孔內(nèi)攝像技術(shù)在灌注樁成樁質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用研究

張平安（廣東省建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司）

孔內(nèi)攝像技術(shù)在灌注樁成樁質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用研究

張平安
（廣東省建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司）

本文結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)孔內(nèi)攝像技術(shù)在灌注樁成樁質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用展開(kāi)討論分析，并通過(guò)與低應(yīng)變法、聲波透射法及鉆芯法等不同樁身完整性檢測(cè)方法的對(duì)比分析，驗(yàn)證了該技術(shù)具有直觀、精確、可定量分析等優(yōu)點(diǎn)。

孔內(nèi)攝像技術(shù)；灌注樁；成樁質(zhì)量檢測(cè)

1　引言

灌注樁因其機(jī)械化作業(yè)，施工簡(jiǎn)單，施工速度快，工藝成熟，安全可靠性較高，對(duì)周邊建筑物無(wú)較大影響，適用于各種地質(zhì)條件［1］，在現(xiàn)代工程的基礎(chǔ)施工中得到廣泛應(yīng)用，但由于該樁型施工工序多、質(zhì)量控制難度大、隱蔽性強(qiáng)，成樁過(guò)程中容易產(chǎn)生縮徑、塌孔、斷樁、沉渣等質(zhì)量缺陷，若這些缺陷在成樁后未被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，將對(duì)樁身質(zhì)量產(chǎn)生極大的危害，給工程質(zhì)量安全留下嚴(yán)重隱患。本文結(jié)合工程實(shí)例針對(duì)孔內(nèi)攝像技術(shù)在灌注樁成樁質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用展開(kāi)討論分析。

2　孔內(nèi)攝像檢測(cè)技術(shù)基本原理

基樁孔內(nèi)攝像技術(shù)方法是沿空心樁或鉆有豎向孔的灌注樁的孔道，采用孔內(nèi)攝像技術(shù)對(duì)孔壁進(jìn)行拍攝及觀察，識(shí)別樁身缺陷及其位置、形式、程度的檢測(cè)方法［2］。該技術(shù)利用高精度、高清晰度和高分辨率的孔內(nèi)攝像探頭對(duì)整根樁或樁身的局部進(jìn)行拍攝，攝取孔壁結(jié)構(gòu)圖像；攝像頭通過(guò)帶有刻度標(biāo)識(shí)的防水電纜與監(jiān)視器相連，孔壁圖像清晰顯示、儲(chǔ)存到地面上的監(jiān)視器中，可及時(shí)進(jìn)行圖像資料的分析、處理和儲(chǔ)存。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察及后期分析軟件的處理，可識(shí)別樁身的缺陷位置、形式及大小，據(jù)此分析樁身的完整性并能準(zhǔn)確定位缺陷位置。

3　基樁檢測(cè)實(shí)例分析

3.1 低應(yīng)變法、鉆芯法及孔內(nèi)攝像法綜合應(yīng)用實(shí)例

廣東省惠州市某工程項(xiàng)目，建筑總層數(shù)為23層，基礎(chǔ)形式采用旋挖灌注樁，工程總樁數(shù)78根，樁徑1000～1200mm，樁身混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)等級(jí)為C35，單樁承載力特征值為3760～5400kN，設(shè)計(jì)樁端持力層為中風(fēng)化流紋巖。

本工程實(shí)例根據(jù)廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)規(guī)范》DBJ 15-60-2008［3］先采用低應(yīng)變法檢測(cè)對(duì)樁身完整性進(jìn)行普查，對(duì)問(wèn)題樁通過(guò)鉆芯法和孔內(nèi)攝像法進(jìn)行驗(yàn)證。

在低應(yīng)變法檢測(cè)過(guò)程發(fā)現(xiàn)：46號(hào)樁，樁底軟弱，按規(guī)范可判定其樁身完整性為Ⅲ類(lèi)，檢測(cè)信號(hào)見(jiàn)圖1。

圖1　46號(hào)樁低應(yīng)變法檢測(cè)信號(hào)

