鉆芯法與孔內攝像法在基樁檢測中的綜合運用

翟芳情

廣東榮駿建設工程檢測股份有限公司 廣東 廣州 511400

1 引言

隨著國家、人民群眾對工程質量要求的提高，檢測在工程質量控制中是十分重要且必要的一環，它不僅有助于提高工程質量，確保施工過程中的安全性、可靠性和環境保護，同時也為及時發現和解決潛在的問題提供了數據依據。

樁基礎是建設工程中常見的基礎形式，被廣泛的應用在高層建筑、大型工業廠房、橋梁工程等建設項目中。樁基礎根據成樁方法可分為打入樁、灌注樁及靜壓樁三種，灌注樁是指通過鉆孔、沖孔、挖孔或沉入套管至設計標高后，灌注混凝土形成的樁，其施工質量受到很多制約因素的影響，容易產生離析、松散、沉渣、縮徑、夾泥、蜂窩、甚至斷樁等質量問題。樁身完整性是混凝土灌注樁質量的主要控制指標之一，但灌注樁是現場灌注混凝土成樁，施工工藝又較為復雜，影響灌注質量的因素較多，極易形成各種缺陷而影響樁身的完整性，從而進一步影響基樁承載力的發揮，因此，基樁的樁身完整性檢測就不可或缺了。目前樁身完整性的檢測方法有很多種，如：低應變法、高應變法、聲波透射法、鉆芯法、孔內攝像法，每一種檢測方法都有自己的優點，但同時也有自己的局限性，因此，選擇檢測方法時要綜合考慮樁身材料和結構類型、檢測目的、檢測科學性、準確性和可行性，以及預算和時間限制等因素。

鉆芯法：樁基檢測中的鉆芯法用于確定樁長（墻深）、樁（墻）底沉渣厚度，鑒別巖石地基性狀、樁（墻）持力層巖土性狀，并通過芯樣特征、芯樣試件抗壓強度判定混凝土灌注樁的施工質量的檢測方法。鉆芯法的優點是：不受場地限制，結果直觀可靠，可定量地判斷樁身混凝土質量、強度、樁底沉渣厚度、樁長、鑒別樁端持力層巖土性狀等優點；缺點是：抽樣時間長、檢測成本高，難以識別水平裂縫，鉆孔數量有限，反映的質量問題“以點帶面”，易出現缺陷漏判、誤判，有“一孔之見”之嫌。

孔內攝像法 ：利用灌注樁（墻）的鉆芯孔或管樁內腔，對孔壁進行攝影，判別樁（墻）身缺陷、確定樁（墻）底沉渣厚度、鑒別持力層巖土性狀的檢測方法。孔內攝像法的優點是：不受場地限制，現場操作簡便迅速，可直觀、精準的判別缺陷情況（范圍、大小、嚴重程度等）及位置，可清晰的識別水平裂縫、豎向裂縫，是鉆芯法的重要輔助檢測方法；缺點是：每孔只能檢測1～2次，對水的清澈度要求高。

聲波透射法 ：在預埋聲測管之間發射并接收聲波，通過實測聲波在混凝土介質中傳播的聲時、頻率和波幅衰減等聲學參數的相對變化，對混凝土灌注樁和地下連續墻墻體施工質量進行判定的檢測方法。聲波透射法的優點是：不受樁長、長徑比的限制，受現場條件影響很小，現場操作簡便迅速，檢測成本較低，檢測范圍覆蓋全樁長的各個橫截面、信息量十分豐富，測試結果準確性高等優點；缺點是：必須預先埋設聲測管，對樁端持力層情況無法進行檢測，對鋼筋籠以外部分的混凝土無法進行檢測。

