異，試件混(hun)凝(ning)(ning)土(tu)強度的修正(zheng)系(xi)數取(qu)為0.88。

按照《鉆芯(xin)法檢測混凝(ning)土(tu)強度技(ji)術規(gui)程》（CECS03：88）第6.0.2條規定應根(gen)據芯(xin)樣試(shi)件不同的長徑(jing)比乘以混凝土(tu)換(huan)算系數α，即：

f_cu^c = 4αF /(πd²)      （2）

式中：f_cu^c ——芯樣試件混凝土強度換算值；

 α——不同高徑比的芯件試樣混凝土強度換算系數，根據該規范6.0.2確定,其中(zhong)當高(gao)徑(jing)比(bi)為2.0時取1.24。

因此按照《混凝(ning)土結構設(she)計規范》（GB50010-2002）和《鉆芯法檢(jian)測混凝土強度技術規程》（CECS03：88）由芯樣試件抗壓壓力推算混(hun)凝土立方體抗壓強度標準值f_{cu, k}（即混凝土(tu)強度等(deng)級）應按(an)以下公式進行：

f_{cu, k}＝ 4αF /(0.88πd²)

即：

f_{cu, k}＝4.545αF /(πd²)         （3）

按上式計算，以上實(shi)例工程f_{cu, k}＝37.4MPa，已接近C40的設計要求(qiu)。

3 鉆芯法檢測樁身混凝土強度(du)的影響因素

      芯樣(yang)試(shi)件(jian)的抗(kang)壓強(qiang)(qiang)度與(yu)鉆進(jin)工藝、芯樣(yang)選取(qu)、試(shi)件(jian)制作精度及尺寸等因(yin)素(su)密切相關。要確定(ding)芯樣(yang)試(shi)件(jian)的抗(kang)壓強(qiang)(qiang)度，必(bi)須(xu)按相關規(gui)范(fan)規(gui)定(ding)對各(ge)試(shi)驗過程(cheng)嚴格控制，并(bing)確定(ding)以上因(yin)素(su)對抗(kang)壓強(qiang)(qiang)度的影(ying)響(xiang)程(cheng)度。

3.1  鉆進工(gong)藝

基樁(zhuang)鉆芯法檢測(ce)采用的設備主要為具有液壓操(cao)縱功(gong)能的地質鉆機，按照(zhao)《建(jian)筑基樁(zhuang)檢測(ce)技術規(gui)范(fan)》（JGJ 106-2003）規定，鉆具應采用(yong)單動雙管鉆具，鉆頭應采用(yong)金剛石鉆頭或人造金剛石薄壁鉆頭，這與《建(jian)筑工程地質鉆探技術標準》（JGJ87-92）中對巖層鉆(zhan)進的規(gui)定(ding)相一(yi)致。這(zhe)是因為金剛石(shi)鉆(zhan)頭切削(xue)刀細、破碎混凝(ning)土平穩，且由于金剛石(shi)較硬、研磨(mo)性較強(qiang)，高速鉆(zhan)進時芯樣受鉆(zhan)具磨(mo)損時間短(duan)，容(rong)易獲得比較真實(shi)的試樣。

前面實例的工程開始采用單管鉆具(ju)合金鉆頭鉆進(jin)(jin)，由于取樣方法不符合規范要求，后(hou)改(gai)為采用單動雙管鉆具(ju)金剛石鉆頭對(dui)檢測樁重新(xin)鉆進(jin)(jin)，芯樣外觀(guan)質量(liang)明顯提高，同樣選取外觀(guan)質量(liang)中等(deng)芯樣加工試(shi)件后(hou)進(jin)(jin)行抗壓試(shi)驗，高徑比1.2和1.0芯樣(yang)試件的平均抗壓(ya)強度分別提高(gao)18％、16％。

