钻芯法与孔内摄像法在混凝土灌注桩完整性检测的综合应用

钻芯法与孔内摄像法在混凝土灌注桩完整性检测的综合应用

何立基

佛山市三水区建筑工程质量检测站

摘要：钻芯法是检测混凝土灌注桩完整性重要手段之一，具有直观、准确性高、受场地限制少等优点，而孔内摄像法的出现更是弥补其局限性，有效地提高了钻芯法精确性和科学性。本文通过工程案例介绍钻芯法结合孔内摄像法在混凝土灌注桩完整性检测中的综合运用。

关键字：钻芯法；孔内摄像法；完整性检测

1、引言

钻芯法在灌注桩的完整性检测是必不可少的，广东省规范《DBJ/T 15-60-2019》规定：按不少于总桩数10%的比例采用钻芯法或钻芯法和声波透射法进行检测^[1]。与其它方法相比，钻芯法检测具有直观、易于鉴别、可靠性高等优点，但在工程实践过程中发现由于其自身特点及工艺水平限制，往往会出现判别存在争议的情况，如由于机械原因造成的芯样破损导致其不能真实反映芯样的完整性情况;难以对水平和竖向裂缝进行准确判别;桩底沉渣厚度测量有争议等^[3]。

随着科学的进步，孔内摄像技术也广泛应用到工程质量检测中，在2019年被纳入到广东省规范《DBJ/T 15-60-2019》附录中^[1]。孔内摄像法具有高分辨率，能全面和清晰地记录孔壁的图像，通过对图像的分析能更好识别缺陷类型和对其进行定量分析。本文以广东省规范《DBJ/T 15-60-2019》为主要依据，通过对佛山地区几个工程检测实例的分析，证明钻芯法结合孔内摄像法取得的检测结果更具科学性和精确性。

2、检测原理

2.1.钻芯法原理

钻芯法是利用专用钻机和钻头，在桩身上沿长度方向钻取混凝土和持力层芯样，通过对芯样的观察和测试以检测桩长、桩身缺陷、桩身混凝土的强度以及桩底沉渣厚度，判定或鉴别持力层岩土性状，判断桩身完整性类别的方法。

2.2孔内摄像法原理

孔内摄像设备主要包括高清探头、主机、抗拉电缆、深度计数器、绞车、三脚架、探头扶正圈等。以竖向钻孔为通道，高清探头以一定速率往下运动，将钻孔孔壁图象以 360°全方位连续显现出来，图像处理系统自动地对孔壁图像进行采集、展开、拼接、记录并保存在主机硬盘上，再呈二维或三维的形式展示出来。通过对孔壁图像的分析可以判断桩身完整性和识别持力层性状。新规范对孔内摄像检测对象测量有新规定，将相应区域划分为10×10等间距网格，等间距量测缺陷对象水平尺寸和竖向尺寸各10个读数，舍去水平与竖向各4个较小读数值，取剩余6个读数值的算术平均值分别作为缺陷对象缺陷水平与竖向尺寸值，精确至1mm^[1]。

3、工程实例

3.1 夹泥与破碎

佛山三水某项目为10层框架结构厂房，基础采用混凝土强度为C30的钻孔灌注桩，持力层为中风化砂质泥岩，设计桩长为10.5-25.5m。在钻芯法检测的过程中发现349#桩一号钻孔中约13.45m处有0.12m厚的夹泥，因桩径为1000mm，按规范要求对其进行了双孔检测，而二号钻孔在相同深度并没有发现夹泥，两孔出现的情况并不一致，根据一号钻孔情况考虑到是否会存在缩径和缺陷长度是否精确，采用低应变和孔内摄像法对其结果进行了验证。从低应变采集的曲线来看，无论是频域和时域曲线都没有发现到缺陷存在。而利用孔内摄像法以一号钻孔为通道，在约12.9m处位置出现夹泥，直到13.40m处结束，而且从图像上看到夹泥是分成两段，按照规范计算方法可以得出夹泥长度约为0.23m，与钻芯法结果有较大差距，原因是土体在芯样钻取得过程中受到挤压产生了压缩，另外由于钻芯法本身的局限性可能令夹泥中混凝土芯样受到破坏。

三水某楼盘，设计高度为33层，上部结构为框剪结构，基础采用混凝土强度为C35的钻孔灌注桩，持力层为中风化泥质粉砂岩，设计桩长为16-20.5m。钻芯法检测过程中发现有部分灌注桩混凝土芯样存在局部破碎段，属于严重缺陷。芯样松散，只残留粗骨料石子，对于缺陷长度的测量造成一定影响，因此决定用孔内摄像法进行验证。以ZK31#桩为例，从图像中看到约在8.56m处出现混凝土离析现象，到8.73米处结束，计算得出缺陷长度约为0.13m，而钻芯法中芯样出现破碎段的位置约在8.80m处，测量出缺陷长度约为0.24m，与孔内摄像结果存在较大差距。原因是钻芯过程中会利用水流减少钻头磨损和根据回水含沙量及颜色调整钻进速度，离析后的混凝土受到循环水的冲刷，部分细骨料被带走只残留粗骨料，芯样遭到一定的损毁，并不能反应真实情况。