為驗(yàn)證低應(yīng)變法檢測(cè)結(jié)果，并探明該樁樁身下部的缺陷類(lèi)型及程度，應(yīng)委托單位要求對(duì)46號(hào)樁采用鉆芯法檢測(cè)，共鉆2孔，鉆芯法芯樣照片如圖2～3。

圖2　46號(hào)樁之一孔鉆芯法芯樣照片

圖3　46號(hào)樁之二孔鉆芯法芯樣照片

鉆芯法結(jié)果顯示，46號(hào)樁底持力層為強(qiáng)風(fēng)化巖，持力層巖性不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，但樁底是否有沉渣僅憑芯樣照片無(wú)法判斷。

為進(jìn)一步查明樁底膠結(jié)情況，故利用2個(gè)鉆芯孔對(duì)該樁進(jìn)行了孔內(nèi)攝像法檢測(cè)，兩孔的孔內(nèi)攝像圖片如圖4及圖5（僅截取樁底部位的圖像）。

圖4　46號(hào)樁之一孔樁底部位孔內(nèi)攝像照片

圖5　46號(hào)樁之二孔樁底部位孔內(nèi)攝像照片

依據(jù)孔內(nèi)攝像檢測(cè)照片可清晰辨識(shí)出兩孔樁底均存在軟弱情況，其中之二孔樁底在鉆芯過(guò)程中被高壓水沖洗后形成空洞，明確了低應(yīng)變法樁底信號(hào)出現(xiàn)正向反射波的原因，也為鉆芯法檢測(cè)結(jié)果的評(píng)判提供了直觀、準(zhǔn)確的依據(jù)。

在該實(shí)例中，低應(yīng)變法有效辨識(shí)出灌注樁樁底軟弱，但無(wú)法明確是樁身質(zhì)量缺陷還是樁底持力層軟弱；鉆芯法對(duì)于風(fēng)化程度較高的持力層，如全風(fēng)化巖、強(qiáng)風(fēng)化巖及殘積土等，要準(zhǔn)確判斷樁底膠結(jié)情況難度很大，也容易引起爭(zhēng)議及誤判。而孔內(nèi)攝像技術(shù)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(cè)缺陷的尺寸大小，一定程度上彌補(bǔ)了低應(yīng)變法及鉆芯法的技術(shù)缺陷。

3.2 聲波透射法、鉆芯法與孔內(nèi)攝像法綜合應(yīng)用實(shí)例

廣東省佛山市某工程項(xiàng)目，建筑總層數(shù)為23層，基礎(chǔ)形式采用鉆孔灌注樁，設(shè)計(jì)樁端持力層為中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。

該工程檢測(cè)方案確定采用聲波透射法及低應(yīng)變法對(duì)樁身完整性進(jìn)行普查，對(duì)問(wèn)題樁及有疑問(wèn)的樁通過(guò)鉆芯法驗(yàn)證。

其中202號(hào)樁（樁徑1000mm）采用聲波透射法檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)（檢測(cè)信號(hào)如圖6所示），樁身下部存在嚴(yán)重缺陷，部分剖面連續(xù)多個(gè)測(cè)點(diǎn)聲速、波幅明顯偏低，波形畸變嚴(yán)重：

圖6　202號(hào)樁聲波透射法實(shí)測(cè)波列圖

通過(guò)分析聲波透射法信號(hào)可知，該樁下部存在嚴(yán)重缺陷，AB及BC檢測(cè)剖面出現(xiàn)連續(xù)多個(gè)測(cè)點(diǎn)聲速、波幅明顯偏低，波形畸變嚴(yán)重的情況。

對(duì)該樁鉆芯一孔進(jìn)行驗(yàn)證，芯樣照片如圖7。

圖7　202號(hào)樁鉆芯法芯樣照片

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

為獲取更直觀的驗(yàn)證資料，采用孔內(nèi)攝像法對(duì)202號(hào)樁進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)圖像如圖8。

通過(guò)孔內(nèi)攝像圖像，202號(hào)樁樁身未發(fā)現(xiàn)任何缺陷，但可清晰辨識(shí)樁底存在較厚沉渣，并能準(zhǔn)確量測(cè)出樁底沉渣的厚度約為25cm，與鉆芯法檢測(cè)結(jié)果基本一致。

