孔内摄像法在PHC桩桩身质量检测中的应用

曹佳寅

（上海永固检测技术有限公司，上海 201705）

0 前言

在建筑勘探工程建设过程中，孔内摄像法的应用较多，目前俨然成为重要的检测手段。本文桃浦中央绿地二期项目的场地地基情况较为复杂，地下两层单桩最大抗拔荷载可达到17660kN，其中基础埋深标准区域为8m，为有效对PHC桩桩身质量检测，确保工程桩基基础施工质量过关，采取孔内摄像法对AS3桩进行缺陷检测，明确缺陷区域范围以及大小等，为施工人员提供准确判断，采取有效的施工对策。

1 孔内摄像法

孔内摄像法为桩身质量检测方法之一，在20世纪80年代应用到建筑勘探工程中，该技术方法结构简单，如图1所示，主要由摄像系统、定位系统、显示电脑以及连接电缆等配套设施组成。

图1 孔内摄法检测

（1）摄像系统为核心部分，涵盖探头、LED照明等部分，通过安装摄像探头，可以实现光学信号的进一步转化，方便进行电信号的传输，同时达到桩孔内检测的目的。

（2）定位系统则依靠数字定位技术，利用其定位装置可以获取相应数字影响，进而显示目标物体的方位坐标，进而实现精准检测。

（3）显示电脑用于显示各类影像，能对一些数据信息等进行存储，具有一定的先进性。

（4）连接电缆则用于数据与电源连接[1]。

PHC管桩桩身孔内摄像检测时，将预制内腔中的竖向孔作为实时监测观察通道，再利用孔内摄像装置以及配套设施等对其内部缺陷进行拍摄，呈现的数字信息传递到显示器后，方便施工人员直观观察，从而判断桩身弯曲、裂缝等缺陷情况，还能记录整个拍摄过程，方便后期人员逐帧进行观察与分析，进一步判断桩身完整性、缺陷位置等，更有利于后期进行修补与处理，顺利完成管桩施工任务。

2 工程概况

桃浦中央绿地工程项目，根据勘察结果得知场地地质条件，如表1所示，其地下室及连通道为该项目主要构筑物，整体工程建筑占地面积为4.791万m2。工程采用管桩基础，为顺利推进施工，要求提前做好基桩及围护体系质量检测，主要采取低应变检测、静载荷试验检测等检测技术措施。然而，在实际进行检测过程中，由于场地复杂，单桩最大抗拔荷载为17660kN，故而检测难度增加，为验证低应变检测结果，后续又应用孔内摄像检测技术方法。

表1 桩周土极限摩阻力和桩端土极限端阻力参数

3 检测结果分析

3.1 常规方法检测结果

3.1.1 试桩的静载荷试验

（1）前期试桩的静载荷试验。本工程桩基工况较为单一，埋深标准区域为8m，局部区域11m，单桩最大抗拔荷载为17660kN。结合实际情况与设计单位要求抓紧进行检测。在前期试桩静载荷试验时，设计单位要求预先采取钻孔灌注桩工艺开展施工，桩直径为700mm，桩长50m，桩身强度C35，进入试验后，设计其极限承载力为2600kN。

针对试桩进行试验后，其静载荷试验检测结果与设计其极限承载力2600kN符合，所以，前期试桩静载荷试验可以确定其极限荷载，能够满足实际工程项目桩基设计要求。

（2）后期试桩静载荷试验。由于预期设计的钻孔灌注桩工艺应用成本过高，为节省项目成本，设计单位对其工艺设计进行变更，将φ700mm钻孔灌注桩桩径改为φ500mm的高强预应力管桩，与此同时，将抗拔桩φ600mm钻孔灌注桩桩径改为边长为400mm的先张法预应力混凝土实心方桩，在试桩进场时进行后期试桩静载荷试验[2]。

