孔內攝像法質量檢測技術與應用

羅劍

（深圳市港嘉工程檢測有限公司）

0 引言

灌注樁是一種就位成孔，灌注混凝土或鋼筋混凝土而制成的樁。由于具有施工時無振動、無擠土、噪音小等優點，宜在城市建筑物密集地區使用，因而得到較為廣泛的應用。但灌注樁的施工環境惡劣，在施工過程中受到諸多因素的影響。為控制其施工質量，必須加強對灌注樁施工質量的檢測的應用研究具有現實意義。灌注樁質量檢測方法包括低應變法、鉆芯法、聲波透射法、孔內攝像法等，孔內攝像法可直觀、清晰地反映出缺陷的位置、程度和形式，彌補了低應變法、鉆芯法等傳統檢測方法的不足[4]。

1 孔內攝像法

1.1 檢測原理

孔內攝像法是指沿空心樁或鉆有豎向孔的灌注樁的孔道，采用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。孔內攝像系統的基本原理是在井下設備中采用了一種特殊的反射棱鏡成像的CCD光學耦合器件將孔內孔壁圖像以360°全方位連續顯現出來，利用計算機來控制圖像的采集和圖像的處理，實現模-數之間的轉換。圖像處理系統自動地對孔壁圖像進行采集、展開、拼接、記錄并保存在計算機硬盤上，再呈二維或三維的形式展示出來，即把從錐面反射鏡拍攝下來的環狀圖像轉換為孔壁展開圖或柱面圖。檢測原理見圖1。

圖1

1.2 檢測儀器

孔內攝像系統包括孔內攝像頭、信號采集儀、深度測量裝置、連接線纜、圖像分析軟件，并宜配置扶正器[2]。目前國內普遍使用的孔內攝像檢測儀主要是4D超高清全智能孔內電視（GD3Q-GA型），系統集成度高，內存大，采用一體機結構設計，速度快，效率高，軟件功能齊全，但儀器的穩定性有待提高。儀器設備見圖2。

圖2 儀器設備實物圖

2 工程實例分析

2.1 實例1

廣東省深圳市福田區某地鐵項目建筑樁基設計等級為甲級，工程樁采用鉆（沖）孔灌注樁，樁端位于中等或微風化花崗巖層，入巖深度大于3m，均為嵌巖樁。樁徑1200～1500mm，設計有效樁長大于20m，樁身混凝土強度等級為水下C35P12，單樁豎向承載力特征值為5000～10000kN。

依據深圳市地方標準《深圳市建筑基樁檢測規程》（SJG 09-2020），先采用低應變法檢測樁身完整性，對有疑問的樁采取鉆芯法和孔內攝像法進行驗證。

2.1.1 低應變法檢測結果

對XNZJ2a-4號樁低應變法檢測結果分析發現：實測信號樁底有同向反射信號，結合場地工程地質條件、樁型、施工工藝、檢測經驗等因素綜合判定[3]樁身完整性類別為Ⅲ類。實測信號見圖3。

圖3 XNZJ2a-4號樁低應變法實測信號

2.1.2 鉆芯法檢測結果

為驗證低應變法檢測樁身完整性結果，確定樁底沉渣厚度和鑒別樁端持力層巖土性狀，對XNZJ2a-4號樁進行鉆芯法檢測驗證，共鉆1孔，鉆取芯樣照片見圖4。

圖4 XNZJ2a-4號樁芯樣照片

鉆芯法結果顯示，混凝土芯樣連續、完整、膠結好，表面光滑、骨料分布均勻、呈長柱狀、斷口吻合，樁端持力層達到中等風化花崗巖，由于鉆機鉆進過程中高壓水沖洗，鉆芯法檢測無法判定樁底沉渣情況。按照《深圳市建筑基樁檢測規程》（SJG 09-2020）判定樁身完整性為Ⅰ類。