3.2  芯樣(yang)選(xuan)取

      在(zai)(zai)鉆(zhan)(zhan)芯(xin)(xin)(xin)檢測法中，鉆(zhan)(zhan)取芯(xin)(xin)(xin)樣(yang)(yang)(yang)是主要環節，采(cai)取的(de)芯(xin)(xin)(xin)樣(yang)(yang)(yang)質(zhi)量好(hao)壞直接關系到對(dui)整個(ge)樁(zhuang)基質(zhi)量評價的(de)準確性。芯(xin)(xin)(xin)樣(yang)(yang)(yang)試(shi)件(jian)不(bu)象混凝土試(shi)塊那樣(yang)(yang)(yang)制作(zuo)標(biao)準，代表性較好(hao)。而國(guo)家規范(fan)對(dui)如何選取具有代表性的(de)芯(xin)(xin)(xin)樣(yang)(yang)(yang)試(shi)件(jian)，也沒有比(bi)(bi)較具體的(de)規定(ding)。為建立(li)不(bu)同質(zhi)量標(biao)準芯(xin)(xin)(xin)樣(yang)(yang)(yang)試(shi)件(jian)間(jian)抗壓強(qiang)度(du)差別程度(du)，在(zai)(zai)實(shi)例工程采(cai)用金剛石鉆(zhan)(zhan)頭(tou)鉆(zhan)(zhan)進的(de)12支樁(zhuang)的(de)芯(xin)(xin)(xin)樣(yang)(yang)(yang)中分(fen)別選取好(hao)、中、差三(san)種芯(xin)(xin)(xin)樣(yang)(yang)(yang)制作(zuo)試(shi)件(jian)（高徑比(bi)(bi)1：1），三(san)種芯(xin)(xin)(xin)樣(yang)(yang)(yang)的(de)抗壓強(qiang)度(du)平(ping)均(jun)值分(fen)別為42.2MPa、37.7MPa、29.2MPa，按照式（3）計算f_{cu, k}分別為48.0 MPa、42.8MPa、33.2MPa，級差0.36。可見選取的芯(xin)件(jian)質量對抗(kang)壓強度影響較大。根據中(zhong)等質量芯(xin)件(jian)試樣(yang)試驗壓力按(an)照式（3）推(tui)算的推算混凝土立方(fang)體(ti)抗壓(ya)強度標準值(zhi)和試塊(kuai)結果較為(wei)接(jie)近。

3.3  芯樣加工

芯樣加工(gong)質(zhi)量對混(hun)凝土(tu)強度的影響較(jiao)大，因此(ci)芯樣試(shi)件的加工(gong)及技術(shu)要求(qiu)應符合《鉆芯法(fa)檢(jian)測混(hun)凝土(tu)強度技術(shu)規(gui)程》（CECS03：88）的規定。作者建議：芯樣直徑應不小于(yu)混凝(ning)土(tu)最大粗骨料的3倍，芯樣試件的(de)高徑比采用1.0，芯樣鋸(ju)切后應在磨(mo)平機上磨(mo)平，特別要控制試件端面與軸線的垂直度。

4 鉆芯法(fa)檢測(ce)數據的應用(yong)討論(lun)

4.1 芯樣(yang)試(shi)件強度和(he)立(li)方體(ti)強度之間關系的試(shi)驗研究

   據(ju)《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ 106-2003）7.5.4條的(de)條文說明，為考(kao)察小芯(xin)樣(yang)取芯(xin)的(de)離散性，廣東、河(he)南(nan)、福建等6家單位在標(biao)準(zhun)立(li)方體(ti)試塊中鉆(zhan)取(qu)芯樣進行抗壓強度試驗(yan)，目的(de)是排(pai)除齡期(qi)、振搗(dao)和養護條件的(de)差(cha)異。結果(guo)表明：芯樣試件強度與立方體強度的比值分別為0.689、0.848、0.895、0.915、1.106、1.106，可見試驗(yan)數據離散性很大，為(wei)安全起見，該規范暫不推薦采用1／0.88對(dui)芯(xin)樣(yang)強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)進行提高修正。盡管普遍(bian)認(ren)同芯(xin)樣(yang)強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)低于(yu)立方體強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)，尤其(qi)是在樁(zhuang)身混凝土(tu)中鉆(zhan)芯(xin)更(geng)是如此(ci)，但規范還是規定：當受(shou)檢樁(zhuang)混凝土(tu)芯(xin)樣(yang)試件抗壓強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)代表值小于(yu)混凝土(tu)設計(ji)強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)等級(ji)的樁(zhuang)判定為不滿足設計(ji)要求(qiu)。因(yin)為芯(xin)樣(yang)試件強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)很(hen)難如實反映混凝土(tu)強(qiang)(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)等級(ji)，以(yi)此(ci)作(zuo)為判斷樁(zhuang)基(ji)施(shi)工(gong)(gong)質量(liang)的標準，對(dui)施(shi)工(gong)(gong)單位很(hen)不公平，對(dui)工(gong)(gong)程(cheng)建設造(zao)成浪費。

