孔內(nèi)攝像法在PHC樁樁身質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用

曹佳寅

（上海永固檢測(cè)技術(shù)有限公司，上海 201705）

0 前言

在建筑勘探工程建設(shè)過程中，孔內(nèi)攝像法的應(yīng)用較多，目前儼然成為重要的檢測(cè)手段。本文桃浦中央綠地二期項(xiàng)目的場(chǎng)地地基情況較為復(fù)雜，地下兩層單樁最大抗拔荷載可達(dá)到17660kN，其中基礎(chǔ)埋深標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域?yàn)?m，為有效對(duì)PHC樁樁身質(zhì)量檢測(cè)，確保工程樁基基礎(chǔ)施工質(zhì)量過關(guān)，采取孔內(nèi)攝像法對(duì)AS3樁進(jìn)行缺陷檢測(cè)，明確缺陷區(qū)域范圍以及大小等，為施工人員提供準(zhǔn)確判斷，采取有效的施工對(duì)策。

1 孔內(nèi)攝像法

孔內(nèi)攝像法為樁身質(zhì)量檢測(cè)方法之一，在20世紀(jì)80年代應(yīng)用到建筑勘探工程中，該技術(shù)方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，如圖1所示，主要由攝像系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、顯示電腦以及連接電纜等配套設(shè)施組成。

圖1 孔內(nèi)攝法檢測(cè)

（1）攝像系統(tǒng)為核心部分，涵蓋探頭、LED照明等部分，通過安裝攝像探頭，可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)信號(hào)的進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，方便進(jìn)行電信號(hào)的傳輸，同時(shí)達(dá)到樁孔內(nèi)檢測(cè)的目的。

（2）定位系統(tǒng)則依靠數(shù)字定位技術(shù)，利用其定位裝置可以獲取相應(yīng)數(shù)字影響，進(jìn)而顯示目標(biāo)物體的方位坐標(biāo)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)檢測(cè)。

（3）顯示電腦用于顯示各類影像，能對(duì)一些數(shù)據(jù)信息等進(jìn)行存儲(chǔ)，具有一定的先進(jìn)性。

（4）連接電纜則用于數(shù)據(jù)與電源連接[1]。

PHC管樁樁身孔內(nèi)攝像檢測(cè)時(shí)，將預(yù)制內(nèi)腔中的豎向孔作為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)觀察通道，再利用孔內(nèi)攝像裝置以及配套設(shè)施等對(duì)其內(nèi)部缺陷進(jìn)行拍攝，呈現(xiàn)的數(shù)字信息傳遞到顯示器后，方便施工人員直觀觀察，從而判斷樁身彎曲、裂縫等缺陷情況，還能記錄整個(gè)拍攝過程，方便后期人員逐幀進(jìn)行觀察與分析，進(jìn)一步判斷樁身完整性、缺陷位置等，更有利于后期進(jìn)行修補(bǔ)與處理，順利完成管樁施工任務(wù)。

2 工程概況

桃浦中央綠地工程項(xiàng)目，根據(jù)勘察結(jié)果得知場(chǎng)地地質(zhì)條件，如表1所示，其地下室及連通道為該項(xiàng)目主要構(gòu)筑物，整體工程建筑占地面積為4.791萬m2。工程采用管樁基礎(chǔ)，為順利推進(jìn)施工，要求提前做好基樁及圍護(hù)體系質(zhì)量檢測(cè)，主要采取低應(yīng)變檢測(cè)、靜載荷試驗(yàn)檢測(cè)等檢測(cè)技術(shù)措施。然而，在實(shí)際進(jìn)行檢測(cè)過程中，由于場(chǎng)地復(fù)雜，單樁最大抗拔荷載為17660kN，故而檢測(cè)難度增加，為驗(yàn)證低應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果，后續(xù)又應(yīng)用孔內(nèi)攝像檢測(cè)技術(shù)方法。

表1 樁周土極限摩阻力和樁端土極限端阻力參數(shù)