低應變法：采用低能量瞬態或穩態方式在樁頂激振，實測樁頂部的速度時程曲線，或在實測樁頂部的速度時程曲線同時，實測樁頂部的力時程曲線。通過波動理論的時域分析或頻域分析，對樁身完整性進行判定的檢測方法。低應變法的優點是：不受場地限制、設備簡單、測試快速、檢測成本低，檢測效率高，適用于檢測數量大的基樁進行樁身完整性普查。缺點是：對多缺陷樁的判斷誤差較大，對缺陷大小、程度無法定量，對樁底沉渣厚度無法定量，檢測結果準確性不高，受地質條件影響，對檢測人員的經驗依賴性較高。

高應變法：在樁頂施加高能量沖擊荷載，實測被檢樁力和速度信號，運用波動理論反演評判被檢樁的軸向抗壓承載力和樁身完整性的檢測方法，同時也可用于選擇樁型和樁端持力層、監控沉樁過程的檢測方法。高應變法的優點是：可以在檢測基樁樁身完整性的同時反映基樁的單樁豎向抗壓承載力，缺點是：對場地條件和試驗條件要求比較高，需要大型起重設備配合，相比較于其它基樁完整性檢測方法，檢測效率較低，檢測成本較高，不適合大面積檢測。

每種檢測方法都各有所長，同時又可以相互補充，所以在工程應用中如何合理的運用各種檢測方法來綜合判定樁身質量，增強檢測結果的科學性、合理性、準確性、公正性，避免漏判、誤判就顯得十分重要了。

2 工程實例

1.工程概況

某樁基工程， 工程總樁數1 0 2 根， 采用Φ1200mm～Φ1500mm的沖擊成孔混凝土灌注樁，設計樁長為40.15m～46.00m，混凝土設計強度等級為C35，根據地勘報告，場地范圍內各土層分布為：粉質黏土、細砂、砂質粘性土、全風化花崗巖、土狀、碎裂狀強風化花崗巖、塊狀、短柱狀中風化花崗巖、柱狀、短柱狀微風化花崗巖。Φ1200mm的樁，設計單樁豎向抗壓承載力特征值為4000kN，每14根基樁共用1根連系梁；Φ1500mm的樁，設計單樁豎向抗壓承載力特征值為8000kN，每6根基樁共用1根連系梁。設計要求樁端持力層為微風化花崗巖，巖石單軸抗壓強度≥40MPa,沉渣厚度≤20mm。本工程中的0/右-14號樁，樁徑1200mm,施工樁長為45.72m，按規范要求預埋有3根聲測管。至鉆芯檢測時，樁身混凝土齡期為151天。

2.檢測情況

（1）鉆芯法檢測

經鉆芯法檢測，0/右-14樁第1孔，其芯樣情況如下：0.00m～45.83m混凝土芯樣連續、完整、膠結好，芯樣側面光滑、粗細骨料分布均勻、偶見小氣孔，斷口吻合，芯樣呈柱狀。45.83m～51.06m巖石芯樣呈青灰色、柱狀、斷口較吻合，節理裂隙較發育，混凝土芯樣與持力層巖樣結合緊密，無沉渣，鉆芯檢測樁長與施工記錄樁長基本相符。樁端持力層為微風化花崗巖。

在0/右-14樁第1孔混凝土芯樣的頂部、13.25m～13.70m處、中上部、中下部、底部各截取1組芯樣，再截取1組巖石芯樣，共計5組混凝土芯樣和1組巖石芯樣進行抗壓強度檢測。

圖1 0/右-14樁第1孔芯樣圖

0/右-14樁第2孔，其芯樣情況如下：0.00m～13.62m、13.69m～45.80m混凝土芯樣連續、完整、膠結好，芯樣側面光滑、粗細骨料分布均勻、偶見小氣孔，斷口吻合，芯樣呈柱狀，13.62m-13.69m樁身混凝土芯樣局部含泥。45.80m～46.86m巖石芯樣呈青灰色、柱狀、斷口較吻合，節理裂隙較發育，混凝土芯樣與持力層巖樣結合緊密，無沉渣，鉆芯檢測樁長與施工記錄樁長基本相符。樁端持力層為微風化花崗巖。

