鉆孔電視成像對完整性存在缺陷的樁輔助判斷實例分析

劉冬冬 （安徽省地質實驗研究所，安徽 合肥 230041）

0 引言

近年來，隨著城市不斷發展，各類建筑地基使用樁基礎的情況已十分普遍。由于現場場地地層、地下水情況、施工條件復雜多變、各種類型樁基礎施工工藝多樣等因素影響[3-6]，工程現場遇到的問題也很多。如何能快速判斷樁身有無缺陷，缺陷對于樁的承載力有無影響是經常面對且需要解決的問題。低應變檢測樁身完整性已得到廣泛認可，但該方法依據一維桿理論，存在的局限性較大，誤判的情況也很多。現行基樁檢測規范推薦使用兩種及以上檢測方法對樁身完整性進行判斷，以提高準確性，所以檢測人員應該選用合適和多樣的檢測手段綜合判斷樁身完整性。

1 鉆孔電視成像基本原理

基樁完整性是成樁質量的最基本參數，其直接關系到基樁的承載力和最終沉降量。對于完整性檢測的方法很多，常用的有低應變反射波法、高應變法、聲波透射法、鉆芯法等。除低應變法外，其他檢測方法受樁型、現場條件等約束比較大，聲波透射法檢測前還需預埋聲測管。低應變法目前適用性較廣，但檢測人員的技術水平、淺部缺陷干擾、樁身直徑等因素制約，同樣需要通過其他合適方法共同比對和驗證。

鉆孔電視成像原先一直作為勘察人員現場鉆孔后編制土層柱狀圖常用的方法，技術手段已很成熟，直觀的檢測結果在業界得到認可。近些年該方法也常使用于基樁檢測中，取得了良好的效果。鉆孔電視成像檢測基本原理是在孔內下放或者上拉360°全角度攝像頭，實時記錄并展開探頭有效圖像范圍內的圖像，利用相關軟件對圖像進行拼接和展開處理，形成三維柱狀圖和平面展開圖，并對三維柱狀圖和平面展開圖進行缺陷描述和標注。本文介紹兩個使用鉆孔電視成像進行預應力混凝土管樁完整性檢測的實例，說明該方法的實用性。

2 合肥市某成品庫房和熱端生產廠房

2.1 工程概況

某工程由一棟203 成品庫房和一棟201 熱端生產廠房組成，地址位于合肥市高新區萬羅山路與奎河路交口的東南角，該工程由某公司設計，其中203 成品庫房為3層混凝土框架結構，201熱端生產廠房為4 層鋼框架結構[7-8]，總高度30.80m，基礎形式為樁基礎，樁型為預應力混凝土管樁（PHC500AB100-21），工程樁108 根，樁端進入第③-2粘土層不小于1m，單樁豎向抗壓承載力特征值1700kN。

2.2 工程地質概況及設計參數

該工程場地土層分布和描述如下：①雜填土，褐色、黃褐色等，濕，松散或軟塑～可塑狀態；②粘土（粉質粘土），層厚0.50～1.60m，灰黃色，可塑狀態濕，稍有光澤，干強度中等，韌性中等；③1層粘土，層厚1.50～3.50m，黃色、褐黃色，硬塑狀態，稍濕，有光澤，干強度高，韌性高；③2層粘土，層厚18.60～23.30m，褐黃色，硬塑～堅硬狀態，稍濕，有光澤，干強度高，韌性高；④1層全風化泥質砂巖，層厚4.80～5.60m，棕褐色、灰黃色，很濕～飽和，密實狀態，膠結程度較差，無光澤反應，干強度低，無韌性；④2層強風化泥質砂巖，層厚3.50～6.20m，棕紅色，稍濕，密實狀態，表部已風化成壤及砂，混有鈣質結核等，裂隙發育，極破碎；④3層中風化泥質砂巖，該層未揭穿，棕紅色，堅硬（密實）狀態，含云母、黑色礦物等，混有鈣質結核。結構部分破壞，沿節理面[9]有次生礦物，基本呈塊狀構造，巖體較完整，厚～中厚層狀，極軟巖巖體基本質量等級[10]為Ⅴ類。

2.3 低應變反射波法檢測

檢測單位對全部108 根工程樁進行了低應變反射波法檢測[11]，其中17#、49#、56#、87#共4 根樁均在3m 左右有明顯缺陷反射。現以87#樁為例，通過查閱施工資料，該樁有效長度是14.3m，最上一節樁樁長6m，截樁長度3m，缺陷位置與樁接頭位置基本一致。低應變檢測曲線見圖1。

圖1 低應變樁身完整性檢測曲線

2.4 鉆孔電視成像法檢測

管樁接頭問題對樁身承載力特別是抗拔承載力影響較大，同時影響樁的水平承載力，如果接頭存在錯位則影響抗壓承載力。考慮到本工程為庫房和生產廠房，設計的抗壓承載力不大，抗拔和水平承載力沒有要求，工程條件相對簡單。前期現場進行了單樁豎向抗壓靜載試驗法檢測[11]，樁頂最大沉降量均在10mm以內。經過現場會議討論后決定對低應變檢測中有明顯缺陷反射的4 根工程樁進行鉆孔電視成像法檢測，以確定接頭處是否存在錯位的情況。

