孔內攝像技術在灌注樁成樁質量檢測中的應用研究

張平安（廣東省建筑科學研究院集團股份有限公司）

孔內攝像技術在灌注樁成樁質量檢測中的應用研究

張平安
（廣東省建筑科學研究院集團股份有限公司）

本文結合工程實例，對孔內攝像技術在灌注樁成樁質量檢測中的應用展開討論分析，并通過與低應變法、聲波透射法及鉆芯法等不同樁身完整性檢測方法的對比分析，驗證了該技術具有直觀、精確、可定量分析等優點。

孔內攝像技術；灌注樁；成樁質量檢測

1　引言

灌注樁因其機械化作業，施工簡單，施工速度快，工藝成熟，安全可靠性較高，對周邊建筑物無較大影響，適用于各種地質條件［1］，在現代工程的基礎施工中得到廣泛應用，但由于該樁型施工工序多、質量控制難度大、隱蔽性強，成樁過程中容易產生縮徑、塌孔、斷樁、沉渣等質量缺陷，若這些缺陷在成樁后未被及時發現，將對樁身質量產生極大的危害，給工程質量安全留下嚴重隱患。本文結合工程實例針對孔內攝像技術在灌注樁成樁質量檢測中的應用展開討論分析。

2　孔內攝像檢測技術基本原理

基樁孔內攝像技術方法是沿空心樁或鉆有豎向孔的灌注樁的孔道，采用孔內攝像技術對孔壁進行拍攝及觀察，識別樁身缺陷及其位置、形式、程度的檢測方法［2］。該技術利用高精度、高清晰度和高分辨率的孔內攝像探頭對整根樁或樁身的局部進行拍攝，攝取孔壁結構圖像；攝像頭通過帶有刻度標識的防水電纜與監視器相連，孔壁圖像清晰顯示、儲存到地面上的監視器中，可及時進行圖像資料的分析、處理和儲存。

通過現場觀察及后期分析軟件的處理，可識別樁身的缺陷位置、形式及大小，據此分析樁身的完整性并能準確定位缺陷位置。

3　基樁檢測實例分析

3.1 低應變法、鉆芯法及孔內攝像法綜合應用實例

廣東省惠州市某工程項目，建筑總層數為23層，基礎形式采用旋挖灌注樁，工程總樁數78根，樁徑1000～1200mm，樁身混凝土強度設計等級為C35，單樁承載力特征值為3760～5400kN，設計樁端持力層為中風化流紋巖。

本工程實例根據廣東省標準《建筑地基基礎檢測規范》DBJ 15-60-2008［3］先采用低應變法檢測對樁身完整性進行普查，對問題樁通過鉆芯法和孔內攝像法進行驗證。

在低應變法檢測過程發現：46號樁，樁底軟弱，按規范可判定其樁身完整性為Ⅲ類，檢測信號見圖1。

圖1　46號樁低應變法檢測信號

為驗證低應變法檢測結果，并探明該樁樁身下部的缺陷類型及程度，應委托單位要求對46號樁采用鉆芯法檢測，共鉆2孔，鉆芯法芯樣照片如圖2～3。

圖2　46號樁之一孔鉆芯法芯樣照片

圖3　46號樁之二孔鉆芯法芯樣照片

鉆芯法結果顯示，46號樁底持力層為強風化巖，持力層巖性不滿足設計要求，但樁底是否有沉渣僅憑芯樣照片無法判斷。

為進一步查明樁底膠結情況，故利用2個鉆芯孔對該樁進行了孔內攝像法檢測，兩孔的孔內攝像圖片如圖4及圖5（僅截取樁底部位的圖像）。

圖4　46號樁之一孔樁底部位孔內攝像照片

圖5　46號樁之二孔樁底部位孔內攝像照片

依據孔內攝像檢測照片可清晰辨識出兩孔樁底均存在軟弱情況，其中之二孔樁底在鉆芯過程中被高壓水沖洗后形成空洞，明確了低應變法樁底信號出現正向反射波的原因，也為鉆芯法檢測結果的評判提供了直觀、準確的依據。

在該實例中，低應變法有效辨識出灌注樁樁底軟弱，但無法明確是樁身質量缺陷還是樁底持力層軟弱；鉆芯法對于風化程度較高的持力層，如全風化巖、強風化巖及殘積土等，要準確判斷樁底膠結情況難度很大，也容易引起爭議及誤判。而孔內攝像技術可直觀、清晰的分辨出樁身的缺陷位置、形式及程度，并可定量量測缺陷的尺寸大小，一定程度上彌補了低應變法及鉆芯法的技術缺陷。

