孔内摄像技术在灌注桩成桩质量检测中的应用研究

2016-08-19张平安广东省建筑科学研究院集团股份有限公司

广东建材 2016年8期

关键词：芯法孔内基桩

张平安（广东省建筑科学研究院集团股份有限公司）

张平安
（广东省建筑科学研究院集团股份有限公司）

本文结合工程实例，对孔内摄像技术在灌注桩成桩质量检测中的应用展开讨论分析，并通过与低应变法、声波透射法及钻芯法等不同桩身完整性检测方法的对比分析，验证了该技术具有直观、精确、可定量分析等优点。

孔内摄像技术；灌注桩；成桩质量检测

1　引言

灌注桩因其机械化作业，施工简单，施工速度快，工艺成熟，安全可靠性较高，对周边建筑物无较大影响，适用于各种地质条件［1］，在现代工程的基础施工中得到广泛应用，但由于该桩型施工工序多、质量控制难度大、隐蔽性强，成桩过程中容易产生缩径、塌孔、断桩、沉渣等质量缺陷，若这些缺陷在成桩后未被及时发现，将对桩身质量产生极大的危害，给工程质量安全留下严重隐患。本文结合工程实例针对孔内摄像技术在灌注桩成桩质量检测中的应用展开讨论分析。

2　孔内摄像检测技术基本原理

基桩孔内摄像技术方法是沿空心桩或钻有竖向孔的灌注桩的孔道，采用孔内摄像技术对孔壁进行拍摄及观察，识别桩身缺陷及其位置、形式、程度的检测方法［2］。该技术利用高精度、高清晰度和高分辨率的孔内摄像探头对整根桩或桩身的局部进行拍摄，摄取孔壁结构图像；摄像头通过带有刻度标识的防水电缆与监视器相连，孔壁图像清晰显示、储存到地面上的监视器中，可及时进行图像资料的分析、处理和储存。

通过现场观察及后期分析软件的处理，可识别桩身的缺陷位置、形式及大小，据此分析桩身的完整性并能准确定位缺陷位置。

3　基桩检测实例分析

3.1 低应变法、钻芯法及孔内摄像法综合应用实例

广东省惠州市某工程项目，建筑总层数为23层，基础形式采用旋挖灌注桩，工程总桩数78根，桩径1000～1200mm，桩身混凝土强度设计等级为C35，单桩承载力特征值为3760～5400kN，设计桩端持力层为中风化流纹岩。

本工程实例根据广东省标准《建筑地基基础检测规范》DBJ 15-60-2008［3］先采用低应变法检测对桩身完整性进行普查，对问题桩通过钻芯法和孔内摄像法进行验证。

在低应变法检测过程发现：46号桩，桩底软弱，按规范可判定其桩身完整性为Ⅲ类，检测信号见图1。

图1　46号桩低应变法检测信号

为验证低应变法检测结果，并探明该桩桩身下部的缺陷类型及程度，应委托单位要求对46号桩采用钻芯法检测，共钻2孔，钻芯法芯样照片如图2～3。

图2　46号桩之一孔钻芯法芯样照片

图3　46号桩之二孔钻芯法芯样照片

钻芯法结果显示，46号桩底持力层为强风化岩，持力层岩性不满足设计要求，但桩底是否有沉渣仅凭芯样照片无法判断。

为进一步查明桩底胶结情况，故利用2个钻芯孔对该桩进行了孔内摄像法检测，两孔的孔内摄像图片如图4及图5（仅截取桩底部位的图像）。

图4　46号桩之一孔桩底部位孔内摄像照片

图5　46号桩之二孔桩底部位孔内摄像照片

依据孔内摄像检测照片可清晰辨识出两孔桩底均存在软弱情况，其中之二孔桩底在钻芯过程中被高压水冲洗后形成空洞，明确了低应变法桩底信号出现正向反射波的原因，也为钻芯法检测结果的评判提供了直观、准确的依据。

