孔內(nèi)攝像技術(shù)在基樁完整性檢測(cè)中的應(yīng)用

鄭佩瑩，林亮倫，陳律宇

（重慶市建筑科學(xué)研究院，重慶 400016）

鄭佩瑩，林亮倫，陳律宇.孔內(nèi)攝像技術(shù)在基樁完整性檢測(cè)中的應(yīng)用[J].重慶建筑，2019（7）：41-43.

0 引言

重慶地區(qū)，建筑基樁主要采用灌注樁，其成孔方式主要為人工挖孔、沖擊成孔和旋挖成孔，樁身完整性檢測(cè)大多數(shù)采用鉆芯法、聲波投射法和低應(yīng)變法。每種檢測(cè)方法均有其局限性和適用范圍，檢測(cè)方法不適合特定的工程時(shí)，容易造成委托方或者第三方對(duì)檢測(cè)結(jié)果的爭(zhēng)議，需要在異議點(diǎn)附近采用原檢測(cè)方法或者準(zhǔn)確度更高的方法進(jìn)行驗(yàn)證檢測(cè)[1]。

近些年，隨著光學(xué)技術(shù)和信息處理技術(shù)的日趨成熟，孔內(nèi)攝像技術(shù)因其直觀性、可檢測(cè)缺陷位置精確、檢測(cè)長(zhǎng)度大、可檢測(cè)多重缺陷以及可檢測(cè)豎向缺陷等優(yōu)點(diǎn)，在工程地質(zhì)勘察、PHC管樁樁身質(zhì)量檢測(cè)中得到廣泛的應(yīng)用[2-4]。

本文將孔內(nèi)攝像技術(shù)應(yīng)用于灌注樁樁身完整性檢測(cè)中，檢測(cè)時(shí)，以鉆芯孔為檢測(cè)通道，實(shí)現(xiàn)對(duì)樁身缺陷的識(shí)別、定位和定量描述，提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可信度。

1 常用檢測(cè)方法局限性分析

根據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》JGJ 106、《建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》DBJ 50/T-136等規(guī)范，基樁檢測(cè)應(yīng)根據(jù)檢測(cè)項(xiàng)目、檢測(cè)方法的適用范圍、基樁的設(shè)計(jì)條件和成樁工藝等選擇合適的檢測(cè)方法[5-6]（表1）。

表1 各檢測(cè)方法的檢測(cè)項(xiàng)目和適用范圍匯總

鉆芯法適用于檢測(cè)混凝土灌注樁的樁長(zhǎng)、樁身混凝土強(qiáng)度、樁底沉渣厚度和樁身完整性，判定或鑒別樁端持力層巖土性狀。檢測(cè)時(shí)要求樁徑（D）不宜小于800mm，長(zhǎng)徑比（L/D）不宜大于30。聲波投射法適用于判定樁身缺陷的位置、范圍和程度，檢測(cè)時(shí)要求樁徑（D）不宜小于600mm。低應(yīng)變法適用于判定樁身缺陷的程度及位置，檢測(cè)時(shí)要求樁長(zhǎng)（L）不宜大于15m。

1.1 鉆芯法局限性分析

規(guī)范要求鉆機(jī)設(shè)備安裝必須周正、穩(wěn)固、底座水平，鉆芯孔垂直度偏差不得大于0.5%。當(dāng)受檢樁長(zhǎng)徑比較大時(shí)，鉆芯孔的垂直度很難控制，造成鉆芯孔容易偏離樁身，因此要求受檢樁樁徑不宜小于800mm，長(zhǎng)徑比不宜大于30。

此外，規(guī)范要求采用單動(dòng)雙管鉆具鉆取芯樣，芯樣鉆取過(guò)程中，由于鉆具轉(zhuǎn)速、鉆頭磨損、鉆進(jìn)壓力不均勻等原因，容易導(dǎo)致芯樣破損，不能完全反映樁身完整性的真實(shí)狀況。