同樣以87#樁為例，鉆孔電視成像法檢測發現在樁頂下2.9m 處左右存在明顯裂隙，該樁2～4m 處圖像及標注結果和卷芯處理后的圖片分別見圖2 和圖3。

圖2 成像法檢測2～4m處展開圖

圖3 成像法檢測2～4m處卷芯效果圖

2.5 結果與處理

通過鉆孔電視成像法檢測得出的圖像和卷芯處理后的立體圖可以看出管樁接頭處存在明顯裂隙，完整性較差，但接頭處無明顯錯位，不影響抗壓承載力的發揮。設計單位根據檢測判斷的缺陷位置，增長了樁芯鋼筋籠長度，對于87#樁由原設計2m 長增加至6m 長。其余有缺陷的樁均進行相應處理。

3 池州市某小區住宅樓

3.1 工程概況

某小區14#～23#樓位于池州市經濟技術開發區，占地面積約29.3hm2，分多期開發，該工程由銅陵市建筑設計研究院設計，設計樓高18 層，無地下室，框架結構[8]，基礎設計為預應力混凝土管樁，設計樁型PHC500(125)，樁長18.0m，樁端持力層為場地第⑤-2層由卵石、圓礫混中粗砂組成。

該工程場地土層分布和描述如下[13]：①素填土，棕黃～棕紅色，濕，松散，主要成分為含礫砂、碎石粘性土，局部有少量混凝土碎塊、塊石、建筑垃圾等；②粉質粘土，灰褐～灰黑色，呈可塑狀，中等偏高壓縮性，含少量鐵錳結核；③淤泥質粘土夾粉細砂，青灰～灰綠色，軟塑狀，局部流塑狀，高壓縮性，含有機質，泥炭及腐殖質；④淤泥質粉質粘土，青灰～灰黑色，軟塑～可塑狀，高壓縮性，含少量有機質和腐殖質；⑤-1粉質粘土，灰～灰褐色，呈硬可塑狀，偏低壓縮性；⑤-2卵石、圓礫混中粗砂，灰褐～灰黑色，濕，稍密～中密狀，卵礫石含量從上而下漸次增加，粒徑漸次增大，呈次棱～次圓狀，卵、礫石含量在60%～80%之間，充填物為中粗砂；⑥角礫巖[14]，雜色，櫛殼狀結構、塊狀構造，角礫巖成分為灰巖、白云質灰巖和燧石，膠結物為鐵質細砂，屬接觸式膠結，為陸相碎屑沉積形成，巖石上段風化，巖芯呈塊狀，往下風化程度漸弱，裂隙不發育，巖芯呈柱狀，屬較軟巖石[15]。

3.2 低應變法檢測情況

受建設單位委托，檢測單位對該小區14#樓全部預應力混凝土管樁進行了低應變法檢測。檢測結果顯示近半成預應力混凝土管樁接樁處存在明顯缺陷反射。根據建設單位意見并依據規范要求[11]，檢測單位決定采用鉆孔電視成像儀對其樁身質量進行進一步評估。

3.3 鉆孔電視成像檢測情況

本次共對低應變曲線存在明顯缺陷反射的預應力混凝土管樁進行了管壁內側鉆孔電視成像檢測，多數管樁內壁無明顯缺陷，但有部分樁存在接樁部位裂縫，嚴重的出現混凝土碎裂的情況。以較嚴重的28#和58#樁為例進行說明。

28#樁低應變曲線反映在5.59m 左右存在明顯缺陷反射，鉆孔電視成像發現5.70～6.00m 混凝土開裂，部分呈破碎狀。詳見圖4-圖7。

圖4 28#樁低應變曲線

圖5 28#樁鉆孔電視成像（5.40～6.00m）

圖6 28#樁鉆孔電視3D成像一（5.40～6.00m）

圖7 28#樁鉆孔電視3D成像二（5.40～6.00m）

58#樁低應變曲線反映在2.60m 左右存在明顯缺陷反射，鉆孔電視成像發現1.90～2.10m 混凝土存在明顯橫向裂縫。詳見圖8和圖9。

圖8 58#樁低應變曲線

圖9 58#樁鉆孔電視成像（1.90～2.10m）

3.4 處理意見

對所有低應變曲線上反映的在接樁處存在明顯缺陷反射的預應力混凝土管樁進行填芯，填芯材料為比基礎承臺高一等級的C35 混凝土，填芯深度從樁頂到接樁位置往下2m處。

4 結論

預應力混凝土管樁廣泛使用在很多工程的地基基礎上，管樁接頭問題也時有存在，以上兩個案例通過使用鉆孔電視成像儀進行樁身完整性輔助檢測，快速準確的對缺陷位置和程度進行判斷，其判定缺陷的位置與低應變檢測重合性較好，很好地解決了工程現場預應力混凝土管樁基樁完整性檢測和判斷時遇到的問題。

本文介紹的是使用鉆孔電視成像對預應力混凝土管樁缺陷位置進行判斷的實例，如果地基基礎設計為機械鉆孔混凝土灌注樁，對于樁身完整性判斷時使用鉆芯法檢測[11]也很普遍同樣可以在鉆芯孔內進行鉆孔電視成像法檢測[12]，提供鉆芯孔周圍缺陷分布情況，結合混凝土芯樣綜合判斷，使結果更準確。

通過以上兩個案例，可以看出使用鉆孔電視成像檢測對樁身完整性較差的樁進行輔助檢測是解決此問題的好辦法，其原理簡單、結果直觀、數據準確，可以為檢測人員解決同類問題提供很好的解決方案。