在该实例中，低应变法有效辨识出灌注桩桩底软弱，但无法明确是桩身质量缺陷还是桩底持力层软弱；钻芯法对于风化程度较高的持力层，如全风化岩、强风化岩及残积土等，要准确判断桩底胶结情况难度很大，也容易引起争议及误判。而孔内摄像技术可直观、清晰的分辨出桩身的缺陷位置、形式及程度，并可定量量测缺陷的尺寸大小，一定程度上弥补了低应变法及钻芯法的技术缺陷。

3.2 声波透射法、钻芯法与孔内摄像法综合应用实例

广东省佛山市某工程项目，建筑总层数为23层，基础形式采用钻孔灌注桩，设计桩端持力层为中风化泥质粉砂岩。

该工程检测方案确定采用声波透射法及低应变法对桩身完整性进行普查，对问题桩及有疑问的桩通过钻芯法验证。

其中202号桩（桩径1000mm）采用声波透射法检测时发现（检测信号如图6所示），桩身下部存在严重缺陷，部分剖面连续多个测点声速、波幅明显偏低，波形畸变严重：

图6　202号桩声波透射法实测波列图

通过分析声波透射法信号可知，该桩下部存在严重缺陷，AB及BC检测剖面出现连续多个测点声速、波幅明显偏低，波形畸变严重的情况。

对该桩钻芯一孔进行验证，芯样照片如图7。

图7　202号桩钻芯法芯样照片

钻芯法显示，202号桩桩身混凝土质量较好，桩身上、中、下部均未发现明显质量缺陷，但桩底与持力层胶结较差，桩底有20cm左右沉渣（泥质），此结果与声波透射法判定桩身下部存下缺陷的结果存在出入。

为获取更直观的验证资料，采用孔内摄像法对202号桩进行检测，检测图像如图8。

通过孔内摄像图像，202号桩桩身未发现任何缺陷，但可清晰辨识桩底存在较厚沉渣，并能准确量测出桩底沉渣的厚度约为25cm，与钻芯法检测结果基本一致。

综上分析，202号桩声波透射法与钻芯法在桩身完整性的判定结果并不一致；而钻芯法与孔内摄像法检测结果基本一致。

图8　202#桩孔内摄像照片（截选桩底部位）

3.3 钻芯法与孔内摄像法综合应用实例

本工程为广东省珠海市某工程项目，建筑总层数为26层，基础形式采用旋挖灌注桩，基桩类型为端承摩擦桩，桩径1000～1200mm，桩身混凝土强度设计等级为C35，单桩承载力特征值为3600～6200kN，设计桩端持力层为中风化花岗岩。

其中66号桩，桩径1000mm，桩长约56.00m，采用钻芯法对其桩身完整性进行检测，芯样照片如图9。

图9　66号桩钻芯法芯样照片

从芯样照片判断，该桩桩身混凝土胶结情况好，无明显表观缺陷，按规范可初步判定其桩身完整性为I类。

因之前对该工程基桩检测中发现，多根受检桩桩身存在水平裂缝，安全起见，钻孔取芯后对该桩也进行孔内摄像法检测，检测图像如图10（因篇幅关系，仅截选缺陷部位图像）。

图10　66号钻孔电视孔内摄像照片（截选水平裂缝部位）

通过孔内摄像检测发现：66号桩桩身在6.10m、12.20m、18.20m及31.80m四处出现水平整合型裂缝，裂缝贯通整个桩身横截面，宽度约2～3mm，裂缝无充填，应视为桩身严重质量缺陷，按建筑地基基础检测规范》（DBJ 15-60-2008），桩身完整性应判为III类。反观钻芯法的评判，若仅凭肉眼观察，很难从众多芯样断口中识别出桩身结构裂缝，容易出现漏判及误判情况，而借助孔内摄像技术可以有效解决这一难题，弥补了钻芯法的不足。