孔内摄像法质量检测技术与应用

罗剑

（深圳市港嘉工程检测有限公司）

0 引言

灌注桩是一种就位成孔，灌注混凝土或钢筋混凝土而制成的桩。由于具有施工时无振动、无挤土、噪音小等优点，宜在城市建筑物密集地区使用，因而得到较为广泛的应用。但灌注桩的施工环境恶劣，在施工过程中受到诸多因素的影响。为控制其施工质量，必须加强对灌注桩施工质量的检测的应用研究具有现实意义。灌注桩质量检测方法包括低应变法、钻芯法、声波透射法、孔内摄像法等，孔内摄像法可直观、清晰地反映出缺陷的位置、程度和形式，弥补了低应变法、钻芯法等传统检测方法的不足[4]。

1 孔内摄像法

1.1 检测原理

孔内摄像法是指沿空心桩或钻有竖向孔的灌注桩的孔道，采用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。孔内摄像系统的基本原理是在井下设备中采用了一种特殊的反射棱镜成像的CCD光学耦合器件将孔内孔壁图像以360°全方位连续显现出来，利用计算机来控制图像的采集和图像的处理，实现模-数之间的转换。图像处理系统自动地对孔壁图像进行采集、展开、拼接、记录并保存在计算机硬盘上，再呈二维或三维的形式展示出来，即把从锥面反射镜拍摄下来的环状图像转换为孔壁展开图或柱面图。检测原理见图1。

图1

1.2 检测仪器

孔内摄像系统包括孔内摄像头、信号采集仪、深度测量装置、连接线缆、图像分析软件，并宜配置扶正器[2]。目前国内普遍使用的孔内摄像检测仪主要是4D超高清全智能孔内电视（GD3Q-GA型），系统集成度高，内存大，采用一体机结构设计，速度快，效率高，软件功能齐全，但仪器的稳定性有待提高。仪器设备见图2。

图2 仪器设备实物图

2 工程实例分析

2.1 实例1

广东省深圳市福田区某地铁项目建筑桩基设计等级为甲级，工程桩采用钻（冲）孔灌注桩，桩端位于中等或微风化花岗岩层，入岩深度大于3m，均为嵌岩桩。桩径1200～1500mm，设计有效桩长大于20m，桩身混凝土强度等级为水下C35P12，单桩竖向承载力特征值为5000～10000kN。

依据深圳市地方标准《深圳市建筑基桩检测规程》（SJG 09-2020），先采用低应变法检测桩身完整性，对有疑问的桩采取钻芯法和孔内摄像法进行验证。

2.1.1 低应变法检测结果

对XNZJ2a-4号桩低应变法检测结果分析发现：实测信号桩底有同向反射信号，结合场地工程地质条件、桩型、施工工艺、检测经验等因素综合判定[3]桩身完整性类别为Ⅲ类。实测信号见图3。

图3 XNZJ2a-4号桩低应变法实测信号

2.1.2 钻芯法检测结果

为验证低应变法检测桩身完整性结果，确定桩底沉渣厚度和鉴别桩端持力层岩土性状，对XNZJ2a-4号桩进行钻芯法检测验证，共钻1孔，钻取芯样照片见图4。

图4 XNZJ2a-4号桩芯样照片

钻芯法结果显示，混凝土芯样连续、完整、胶结好，表面光滑、骨料分布均匀、呈长柱状、断口吻合，桩端持力层达到中等风化花岗岩，由于钻机钻进过程中高压水冲洗，钻芯法检测无法判定桩底沉渣情况。按照《深圳市建筑基桩检测规程》（SJG 09-2020）判定桩身完整性为Ⅰ类。