3 檢測(cè)結(jié)果分析

3.1 常規(guī)方法檢測(cè)結(jié)果

3.1.1 試樁的靜載荷試驗(yàn)

（1）前期試樁的靜載荷試驗(yàn)。本工程樁基工況較為單一，埋深標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域?yàn)?m，局部區(qū)域11m，單樁最大抗拔荷載為17660kN。結(jié)合實(shí)際情況與設(shè)計(jì)單位要求抓緊進(jìn)行檢測(cè)。在前期試樁靜載荷試驗(yàn)時(shí)，設(shè)計(jì)單位要求預(yù)先采取鉆孔灌注樁工藝開展施工，樁直徑為700mm，樁長(zhǎng)50m，樁身強(qiáng)度C35，進(jìn)入試驗(yàn)后，設(shè)計(jì)其極限承載力為2600kN。

針對(duì)試樁進(jìn)行試驗(yàn)后，其靜載荷試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果與設(shè)計(jì)其極限承載力2600kN符合，所以，前期試樁靜載荷試驗(yàn)可以確定其極限荷載，能夠滿足實(shí)際工程項(xiàng)目樁基設(shè)計(jì)要求。

（2）后期試樁靜載荷試驗(yàn)。由于預(yù)期設(shè)計(jì)的鉆孔灌注樁工藝應(yīng)用成本過高，為節(jié)省項(xiàng)目成本，設(shè)計(jì)單位對(duì)其工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行變更，將φ700mm鉆孔灌注樁樁徑改為φ500mm的高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁，與此同時(shí)，將抗拔樁φ600mm鉆孔灌注樁樁徑改為邊長(zhǎng)為400mm的先張法預(yù)應(yīng)力混凝土實(shí)心方樁，在試樁進(jìn)場(chǎng)時(shí)進(jìn)行后期試樁靜載荷試驗(yàn)[2]。

在逐次進(jìn)行試樁檢測(cè)過程中，其加載荷載值在不斷變化，第五根試樁SZ4試驗(yàn)開始后，靜載荷試驗(yàn)加載至第九級(jí)荷載值，第120min時(shí)，出現(xiàn)沉降量超過標(biāo)準(zhǔn)限值的現(xiàn)象，難以滿足其沉降量穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)，不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的荷載值。

3.1.2 低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法

為更進(jìn)一步分析靜載檢測(cè)的結(jié)果，結(jié)合工況，決定再采取低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)。具體采用LPT-E樁基動(dòng)測(cè)儀，配置傳感器設(shè)備，工人手持手錘對(duì)樁體進(jìn)行敲擊，傳感器會(huì)接收到反射波，傳送給樁基動(dòng)測(cè)系統(tǒng)，最后輸出結(jié)果，具體的檢測(cè)流程如圖2所示。

圖2 樁基低應(yīng)變動(dòng)測(cè)試驗(yàn)流程

該檢測(cè)主要使用該設(shè)備對(duì)設(shè)計(jì)變更后的φ500mm高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁AS3#（PHC500AB（100）-6，15，15）樁進(jìn)行樁身檢測(cè)。對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行處理和判斷，將檢測(cè)數(shù)據(jù)輸入，結(jié)果如圖3所示。

圖3 AS3樁身完整性檢測(cè)

由圖3可知，該樁在深度12.55m左右有明顯的缺陷波反射，不符合要求，為驗(yàn)證樁身缺陷程度，決定采取孔內(nèi)攝像這種新的技術(shù)檢測(cè)方法，進(jìn)而對(duì)樁身缺陷位置、程度大小等進(jìn)行驗(yàn)證分析。

3.2 孔內(nèi)攝像法檢測(cè)結(jié)果

本項(xiàng)目樁身檢測(cè)采用RSM-DCT（D）鉆孔電視成像儀，其檢測(cè)系統(tǒng)示意圖如圖4所示，攝像頭、滑輪、連接電纜與顯示設(shè)備等為其中的基礎(chǔ)組成部分。具體在實(shí)際檢測(cè)過程中，由于PHC管樁中間存在鏤空空洞，可直接將其設(shè)備檢測(cè)探頭放入其中，操作十分方便[4]。