2.1.3 孔內攝像法檢測結果

為了進一步查明樁底與持力層的接觸情況，利用鉆芯孔對該樁進行孔內攝像法檢測，孔內照片見圖5（僅截取34.4～34.9m）。

從圖5可清晰地發現樁底持力層存在破碎的情況，樁底與持力層接觸的位置有30mm沉渣。

圖5 XNZJ2a-4號樁樁底孔內攝像照片

2.1.4 小結

由此可見，低應變法能有效辨識灌注樁樁底存在軟弱，但無法確定是樁身質量缺陷還是樁底持力層破碎；鉆芯法對于破碎的中等風化花崗巖，要準確判定樁底與持力層的接觸情況難度很大，容易引起誤判；而孔內攝像法可直觀、清晰地反映出缺陷的位置、程度和形式，準確測量樁底沉渣厚度，精準鑒別樁底持力層巖土性狀，彌補了低應變法、鉆芯法等傳統檢測方法的不足。

2.2 實例2

廣東省深圳市羅湖區的房建項目建筑樁基設計等級為甲級，基礎采用大直徑灌注樁基礎，有效樁長不小于6m，持力層為微風化凝灰質砂巖，樁身混凝土強度等級為C45。

2.2.1 低應變法檢測結果

ZH54號樁距樁頂約1.52m存在輕微缺陷，嵌巖樁樁底無反射信號，樁身完整性判定為Ⅲ類。實測信號如圖6。

圖6 ZH54號樁低應變法實測信號

2.2.2 鉆芯法檢測結果

混凝土芯樣連續、完整、膠結好，表面光滑、骨料分布均勻、呈長柱狀、斷口吻合，樁端持力層達到微風化凝灰質砂巖，樁身完整性判定為Ⅰ類。芯樣照片見圖7。

圖7 ZH54號樁芯樣照片

2.2.3 孔內攝像法檢測結果

孔內攝像照片顯示距樁頂2.55m和10.78m存在兩條不同程度的水平裂縫，樁底有70mm沉渣。孔內攝像法照片見圖8。

圖8 ZH54號樁樁底孔內攝像照片

2.2.4 小結

該實例表明，低應變法缺陷位置的判定存在一定誤差，相差約1m，且低應變法無法檢測出第二個10.78m處相對更嚴重的缺陷。而且，鉆芯法無法檢測出水平裂縫，由于鉆機鉆進過程中高壓水沖洗，鉆芯法檢測也無法判定樁底沉渣情況。

2.3 實例3

廣東省深圳市坪山區的房建項目建筑樁基設計等級為甲級，采用旋挖方式成孔，樁長不小于6m，持力層為微風化石灰巖，入巖深度不小于0.5m，樁身混凝土強度等級為C35。

2.3.1 低應變法檢測結果

6號樁樁身無缺陷反射波，但嵌巖樁樁底出現正向反射信號，樁身完整性判為Ⅲ類。實測信號見圖9。

圖9 6號樁低應變法實測信號

2.3.2 鉆芯法檢測結果

混凝土芯樣連續、完整、膠結好，表面光滑、骨料分布均勻、呈長柱狀、斷口吻合，距樁底2m范圍內持力層軟弱，不滿足設計要求，樁身完整性判定為Ⅳ類。芯樣照片如圖10。

圖10 6號樁芯樣照片

2.3.3 孔內攝像法檢測結果

孔內攝像照片顯示樁底存在軟弱情況，甚至形成空洞。孔內攝像法照片如圖11。

圖11 6號樁樁底孔內攝像照片

2.3.4 小結

該實例表明，低應變法進行普查的初步結果確定樁底存在軟弱情況，但無法明確是樁身缺陷還是持力層軟弱；鉆芯雖然可以明確樁底持力層軟弱，但不夠直觀，不足以讓人信服；孔內攝像法結果更加直觀，得到業主、監理、施工方的一致認可。

3 結語

⑴孔內攝像法可直觀、清晰地反映出缺陷的位置、程度和形式，準確測量樁底沉渣厚度，精準鑒別樁底持力層巖土性狀，彌補了低應變法、鉆芯法等傳統檢測方法的不足[4]。

⑵在基樁檢測過程中，對有疑問或問題的樁應采用低應變法、鉆芯法或聲波透射法、孔內攝像法幾種不同的檢測方法綜合分析，以免出現漏判或誤判，從而降低工程質量隱患。

⑶孔內攝像法作為灌注樁質量檢測中一種較為準確、直觀的檢測方法，在建設工程領域的應用還不夠普及，這主要是市場因素影響。質量監督管理部門可在施工質量驗收體系當中加入該檢測方法，并且制定出相應規范，以促進其廣泛應用。