《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ 94中關(guān)于樁底沉渣厚度的要求為：端承型樁不應(yīng)大于50mm；摩擦型樁不應(yīng)大于100mm。在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程，樁底沉渣厚度檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度受鉆具機(jī)械原因和機(jī)長(zhǎng)的操作水平等影響較大，造成沉渣厚度檢測(cè)值與實(shí)際情況出入較大。

僅通過(guò)鉆取的芯樣的斷口裂縫無(wú)法判斷是樁身的水平裂縫還是鉆取過(guò)程中出現(xiàn)的損壞。

1.2 聲波投射法局限性分析

當(dāng)樁徑小于600mm時(shí)，聲測(cè)管的聲耦合誤差使聲時(shí)測(cè)試的相對(duì)誤差增大，造成聲速檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度降低，不宜采用聲波投射法進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)。

當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，不得采用聲波投射法對(duì)整樁的樁身完整性進(jìn)行評(píng)定：（1）聲測(cè)管未沿樁身通長(zhǎng)配置；（2）聲測(cè)管堵塞導(dǎo)致檢測(cè)數(shù)據(jù)不全；（3）聲測(cè)管埋設(shè)數(shù)量不符合規(guī)范要求。

填方地區(qū)，旋挖成孔灌注樁的質(zhì)量缺陷主要分布在樁底。為了使樁底缺陷不被檢測(cè)出來(lái)，部分施工人員在鋼筋籠底部以上10～50cm才配置聲測(cè)管。此外，聲測(cè)管連接處錯(cuò)位或上端未加蓋，砂石進(jìn)入管內(nèi)也容易造成聲測(cè)管堵塞。

1.3 低應(yīng)變法局限性分析

低應(yīng)變法目前普遍采用瞬態(tài)沖擊方式，通過(guò)實(shí)測(cè)樁頂加速度或速度響應(yīng)時(shí)域曲線，用一維波動(dòng)理論分析判定樁身完整性。由于受樁周土約束、激振能量、樁身材料阻尼和截面阻抗變化等因素的影響，應(yīng)力波從樁頂傳至樁底再?gòu)臉兜追瓷浠貥俄數(shù)膫鞑橐荒芰恐饾u衰減的過(guò)程。結(jié)合重慶地區(qū)地質(zhì)條件和樁土剛度比的實(shí)際情況，若檢測(cè)樁長(zhǎng)大于15m時(shí)，應(yīng)力波尚未反射回樁頂甚至尚未傳到樁底，其能量已完成衰減或者其他反射，無(wú)法評(píng)定整樁的完整性。因此當(dāng)樁長(zhǎng)大于15m，樁身截面多變且變化幅度較大或樁周巖土性質(zhì)變化較大時(shí)，應(yīng)采用其他方法驗(yàn)證低應(yīng)變檢測(cè)的有效性。

2 孔內(nèi)攝像檢測(cè)技術(shù)特點(diǎn)

2.1 基本原理

孔內(nèi)攝像檢測(cè)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(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[7]?？變?nèi)攝像技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是直觀和定量化。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)模型樁對(duì)缺陷的寬度、傾斜角度進(jìn)行標(biāo)定，可得出實(shí)測(cè)樁的缺陷位置（m）、形式、寬度（mm）、主傾斜角度（°）等檢測(cè)結(jié)果。

2.2 局限性分析

當(dāng)需要對(duì)樁身缺陷位置、類型和程度進(jìn)行定量、多重缺陷檢測(cè)，樁底沉渣厚度和持力層性狀進(jìn)行描述時(shí)，孔內(nèi)攝像檢測(cè)技術(shù)具有一定的優(yōu)勢(shì)?？變?nèi)攝像檢測(cè)的局限性主要表現(xiàn)為檢測(cè)時(shí)需要觀測(cè)通道并需確保觀測(cè)通道內(nèi)的水清澈。當(dāng)采用孔內(nèi)攝像檢測(cè)作為鉆芯法的驗(yàn)證檢測(cè)時(shí)，可以利用鉆芯孔為觀測(cè)通道?？變?nèi)的清潔程度直接影響到檢測(cè)的清晰度及質(zhì)量，因此檢測(cè)前需進(jìn)行孔內(nèi)清理。如果孔內(nèi)存在渾水時(shí)，應(yīng)用清水進(jìn)行沖洗置換或者加入明礬對(duì)渾水進(jìn)行處理，直到孔內(nèi)水清澈才能進(jìn)行檢測(cè)。