圖4 檢測(cè)系統(tǒng)

根據(jù)該檢測(cè)技術(shù)手段呈現(xiàn)結(jié)果可知，如圖5所示，基樁AS3#（PHC500AB（100）-6，15，15）在12.55m左右位置處確實(shí)存在明顯缺陷，與低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法檢測(cè)結(jié)論相印證，進(jìn)一步明確具體缺陷位置等，最終將檢測(cè)報(bào)告進(jìn)行上報(bào)。

圖5 缺陷圖像

經(jīng)過分析，因?yàn)闄z測(cè)出的缺陷位置處于基坑開挖面，所以不屬于設(shè)計(jì)要求有效樁長(zhǎng)部分，故確定在基坑開挖后再次采用高應(yīng)變法對(duì)其轉(zhuǎn)身完整性進(jìn)行驗(yàn)證。

最后經(jīng)過在現(xiàn)場(chǎng)采集了檢測(cè)數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)分析用實(shí)測(cè)曲線擬合法分析后，驗(yàn)證其完整性和承載力均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.3 討論

低應(yīng)變法在樁身檢測(cè)中具有一定的局限性，有關(guān)規(guī)定對(duì)低應(yīng)變檢測(cè)作出說明，如果樁身存在裂隙等，其預(yù)制樁檢測(cè)時(shí)，可以再采用高應(yīng)變法加以驗(yàn)證，而管樁檢測(cè)則可以采取孔內(nèi)攝像法進(jìn)行再次驗(yàn)證，以免出現(xiàn)誤判以及漏判的情況[5]。

然而，在低應(yīng)變檢測(cè)評(píng)定過程中，被評(píng)定為樁身完整的情況下，并沒有對(duì)樁身做擴(kuò)大檢查的相關(guān)要求。而本工程在試驗(yàn)樁檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)其檢測(cè)結(jié)果異常，樁身10m左右存在缺陷，后面經(jīng)過孔內(nèi)攝像法證實(shí)確定在12.55m左右存在缺陷。由此說明，雖然靜載荷試驗(yàn)可以確定樁身承載能力的大小，但是對(duì)樁身缺陷類型以及位置還是難以明確，而且還可能存在誤判的現(xiàn)象，難以被發(fā)現(xiàn)就匆忙施工，不利于后續(xù)施工補(bǔ)救，埋下一定的安全隱患。

為此，有關(guān)單位可以選擇后續(xù)繼續(xù)應(yīng)用孔內(nèi)攝像技術(shù)，該技術(shù)具有定位準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，深度精度可以達(dá)到0.1mm，精度達(dá)到0.1°，便于直接觀察PHC管樁孔內(nèi)缺陷情況，為有效的檢測(cè)驗(yàn)證手段之一。

4 結(jié)論

PHC樁樁身質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，要求施工單位選擇適當(dāng)?shù)臋z測(cè)方法，然而，檢測(cè)方法多種多樣，特具特點(diǎn)與應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。作為常見樁身質(zhì)量檢測(cè)方法之一，孔內(nèi)攝像法的應(yīng)用深受重視。在本文項(xiàng)目樁身質(zhì)量檢測(cè)環(huán)節(jié)，施工單位選擇采取該技術(shù)方法進(jìn)行檢測(cè)，通過使用RSM-DCT（D）鉆孔電視成像儀對(duì)PHC管樁AS3樁身進(jìn)行孔內(nèi)攝像檢測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部12.55m處存在較大缺陷，進(jìn)一步明確低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法的檢測(cè)結(jié)果，更為精準(zhǔn)可靠，所以，孔內(nèi)攝像法值得在樁身檢測(cè)中加以推廣應(yīng)用，確保其檢測(cè)指標(biāo)符合基本設(shè)計(jì)要求。