綜上分析，202號(hào)樁聲波透射法與鉆芯法在樁身完整性的判定結(jié)果并不一致；而鉆芯法與孔內(nèi)攝像法檢測(cè)結(jié)果基本一致。

圖8　202#樁孔內(nèi)攝像照片（截選樁底部位）

3.3 鉆芯法與孔內(nèi)攝像法綜合應(yīng)用實(shí)例

本工程為廣東省珠海市某工程項(xiàng)目，建筑總層數(shù)為26層，基礎(chǔ)形式采用旋挖灌注樁，基樁類(lèi)型為端承摩擦樁，樁徑1000～1200mm，樁身混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)等級(jí)為C35，單樁承載力特征值為3600～6200kN，設(shè)計(jì)樁端持力層為中風(fēng)化花崗巖。

其中66號(hào)樁，樁徑1000mm，樁長(zhǎng)約56.00m，采用鉆芯法對(duì)其樁身完整性進(jìn)行檢測(cè)，芯樣照片如圖9。

圖9　66號(hào)樁鉆芯法芯樣照片

從芯樣照片判斷，該樁樁身混凝土膠結(jié)情況好，無(wú)明顯表觀缺陷，按規(guī)范可初步判定其樁身完整性為I類(lèi)。

因之前對(duì)該工程基樁檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，多根受檢樁樁身存在水平裂縫，安全起見(jiàn)，鉆孔取芯后對(duì)該樁也進(jìn)行孔內(nèi)攝像法檢測(cè)，檢測(cè)圖像如圖10（因篇幅關(guān)系，僅截選缺陷部位圖像）。

圖10　66號(hào)鉆孔電視孔內(nèi)攝像照片（截選水平裂縫部位）

通過(guò)孔內(nèi)攝像檢測(cè)發(fā)現(xiàn)：66號(hào)樁樁身在6.10m、12.20m、18.20m及31.80m四處出現(xiàn)水平整合型裂縫，裂縫貫通整個(gè)樁身橫截面，寬度約2～3mm，裂縫無(wú)充填，應(yīng)視為樁身嚴(yán)重質(zhì)量缺陷，按建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)規(guī)范》（DBJ 15-60-2008），樁身完整性應(yīng)判為III類(lèi)。反觀鉆芯法的評(píng)判，若僅憑肉眼觀察，很難從眾多芯樣斷口中識(shí)別出樁身結(jié)構(gòu)裂縫，容易出現(xiàn)漏判及誤判情況，而借助孔內(nèi)攝像技術(shù)可以有效解決這一難題，彌補(bǔ)了鉆芯法的不足。

4　結(jié)論

⑴采用孔內(nèi)攝像技術(shù)對(duì)灌注樁的成樁質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，可有效彌補(bǔ)低應(yīng)變法、聲波透射法及鉆芯法檢測(cè)的一些技術(shù)缺陷，給檢測(cè)人員提供了更加直觀、準(zhǔn)確、量化的檢測(cè)數(shù)據(jù)，使之對(duì)基樁的成樁質(zhì)量作出更準(zhǔn)確的判斷，降低了基樁檢測(cè)過(guò)程出現(xiàn)漏判及誤判的概率，減少工程的質(zhì)量安全隱患。

⑵在基樁檢測(cè)過(guò)程中，對(duì)成樁質(zhì)量有疑問(wèn)的灌注樁，應(yīng)合理選擇低應(yīng)變、聲波透射法、鉆芯法及孔內(nèi)攝像法中的二種或多種檢測(cè)方法，結(jié)合不同檢測(cè)方法的優(yōu)勢(shì)，對(duì)成樁質(zhì)量進(jìn)行全面檢測(cè)，才能夠綜合評(píng)價(jià)，避免輕判和誤判造成更大的工程質(zhì)量問(wèn)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(xué)，2014.

［2］CECS 253-2009，基樁孔內(nèi)攝像檢測(cè)技術(shù)規(guī)程［S］.中國(guó)計(jì)劃出版社，2009.

［3］廣東省建設(shè)廳.DJB15-60-2008，建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)規(guī)范［S］.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.