在逐次进行试桩检测过程中，其加载荷载值在不断变化，第五根试桩SZ4试验开始后，静载荷试验加载至第九级荷载值，第120min时，出现沉降量超过标准限值的现象，难以满足其沉降量稳定的标准，不能达到设计要求的荷载值。

3.1.2 低应变动测法

为更进一步分析静载检测的结果，结合工况，决定再采取低应变动测法进行桩身完整性检测。具体采用LPT-E桩基动测仪，配置传感器设备，工人手持手锤对桩体进行敲击，传感器会接收到反射波，传送给桩基动测系统，最后输出结果，具体的检测流程如图2所示。

图2 桩基低应变动测试验流程

该检测主要使用该设备对设计变更后的φ500mm高强预应力管桩AS3#（PHC500AB（100）-6，15，15）桩进行桩身检测。对检测结果进行处理和判断，将检测数据输入，结果如图3所示。

图3 AS3桩身完整性检测

由图3可知，该桩在深度12.55m左右有明显的缺陷波反射，不符合要求，为验证桩身缺陷程度，决定采取孔内摄像这种新的技术检测方法，进而对桩身缺陷位置、程度大小等进行验证分析。

3.2 孔内摄像法检测结果

本项目桩身检测采用RSM-DCT（D）钻孔电视成像仪，其检测系统示意图如图4所示，摄像头、滑轮、连接电缆与显示设备等为其中的基础组成部分。具体在实际检测过程中，由于PHC管桩中间存在镂空空洞，可直接将其设备检测探头放入其中，操作十分方便[4]。

图4 检测系统

根据该检测技术手段呈现结果可知，如图5所示，基桩AS3#（PHC500AB（100）-6，15，15）在12.55m左右位置处确实存在明显缺陷，与低应变动测法检测结论相印证，进一步明确具体缺陷位置等，最终将检测报告进行上报。

图5 缺陷图像

经过分析，因为检测出的缺陷位置处于基坑开挖面，所以不属于设计要求有效桩长部分，故确定在基坑开挖后再次采用高应变法对其转身完整性进行验证。

最后经过在现场采集了检测数据，经数据分析用实测曲线拟合法分析后，验证其完整性和承载力均达到设计要求。

3.3 讨论

低应变法在桩身检测中具有一定的局限性，有关规定对低应变检测作出说明，如果桩身存在裂隙等，其预制桩检测时，可以再采用高应变法加以验证，而管桩检测则可以采取孔内摄像法进行再次验证，以免出现误判以及漏判的情况[5]。

然而，在低应变检测评定过程中，被评定为桩身完整的情况下，并没有对桩身做扩大检查的相关要求。而本工程在试验桩检测时发现其检测结果异常，桩身10m左右存在缺陷，后面经过孔内摄像法证实确定在12.55m左右存在缺陷。由此说明，虽然静载荷试验可以确定桩身承载能力的大小，但是对桩身缺陷类型以及位置还是难以明确，而且还可能存在误判的现象，难以被发现就匆忙施工，不利于后续施工补救，埋下一定的安全隐患。

为此，有关单位可以选择后续继续应用孔内摄像技术，该技术具有定位准确、操作简单等优点，深度精度可以达到0.1mm，精度达到0.1°，便于直接观察PHC管桩孔内缺陷情况，为有效的检测验证手段之一。

4 结论

PHC桩桩身质量检测时，要求施工单位选择适当的检测方法，然而，检测方法多种多样，特具特点与应用优势。作为常见桩身质量检测方法之一，孔内摄像法的应用深受重视。在本文项目桩身质量检测环节，施工单位选择采取该技术方法进行检测，通过使用RSM-DCT（D）钻孔电视成像仪对PHC管桩AS3桩身进行孔内摄像检测，可以发现其内部12.55m处存在较大缺陷，进一步明确低应变动测法的检测结果，更为精准可靠，所以，孔内摄像法值得在桩身检测中加以推广应用，确保其检测指标符合基本设计要求。