3.2 聲波透射法、鉆芯法與孔內攝像法綜合應用實例

廣東省佛山市某工程項目，建筑總層數為23層，基礎形式采用鉆孔灌注樁，設計樁端持力層為中風化泥質粉砂巖。

該工程檢測方案確定采用聲波透射法及低應變法對樁身完整性進行普查，對問題樁及有疑問的樁通過鉆芯法驗證。

其中202號樁（樁徑1000mm）采用聲波透射法檢測時發現（檢測信號如圖6所示），樁身下部存在嚴重缺陷，部分剖面連續多個測點聲速、波幅明顯偏低，波形畸變嚴重：

圖6　202號樁聲波透射法實測波列圖

通過分析聲波透射法信號可知，該樁下部存在嚴重缺陷，AB及BC檢測剖面出現連續多個測點聲速、波幅明顯偏低，波形畸變嚴重的情況。

對該樁鉆芯一孔進行驗證，芯樣照片如圖7。

圖7　202號樁鉆芯法芯樣照片

鉆芯法顯示，202號樁樁身混凝土質量較好，樁身上、中、下部均未發現明顯質量缺陷，但樁底與持力層膠結較差，樁底有20cm左右沉渣（泥質），此結果與聲波透射法判定樁身下部存下缺陷的結果存在出入。

為獲取更直觀的驗證資料，采用孔內攝像法對202號樁進行檢測，檢測圖像如圖8。

通過孔內攝像圖像，202號樁樁身未發現任何缺陷，但可清晰辨識樁底存在較厚沉渣，并能準確量測出樁底沉渣的厚度約為25cm，與鉆芯法檢測結果基本一致。

綜上分析，202號樁聲波透射法與鉆芯法在樁身完整性的判定結果并不一致；而鉆芯法與孔內攝像法檢測結果基本一致。

圖8　202#樁孔內攝像照片（截選樁底部位）

3.3 鉆芯法與孔內攝像法綜合應用實例

本工程為廣東省珠海市某工程項目，建筑總層數為26層，基礎形式采用旋挖灌注樁，基樁類型為端承摩擦樁，樁徑1000～1200mm，樁身混凝土強度設計等級為C35，單樁承載力特征值為3600～6200kN，設計樁端持力層為中風化花崗巖。

其中66號樁，樁徑1000mm，樁長約56.00m，采用鉆芯法對其樁身完整性進行檢測，芯樣照片如圖9。

圖9　66號樁鉆芯法芯樣照片

從芯樣照片判斷，該樁樁身混凝土膠結情況好，無明顯表觀缺陷，按規范可初步判定其樁身完整性為I類。

因之前對該工程基樁檢測中發現，多根受檢樁樁身存在水平裂縫，安全起見，鉆孔取芯后對該樁也進行孔內攝像法檢測，檢測圖像如圖10（因篇幅關系，僅截選缺陷部位圖像）。

圖10　66號鉆孔電視孔內攝像照片（截選水平裂縫部位）

通過孔內攝像檢測發現：66號樁樁身在6.10m、12.20m、18.20m及31.80m四處出現水平整合型裂縫，裂縫貫通整個樁身橫截面，寬度約2～3mm，裂縫無充填，應視為樁身嚴重質量缺陷，按建筑地基基礎檢測規范》（DBJ 15-60-2008），樁身完整性應判為III類。反觀鉆芯法的評判，若僅憑肉眼觀察，很難從眾多芯樣斷口中識別出樁身結構裂縫，容易出現漏判及誤判情況，而借助孔內攝像技術可以有效解決這一難題，彌補了鉆芯法的不足。

4　結論

⑴采用孔內攝像技術對灌注樁的成樁質量進行檢測，可有效彌補低應變法、聲波透射法及鉆芯法檢測的一些技術缺陷，給檢測人員提供了更加直觀、準確、量化的檢測數據，使之對基樁的成樁質量作出更準確的判斷，降低了基樁檢測過程出現漏判及誤判的概率，減少工程的質量安全隱患。

⑵在基樁檢測過程中，對成樁質量有疑問的灌注樁，應合理選擇低應變、聲波透射法、鉆芯法及孔內攝像法中的二種或多種檢測方法，結合不同檢測方法的優勢，對成樁質量進行全面檢測，才能夠綜合評價，避免輕判和誤判造成更大的工程質量問題。

［1］NGUYEN VANLOC（阮文祿）.后注漿鉆孔灌注樁的承載力研究［D］.吉林大學，2014.

［2］CECS 253-2009，基樁孔內攝像檢測技術規程［S］.中國計劃出版社，2009.

［3］廣東省建設廳.DJB15-60-2008，建筑地基基礎檢測規范［S］.中國建筑工業出版社，2008.