数字钻孔摄像技术在灌注桩成桩质量检测中的应用

数字钻孔摄像技术在灌注桩成桩质量检测中的应用

麦泽权

中山市小榄镇城乡建设服务中心中山528400

【摘要】本文通过若干典型工程实例，研究了数字钻孔摄像技术在灌注桩成桩质量检测中的应用效果，并结合与钻芯法检测结果的对比验证，论证了该技术在检测灌注桩桩身及桩底质量方面的技术优势。

【关键词】孔内摄像法；灌注桩；成桩质量

1引言

混凝土灌注桩因其施工振动小，承载力高，适用于各种地质条件等优点，在我国工程建设领域得到了广泛的应用，但由于混凝土灌注桩对施工工艺要求较高，特别是在地质条件复杂的地区（如深厚软土分布区、岩溶地区）进行施工时，常常因为施工环节控制不当或施工人员的疏忽而导致桩身或桩底出现质量问题，如沉渣过厚、桩身蜂窝、夹泥，甚至出现断桩，严重影响了灌注桩的承载力和使用寿命，进而对上部结构造成不利影响，对人们的生命财产安全带来威胁。因此，如何通过检测手段查明灌注桩桩身缺陷是工程质量控制中需要解决的重要问题[1]。

目前，对灌注桩桩身完整性的检测主要有低应变法、声波透射法和钻芯法等[2]。本文结合若干典型工程实例对数字钻孔摄像技术方法检测灌注桩桩身完整性展开讨论与分析。

2数字钻孔摄像技术基本原理

数字钻孔摄像系统为中国科学院武汉岩土力学研究所于1999年自主研制成功的，该系统的关键是全景技术和数字技术的突破。全景技术实现了360°孔壁的二维表示，叠加方位信息后形成的平面图像称为全景图像；数字技术实现了视频图像的数字化，通过全景图像的逆变换算法，还原真实的钻孔孔壁，形成孔壁的数字柱状图像[3]。

数字钻孔摄像技术检测桩身质量是利用高精度、高清晰度和高分辨率的摄像探头对整根桩或桩身局部进行拍摄，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，据此分析桩身质量并能准确定位缺陷位置。

3灌注桩桩身质量检测实例分析

钻芯法检测把混凝土的缺陷形式归纳为蜂窝、麻面、气孔、破碎、松散、夹泥等形式，相应地根据钻孔数量及缺陷形式及尺寸把桩身完整性分为Ⅰ~Ⅳ[4]。

本文的工程实例中基桩检测结果评判均依照广东省标准《建筑地基基础检测规范》（DBJ15-60-2008）（以下简称省标）执行。

3.1桩身混凝土质量缺陷实例分析

某住宅工程项目25号桩，为桩径800mm的钻孔灌注桩，桩长约15.0m，混凝土强度设计等级为C35。在低应变普查检测过程中发现，25号桩在浅部存在明显异常，但缺陷类型无法明确，为查明缺陷类型及程度采用钻芯法对浅部桩身混凝土的质量进行取样验证，钻芯1孔，浅部缺陷部位的芯样照片见图1。

Fig1ThecoredrillingmethodphotoofdefectinshallowPartofPileNO.25

从芯样照片观察：该孔在0.75~0.86m处芯样呈“Y”字形断口。0.86~0.98m处混凝土骨料分布不均，粗骨料极少，基本为水泥砂浆，芯样一端呈锥状，采取率不高。

为获取更直观的检测资料，对该钻芯孔进行了数字钻孔摄像试验，摄像照片见图2。

Fig2ThedigitalboreholecameratechniquephotoofdefectinshallowpartofPileNO.25

图2中数字钻孔摄像照片直观、清晰地呈现出25号桩浅部的缺陷情况：0.75~0.88m芯样不完整，存在空洞，空洞体积约占该段圆柱体积的三分之二，混凝土呈“V”字形，在钻芯过程中因钻头的扰动导致芯样出现破碎；0.88~1.00m混凝土粗骨料含量极少，基本为水泥砂浆胶结，应为混凝土离析所致。

对比钻芯法与数字钻孔摄像法的检测照片可发现：数字钻孔摄像技术的检测照片相比钻芯法照片更为直观准确，钻芯法检测过程中因钻头会对质量相对薄弱部位的混凝土芯样造成扰动，从而加剧缺陷的发育，而钻孔摄像技术能排除这些干扰，真实还原孔壁原貌。

3.2沉渣厚度判别实例分析

某图书馆工程48号灌注桩，为桩径1000mm的端承型桩，桩长约26.70m，混凝土强度设计等级为C30，设计桩端持力层为微风化灰岩。对该桩钻芯一孔，芯样照片见图3。

Fig3ThecoredrillingmethodphotoofPileNO.48

钻芯法结果显示该孔桩底有约12cm厚的沉渣（见图3中方框部位），为验证钻芯法检测结果，对该孔进行数字钻孔摄像检测，检测图像如图4。

Fig4ThedigitalboreholecameratechniquephotoofthebottomofPileNO.48

通过数字钻孔摄像照片可以发现，48号桩桩底与下部的岩石持力层岩面间存在空洞，空洞竖向尺寸为15cm。因钻芯过程中桩底部的泥质或碎屑状沉渣会被循环水体裹挟至孔外而导致空洞出现，故空洞的竖向尺寸应与沉渣厚度基本一致，所以判定该孔沉渣厚度为15cm，稍大于钻芯法判定的沉渣厚度。

究其原因，钻芯法主要是通过现场观察钻头快进长度及量测钻杆等方法估算沉渣厚度，存在一定的经验性及主观性。在实际检测过程中，由于钻探工人的技术水平和责任心的差异，在判断桩底沉渣厚度时容易出现较大误差，从而导致技术人员评价成桩质量时出现偏差，甚至误判的现象。

4结论

数字钻孔摄像技术是钻芯法检测基桩成桩质量的一个很好的辅助和补充手段，能弥补钻芯法检测一些技术缺陷（如：机具对芯样扰动大，难以判别桩身水平整合型裂缝，沉渣判定主观性较强且误差较大等），为检测人员准确判别成桩质量提供更真实、直观的检测数据，可有效避免误判情况的发生。

对重要工程或者成桩质量可靠度不高，以及钻芯法验证结果与其他完整性检测方法的结果存在较大出入时，可利用数字钻孔摄像技术进行辅助或补充判别，在结合各种检测方法的优势的基础上综合评判，提高检测结果的准确性及可靠度。

参考文献(References)：

[1]陈毅生.灌注桩成桩质量综合性判定新方法[J].广东土木与建筑,2011,06:56-58.

[2]广东省建设工程质量安全监督检测总站，工程桩质量检测技术培训教材[M].广州：中国建筑工业出版社，2009.

[3]王川婴，葛修润，白世伟.数字式全景钻孔摄像系统及应用[J].岩土力学,2001,04:522-525.

[4]DBJ15-60-2008,建筑地基基础检测规范[S].中国建筑工业出版社,2008.