2.1.3 孔内摄像法检测结果

为了进一步查明桩底与持力层的接触情况，利用钻芯孔对该桩进行孔内摄像法检测，孔内照片见图5（仅截取34.4～34.9m）。

从图5可清晰地发现桩底持力层存在破碎的情况，桩底与持力层接触的位置有30mm沉渣。

图5 XNZJ2a-4号桩桩底孔内摄像照片

2.1.4 小结

由此可见，低应变法能有效辨识灌注桩桩底存在软弱，但无法确定是桩身质量缺陷还是桩底持力层破碎；钻芯法对于破碎的中等风化花岗岩，要准确判定桩底与持力层的接触情况难度很大，容易引起误判；而孔内摄像法可直观、清晰地反映出缺陷的位置、程度和形式，准确测量桩底沉渣厚度，精准鉴别桩底持力层岩土性状，弥补了低应变法、钻芯法等传统检测方法的不足。

2.2 实例2

广东省深圳市罗湖区的房建项目建筑桩基设计等级为甲级，基础采用大直径灌注桩基础，有效桩长不小于6m，持力层为微风化凝灰质砂岩，桩身混凝土强度等级为C45。

2.2.1 低应变法检测结果

ZH54号桩距桩顶约1.52m存在轻微缺陷，嵌岩桩桩底无反射信号，桩身完整性判定为Ⅲ类。实测信号如图6。

图6 ZH54号桩低应变法实测信号

2.2.2 钻芯法检测结果

混凝土芯样连续、完整、胶结好，表面光滑、骨料分布均匀、呈长柱状、断口吻合，桩端持力层达到微风化凝灰质砂岩，桩身完整性判定为Ⅰ类。芯样照片见图7。

图7 ZH54号桩芯样照片

2.2.3 孔内摄像法检测结果

孔内摄像照片显示距桩顶2.55m和10.78m存在两条不同程度的水平裂缝，桩底有70mm沉渣。孔内摄像法照片见图8。

图8 ZH54号桩桩底孔内摄像照片

2.2.4 小结

该实例表明，低应变法缺陷位置的判定存在一定误差，相差约1m，且低应变法无法检测出第二个10.78m处相对更严重的缺陷。而且，钻芯法无法检测出水平裂缝，由于钻机钻进过程中高压水冲洗，钻芯法检测也无法判定桩底沉渣情况。

2.3 实例3

广东省深圳市坪山区的房建项目建筑桩基设计等级为甲级，采用旋挖方式成孔，桩长不小于6m，持力层为微风化石灰岩，入岩深度不小于0.5m，桩身混凝土强度等级为C35。

2.3.1 低应变法检测结果

6号桩桩身无缺陷反射波，但嵌岩桩桩底出现正向反射信号，桩身完整性判为Ⅲ类。实测信号见图9。

图9 6号桩低应变法实测信号

2.3.2 钻芯法检测结果

混凝土芯样连续、完整、胶结好，表面光滑、骨料分布均匀、呈长柱状、断口吻合，距桩底2m范围内持力层软弱，不满足设计要求，桩身完整性判定为Ⅳ类。芯样照片如图10。

图10 6号桩芯样照片

2.3.3 孔内摄像法检测结果

孔内摄像照片显示桩底存在软弱情况，甚至形成空洞。孔内摄像法照片如图11。

图11 6号桩桩底孔内摄像照片

2.3.4 小结

该实例表明，低应变法进行普查的初步结果确定桩底存在软弱情况，但无法明确是桩身缺陷还是持力层软弱；钻芯虽然可以明确桩底持力层软弱，但不够直观，不足以让人信服；孔内摄像法结果更加直观，得到业主、监理、施工方的一致认可。

3 结语

⑴孔内摄像法可直观、清晰地反映出缺陷的位置、程度和形式，准确测量桩底沉渣厚度，精准鉴别桩底持力层岩土性状，弥补了低应变法、钻芯法等传统检测方法的不足[4]。

⑵在基桩检测过程中，对有疑问或问题的桩应采用低应变法、钻芯法或声波透射法、孔内摄像法几种不同的检测方法综合分析，以免出现漏判或误判，从而降低工程质量隐患。

⑶孔内摄像法作为灌注桩质量检测中一种较为准确、直观的检测方法，在建设工程领域的应用还不够普及，这主要是市场因素影响。质量监督管理部门可在施工质量验收体系当中加入该检测方法，并且制定出相应规范，以促进其广泛应用。