因此对于这类情况需要定量分析，只凭钻芯法获得的结果误差较大，而且还可能存在人为操作因素，难以令人信服，引入孔内摄像法进行验证，会使结果的精确性和可靠性更高。

3.2.竖向裂缝

佛山三水某项目为10层框架结构厂房，基础采用混凝土强度为C30的钻孔灌注桩，持力层为中风化砂质泥岩，设计桩长为10.5-25.5m。在钻芯法过程中发现183号桩芯样连续完整，从结果来看桩身完整性可定为Ⅰ类，但利用孔内摄像法进行普查发现183号桩在11.45m处出现对称竖向裂缝，一直到12.13m结束，裂缝长度约为0.68m，属于较严重的缺陷，而芯样相同位置并无发现异常，最终根据孔内摄像法的结果，该桩完整性定为Ⅲ类，应使用静载试验或者高应变法对其进一步验证。

实例说明钻芯法有些缺陷的确难以检测，如水平裂缝和竖向裂缝，水平裂缝很容易被误认为是芯样一般断口，竖向裂缝也被误认为是芯样钻取过程正常碰撞导致，钻芯的工艺和操作水平都会使芯样造成一定破损，影响检测人员的判断，而利用孔内摄像法能有效的避免这类干扰。

3.3沉渣与溶洞

检测桩底的沉渣厚度和判定桩底持力层岩土性状是钻芯法主要目的之一，《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）中规定：孔底沉渣厚度对于端承型桩不应大于 50mm; 对于摩擦型桩不应大于 100mm;对于抗拔、抗水平力桩不应大于200mm^[2]。另外溶洞会对基桩的承载力造成很大的影响，故不能作为持力层。在实际检测中，钻芯法都能有效地检测出沉渣和溶洞，但由于其局限性，对于沉渣的测量和溶洞的判定还是存在一定争议。

某工程为18层框架结构楼房，基础采用混凝土强度为C30的旋挖灌注桩，设计为端承桩，沉渣厚度需满足不大于 50mm，持力层为中风化砂质泥岩，其中在钻芯法检测过程中发现90#桩桩底有沉渣，沉渣较松散而且夹杂块状砂质泥岩，不排除是钻孔过程中对持力层岩样造成了破坏，另外持力层中可能含有强风化砂质泥岩，最后导致沉渣厚度判定受到一定干扰。为了更好地判断桩底与持力层的接触情况引入孔内摄像进行验证，从摄像法结果看到在桩底的确有沉渣，按照计算可以得出厚度约为70mm，而且图像中并没有发现强风化岩层存在，因此最后综合判定为该受验桩沉渣超标，不满足设计要求。

某商业广场设计为地下1层、地上17层框架结构，基础为混凝土强度C30的钻孔桩，设计桩长为11-42m，持力层为中-微风化石灰岩，从地质报告反映，部分地层深部存在溶洞，桩基础施工前应采用超前钻进行勘察。在钻芯法检测中发现有部分桩持力层浅部可能存在溶洞，以102#桩为例，从图中看出在12.85m-13.80m处无法取得芯样，结合地质报告可以初步判定为溶洞，但由于施工处理溶洞费用较大和耗费时间，仅凭钻芯法结果难以令委托方信服。为了进一步验证结果引入孔内摄像法，从图像中可以看到在12.50m处开始出现岩溶，填充物为黏土泥质成分，而钻芯过程中由于循环水的冲洗带走填充物，因此在相应的位置并未取到芯样。最后结合钻芯法、孔内摄像法和地质报告可综合判断该处为溶洞，应当采取相应的措施对其进行处理。

4、结论与建议

在现场检测实践中，钻芯法结合孔内摄像法在灌注桩完整性检测中能取得较好的检测效果，尤其对缺陷进行定量分析时，孔内摄像法能提供更精确和真实的结果。

按照广东省规范《DBJ/T 15-60-2019》中规定，孔内摄像法是基于对钻芯法中发现的缺陷进行验证^[1]，但实际检测中，如竖向裂缝和水平裂缝在钻芯法检测中不一定都能反映出来，单凭其结果最后会导致漏判。因此可以在钻芯法的基础上适当增加孔内摄像的抽检数量，提高检测精确性。

随着孔内摄像法应用的增加，仪器参数和分析软件也应当受到重视，现阶段有部分仪器还没能提供几何尺寸的标定，而且检测深度的精确性也较差，尤其是遇到长桩时出现误差较大，并不能满足规范要求而最终影响了检测结果。

参考文献

1. DBJ/T 15-60-2019,建筑地基基础检测规范[S].

2. JGJ 94-2008,建筑桩基技术规范[S].

3. 吕林,孔内摄像技术和钻芯法在基桩检测中的综合应用[J].建筑监督检测与造价,2013,03-17-03.