130730-竖向声波透射基桩完整性检测新技术

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1、竖向声波透射基桩完整性检测新技术1.竖向声波透射的构思随着铁路的大规模兴建，特别是高速铁路建设里程的不断增加，桩的用量急剧上升。桩的长度达到60-70m，桩径1.2m、1.3m、1.5m不等。鉴此，.反射波法难于测到桩底信号，声波透射法受到声测管的制约（薄壁管被压憋或不能保证平行及堵管）原有的基桩完整性测试方法受到挑战。天津铁三院提出采用“竖向声波透射检测基桩完整性”，经过多年努力终于完成。今年4月由天津市科委主持并通过鉴定。图1.竖向声波透射法的测试系统2.竖向声波透射法的观测系统和测试方法图1是基桩完整性声波竖向透射法的测试系统。是由电火花震源

2、，动测仪（也就是信号接收采集和存储设备）和桩顶放置的接收传感器，以及高压放电电缆和电火花放电头组成。高压放电电缆放入桩内预埋的钢管内，由桩底以1m点距提升放电，产生的波动由桩顶的传感器逐点接收记录，至桩顶完成测试。3.竖向声波透射接收采集到的波列图3.1完整桩的波列记录如图2.图2.完整桩竖向声波透射法测试得到的波列记录图2中出现了①②③④四组同相轴，它们都是些甚么波动？要建立新的概念。即管波理念，也就是钻孔中的斯通利波，是在井液与孔壁界面上产生的制导波。先看看管波是如何产生的以及它的属性：A.在有井液的井孔中激励的弹性波波长大于井径时一定会产生管

3、波；B.管波波速低于井液的波速（约0.9倍）；C.管波的波幅大、波幅衰减慢；D.频率低、频散效应不明显；E.管波的传播速度与孔壁的横波速度有关；F.管波只在井壁一个波长范围内存在；G.波在传播过程中遇到波阻抗界面会反射和透过。由此，可见图2中②是上行管波；③是下行反射管波；④下行管波到桩底后，由桩底沿桩身反射的上行纵波。①是电火花激励引起桩身内波动，沿桩身上行的纵波同相轴。同相轴①的斜率反映的是桩身的纵波波速，图2中该同相轴是一条直线，说明桩身混凝土匀质性良好，桩身完整，可求出其纵波波速是4200m/s。3.2缺陷桩波列记录如图3和图4图3缺陷桩竖

4、向声波透射法测试得到的波列记录(缺陷位置在29m)图4.缺陷桩竖向声波透射法测试得到的波列记录(缺陷位置在5m)从图3和图4中可见桩身内的上行纵波同相轴①，不再是一根直线，它们分别在29m和5m处发生折转，说明桩身在此处存在缺陷。在缺陷处产生上行管波和下行管波到桩底后，由桩底沿桩身反射的上行纵波。它们造成管波同相轴的K字型异常，为缺陷的客观存在展示出异常。4.对竖向声波透射检测桩身完整性的讨论A.此法为基桩完整性检测提供了新思路；B.无形中利用管波现象增加了辅助判据；C.对桩身混凝土波速给出了较详细的数据；D.不能给出桩身缺陷的类别，只对桩身作合格

5、和不合格的判断；E.对缺陷的大小可有半定量判断；F.对电火花振源送出的采集数据触发信号的时间一致性要求严格。总之，一种新的基桩完整性测试方法的诞生是可喜的。竖向声波透射检测基桩完整性是天津铁三院岩土总公司总工杨怀玉提出，高工任春山、王闯等共同参与历时多年完成的，已取得发明专利。（吴庆曾供稿）