4.2  樁身混凝土強度要(yao)求

《建筑地基基礎(chu)設計(ji)規范(fan)》（GB50007-2002）第8.5.9條(tiao)規定：樁身(shen)混(hun)凝土強度等(deng)級應滿足樁的承(cheng)載力設計(ji)要求(qiu)。樁身(shen)強度應符(fu)合(he)下式要求(qiu)：

 Q≤A_pf_cψ_c                  （4）

式中：f_c——混凝土軸心抗壓(ya)強度設(she)計(ji)值；

Q——單(dan)樁豎(shu)向承載力設計值；

A_p——樁身(shen)橫截面積；

 ψ_c——工(gong)作條件系數(shu)，灌注樁取0.6～0.7（水下灌注(zhu)樁或長樁時(shi)取低值(zhi)）。

可以看出，樁身(shen)實際(ji)采用的混凝(ning)土強度設計值僅為《混凝(ning)土結構設計規范(fan)》（GB 50010-2002）規定的(de)混凝土強度設(she)計值的(de)60～70％，這(zhe)是考慮(lv)到樁身混凝土屬隱(yin)蔽(bi)施工(gong)，其混凝土施工(gong)質量不易保證。因(yin)此采用鉆芯法(fa)檢測樁身混凝土強度時，根(gen)據式（3）計算的混凝土立方體抗壓(ya)強度標(biao)準(zhun)值應(ying)為式（4）中的f_cψ_c ，即達到設計(ji)混凝土強度(du)等級的60～70％即可滿(man)足設計要求。因(yin)此《建筑基樁檢測(ce)技術規范(fan)》（JGJ 106-2003）規定的“當受檢樁混凝土芯樣試件抗壓強度代表值小于混凝土設計強度等級的樁判定為不滿足設計要求”不符合《建筑地基基礎(chu)設計規范》（GB50007-2002）的設計(ji)計(ji)算方法，應進行調整。檢測結果是否滿足設計(ji)要求應由設計(ji)單位根據其采用的混凝土施工工作(zuo)條件系(xi)數確定。

5 結語(yu)

  由于(yu)芯(xin)樣(yang)試(shi)(shi)(shi)(shi)件抗壓強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)和(he)混凝土(tu)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)等(deng)級(ji)之間(jian)的(de)關(guan)系缺乏更多的(de)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗數據和(he)理(li)論根據，因此除非對混凝土(tu)試(shi)(shi)(shi)(shi)塊抗壓強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)的(de)測試(shi)(shi)(shi)(shi)結果有懷疑時，一般情況(kuang)下不宜(yi)采用鉆芯(xin)法(fa)判斷混凝土(tu)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)等(deng)級(ji)。確要(yao)采用鉆芯(xin)法(fa)判斷混凝土(tu)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)等(deng)級(ji)時，鉆進工(gong)(gong)藝(yi)、芯(xin)樣(yang)試(shi)(shi)(shi)(shi)件的(de)加工(gong)(gong)及技術(shu)要(yao)求應滿(man)足規范要(yao)求，并宜(yi)選取中等(deng)質量的(de)芯(xin)樣(yang)制(zhi)作試(shi)(shi)(shi)(shi)件，并建(jian)議按照式(shi)（3）計算立方體強度。對于(yu)基樁(zhuang)，判斷樁(zhuang)身混(hun)凝土強度是否滿足設(she)計要求時，應由設(she)計單位根據(ju)其(qi)采用的(de)混(hun)凝土施工工作條件系數(shu)確定。