在0/右-14樁第2孔混凝土芯樣的頂部、13.29m～13.74m處、中上部、中下部、底部各截取1組芯樣，共計5組混凝土芯樣進行抗壓強度檢測。

圖2 0/右-14樁第2孔芯樣圖

圖3 0/右-14樁第2孔缺陷部位（13.63m-13.69m）混凝土芯樣圖

根據0/右-14樁第1孔、第2孔的混凝土芯樣特征，按廣東省標準《建筑地基基礎檢測規范》（DBJ/T15-60-2019）中第13.6.4條，0/右-14樁的樁身完整性類別可判定為Ⅳ類。

在鉆芯編錄取芯樣時，我們對0/右-14樁的第1孔、第2孔共計截取了10組混凝土芯樣、1組巖石芯樣進行了抗壓強度檢測，經芯樣抗壓強度檢測，樁身混凝土強度代表值大于35MPa，滿足設計要求（C35），巖石單軸抗壓強度代表值大于40MPa，滿足設計要求（≥40MPa）。

（2）孔內攝像法檢測

為了確定0/右-14樁第2孔13.62m-13.69m處孔洞含泥的范圍，受建設單位的委托采用孔內攝像法進行補充檢測。

經孔內攝像法檢測， 0 / 右- 1 4 樁第2 孔，0.00m～13.62m、13.69m～46.11m樁身混凝土芯樣連續、完整、膠結較好，骨料分布均勻，樁端混凝土芯樣與持力層花崗巖結合緊密，無沉渣，成像檢測樁長與施工記錄樁長基本相符，樁端持力層為微風化花崗巖。鉆芯孔在13.61m～13.69m處有含泥孔洞（孔洞尺寸：孔寬112.6mm、孔長79.0mm、孔深53.0mm），由此可確定含泥缺陷范圍很小，且無外延。

（3）聲波透射法檢測

根據設計圖紙的要求，本工程的基樁應全數采用聲波透射法檢測，故0/右-14樁在鉆芯法檢測之前已經進行了聲波透射法檢測。0/右-14號樁，樁徑1200mm,施工樁長為45.72m，預埋有3根通長聲測管，本次聲波透射法檢測采用聲測探頭從下往上的順序，聲測線間距設定為100mm，經聲波透射法檢測，通過專業軟件對采集數據繪制成深度-聲速-波幅圖、各剖面實測波列圖，截取本工程0/右-14號樁深度-聲速-波幅圖、各剖面實測波列圖如下：

圖4 13.61m～13.69m缺陷處孔內攝像圖

圖5 46.11m～46.17m樁端處孔內攝像圖

圖6 0/右-14號樁 深度-聲速-波幅圖

圖7 0/右-14號樁 各剖面實測波列圖

經檢測數據及波形圖分析：聲速、波幅值無異常，實測波形圖無畸變，PSD無明顯、較明顯突變，主頻無異常，綜合聲速、波幅、PSD、波形畸變及主頻等，綜合判定0/右-14號樁的樁身完整性為Ⅰ類。

（4）綜合判定

結合鉆芯法、孔內攝像法和聲波透射法，根據《建筑地基基礎檢測規范》（DBJ/T15-60-2019）第13.6.6條及第3.7.3條綜合判定0/右-14號樁的樁身完整性為Ⅱ類。

3 結論

鉆芯法雖可以直觀反映樁身完整性，并對缺陷類型進行準確的定性，檢測結果可靠性也較高，但鉆芯法對結構來說是一種有損的檢測方法，所以鉆孔的數量是有限的，這在一定程度上影響了鉆芯結果的全面性和代表性；且鉆芯結果僅代表取芯部位的質量，“以點帶面”，容易出現缺陷的漏判、誤判，漏判可能會導致工程質量事故，而誤判則會造成不必要的社會資源浪費，所以在用鉆芯法進行樁身質量檢測過程中，我們往往需要采用孔內攝像法或者其他檢測方法來對鉆芯法進行補充，利用各種檢測方法的優勢互補，從而提高檢測結果的科學性、合理性、準確性、公正性。