基桩的声波透射法检测.doc

基桩的声波透射法检测基本原理及方法混凝土是由多种材料组成的多相非匀质体对于正常的混凝土声波在其中传播的速度是有一定范围的当传播路径遇到混凝土有缺陷时如断裂裂缝夹泥和密实度差等声波要绕过缺陷或在传播速度较慢的介质中通过声波将发生衰减造成传播时间延长使声时增大计算声速降低波幅减小波形畸变利用超声波在混凝土中传播的这些声学参数的变化来分析判断桩身混凝土质量声波透射法检测桩身混凝土质量是在桩身中预埋根声测管将超声波发射接收探头分别置于根导管中进行声波发射和接收使超声波在桩身混凝土中传播用超声仪测出超声波的传播时间波幅及频率等物理量就可判断桩身结构完整性适用范围声波透射法适用于检测桩径大于混凝土灌注桩的完整性因为桩径较小时声波换能器与检测管的声耦合会引起较大的相对测试误差其桩长不受限制仪器设备试验装置声波透射法试验装置包括超声检测仪超声波发射及接收换能器亦称探头预埋测管等也有加上换能器标高控制绞车和数据处理计算机其装置见图超声检测仪的技术性能应符合下列规定接收放大系统的频带宽度宜为增益应大于并带有或的衰减器其分辨率应为衰减器的误差应小于其档间误差应小于发射系统应输出的脉冲电压其波形可为阶跃脉冲或矩发射系统应输出的脉冲电压其波形可为阶跃脉冲或矩形脉冲显示系统应同时显示接收波形和声波传播时间其显示时间范围宜大于计时精度应大于仪器必须稳定可行中声时漂移不得大于换能器应采用柱状径向振动的换能器将超声仪发出的电脉冲信号转换成机械振动信号其共振频率宜为外形为圆柱形外径长度换能器宜装有前置放大器前置放大器的频带宽度宜为绝缘电阻应达其水密性应满足在水压下不漏水桩径较大时宜采用增压式柱状探头声测管是声波透射法检测装置的重要组成部分宜采用钢管塑料管或钢质波纹管其内径宜为测试技术中铁十八局集团祝勇房山商务网预埋声测管应符合下列规定桩径应埋设双管应埋设三根管桩径以上应埋设四根见图声测管布置方式声测管底端及接头应严格密封保证管外泥冰在压力下不会渗入管内上端应加盖声测管可焊接或绑扎在钢筋笼的内侧检测管之间应互相平行在检测管内应注满清水现场检测前应测定声波检测仪发射至接收系统的延迟时间并应按下式计算声时修正值式中检测管外径检测管内径换能器外径检测管壁厚度方向声速水的声速声时修正值将发收换能器置于水中间距左右接收信号波幅调节到二或三格改变发收换能器间距测量不同距离的声时值按时距曲线求出值检测步骤应符合下列要求接收及发射换能器应在装设扶正器后置于检测管内并能顺利提升及下降测量时上述发射与接收换能器可置于同一标高当发射与接收换能器置于不同标高时其水平测角可取测量点距当发现读数异常时应加密测量点距以保证测点间声场可以覆盖而不至漏测发射与接收换能器应同步升降各测点发射与接收换能器累计相对高差不应大于并应随时校正检测宜由检测管底部开始发射电压值应固定并应始终保持不变放大器增益值也应始终固定不变调节衰减器的衰减量使接收信号初至波幅度在荧光屏上为或格由光标确定首波初至读取声波传播时间及衰减器衰减量依次测取各测点的声时及波幅并进行记录一根桩有多根检测管时应将每根检测管编为一组分组进行测试见图每组检测管测试完成后测试点应随机重复抽测其声时相对标准差不应大于波幅相对标准差不应大于并对声时及波幅异常的部位应重复抽测测量的相对标准差可按下式计算式中声时相对标准差波幅相对标准差第个测点声时原始测试值第个测点波幅原始测试值第个测点第次抽测声时值第个测点第次抽测波幅值检测数据的处理与判定由现场所测的数据应绘制声时深度曲线及波幅衰减值深度曲线其声时及声速应按下列公式计算式中混凝土中声波传播时间声时原始测试值声波检测仪发射至接收系统的延迟时间声时修正值两个检测管外壁间的距离混凝土声速桩身完整性应按下列规定判定应采用声时平均值与声时倍标准差之和作为判定桩身有无缺陷的临界值并应按下列公式计算式中测点数混凝土中第测点声波传播时间声时平均值声时标准差亦可按声时深度曲线相邻测点的斜率及相邻两点声时差值的乘积作为缺陷的判据式中第测点的声时第测点的声时第测点的深度第测点的深度值能在声时深度曲线上明显地反映出缺陷的位置及性能可结合值进行综合判定波幅衰减量比声速对缺陷反应更灵敏可采用接收信号能量平均值的一半作为判断缺陷临界值波幅值以衰减器的衰减量表示波幅判断的临界值有下列关系式中衰减量平均值第测点的衰减量测点数对超越临界值的测区应进行缺陷分析与判断桩的完整性宜采用上述判据并辅以接收波形的视频率做进一步的综合判定在作出缺陷判定后如需判定桩身缺陷尺寸及空间分布宜进一步采用多点发射不同深度接收的扇形测量法用多条交会的声线所测取的波速及波幅的异常加以判定工程实例福州某特大桥桩基础进行声波透射法检测现场测试工作于年月日完成拟建场地位于福州峡南大桥基础采用冲钻孔灌注桩被测桩编号为桩径桩长桩身混凝土强度等级桩端持力层为微风化岩土层自上而下为粗砂砂夹淤泥砂卵石微风化岩详见该工程地质勘察报告声波透射法按基桩低应变动力检测规程有关规定进行桩内埋设根测管通过测量整个桩身检测区域内的超声波传播时间观察接收到的信号幅度变化来分析判断桩身结构完整性本次检测采用型非金属超声检测仪该桩基中一对测向的声时深度曲线见图该桩同时采用反射波法进行检测所用仪器为美国公司生产的桩基完整性检验仪实测时域曲线见图根据声波透射法检测结果分析桩顶下处处及处均有明显的波峰前两个波峰处其值即判据值分别为及左右这两处缺陷为局部夹泥而桩顶下处六对测向均无法接收到超声信号判断该桩处桩身混凝土严重离析不合格桩由反射波法测得的时域曲线图可看出该桩桩顶下处有与入射波同相位的明显反射波判断为该处桩身混凝土严重离析与声波透射法检测结果基本吻合