3 工程應(yīng)用

3.1 工程案例一

重慶市江津城區(qū)某項(xiàng)目為8+1層商住樓，上部為框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用人工挖孔樁，基礎(chǔ)持力層為泥巖，項(xiàng)目總樁數(shù)為109根，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)樁徑為1000～1200mm。設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為7～18.0m，樁身混凝土強(qiáng)度為C30。

施工過(guò)程中，采用低應(yīng)變法、聲波透射法對(duì)其樁身完整性進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果表明該工程的88#和103#樁樁身存在明顯缺陷，判定為Ⅳ樁。針對(duì)上述缺陷樁采用鉆芯法進(jìn)行驗(yàn)證，為確保驗(yàn)證檢測(cè)結(jié)果的可靠性，利用鉆芯孔對(duì)88#、103#進(jìn)行孔內(nèi)攝像檢測(cè)（圖1、圖2）?？變?nèi)攝像視頻顯示上述范圍內(nèi)，樁身完整性存在明顯缺陷，混凝土中粗骨料和細(xì)骨料膠結(jié)差，進(jìn)一步驗(yàn)證鉆芯法檢測(cè)的缺陷程度和范圍，如表2所示。

圖1 88#、103#樁芯樣照片（鉆芯法）

圖2 88#、103#樁孔內(nèi)攝像視頻截圖

表2 88#、103#樁鉆芯法檢測(cè)結(jié)果

3.2 工程案例二

某住宅小區(qū)位于重慶江北區(qū)海爾路，上部結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，建筑層數(shù)為地上33層?；A(chǔ)為人工挖孔灌注樁，樁端持力層為中風(fēng)化砂巖。

37#樁混凝土芯樣連續(xù)、完整，表面光滑，膠結(jié)一般，骨料分布基本均勻、呈長(zhǎng)柱狀局部呈短柱狀、斷口吻合，局部芯樣表面少量氣泡、蜂窩麻面、溝槽，綜合判定樁身完整性等級(jí)為Ⅱ類（圖3）。由于受鉆孔水平和操作水平的影響，鉆芯法無(wú)法確定樁底沉渣厚度，采用孔內(nèi)攝像技術(shù)對(duì)沉渣厚度進(jìn)行驗(yàn)證檢測(cè)，檢測(cè)圖像如圖4所示，實(shí)測(cè)沉渣厚度為170mm。根據(jù)《建筑樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工驗(yàn)收規(guī)范》DBJ 50-200第6.3.9條的規(guī)定：端承樁的沉渣厚度不應(yīng)大于50mm，實(shí)測(cè)沉渣厚度不滿足規(guī)范要求。對(duì)于鉆芯法無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)沉渣厚度時(shí)，可以采用孔內(nèi)攝像技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證檢測(cè)。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)芯樣圖

圖4 孔內(nèi)攝像圖片（樁底部位）

4 結(jié)論

（1）基樁完整性檢測(cè)方法中，每種方法都有其適應(yīng)性。實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)受檢樁的工程特點(diǎn)和檢測(cè)方法的適用性，合理選擇一種或多種檢測(cè)方法。確保檢測(cè)結(jié)果的全面、客觀和準(zhǔn)確。

（2）孔內(nèi)攝像技術(shù)可直觀、定量檢測(cè)基樁缺陷位置、形式、程度，可用于復(fù)雜、有爭(zhēng)議工程的驗(yàn)證檢測(cè)。