基桩检测技术-超声波

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1、基桩检测技术——声波透射法1．相关标准、规范超声法检测灌注桩的方法涉及的全国性规程有：建设部行业标准《基桩低应变动测规程》（JGJ/T93-95）；中华人民共和国行业标准《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003J256-2003）；中国工程标准化委员会协会标准《超声法检测混凝土缺陷技术规程》（CECS21：2000）。2．混凝土超声检测原理超声波检测法是根据超声波在混凝土中传播后，其声学参数将发生变化，通过分析这些声学参数的变化，探测混凝土内部缺陷、裂缝及质量情况。常用混凝土超声探测的声学参数有：1）波速v（声速）：波速就是声波在介质中传播的速度。（1）图1超声测试波形

2、LTtA式中L——声波传播距离。因为是以最先到达的波为准，L是发、收换能器间的最短距离。通过实体丈量得到；t——声波传播时间（声时）。声时由超声仪测得。2）振幅A：接收波首波的幅度。振幅以分贝（db）表示，由超声仪上读出，也可凭示波器上的刻度（mm）度量。振幅参数是探测缺陷和裂缝的重要参数。3）收波主频率（简称频率）f：发射换能器发出的超声脉冲波是复频脉冲波，它包含各种频率成分。超声脉冲波在混凝土中传播过程中高频成分首先衰减，结果随着传播距离的增加，超声波的主频率不断下降。接收波主频率的下降除了与传播距离有关外，还取决于混凝土内部缺陷、裂缝和质量。因此，接收波频率也是一个有用的

3、参数。首波后面1~2个周波是直达的纵波，所以测定接收波频率时应当测定这1~2个波的频率。可以通过移动游标的办法测定两个波谷（峰）的声时t1、t2，则频率f：（2）1）波形：即波的形状。正常的混凝土，超声波接收波形是衰减正弦波，其包络线大致为半圆形。当混凝土内存在缺陷时，有时会出现畸变波，如图1所示。波形受许多因素影响，在判断缺陷中只能作为一种辅助参数。在结构物上布置换能器，让声传播线通过需要检测的部位，测量声波通过这些部位后，声学参数的大小及其变化情况，据此判断混凝土内部缺陷及质量情况。1．检测方法3．1检测方法分类按照声波换能器在桩体中不同的布置方式，声波透射法可分为（1）桩

4、内跨孔检测；（2）桩内单孔检测；（3）.桩外孔透射法。常用的方法是跨孔检测。跨孔检测是在桩内预埋两根或两根以上声测管把发射接收换能器分别置于两声测管中。与小应变相比，这种方法的优势在于不受桩径、桩长限制，且对缺陷反应更为直观准确。3．2声测管的埋设声测管是预留的声波换能器的通道，需预先埋设在灌注桩中。通常，直径1m以下的灌注桩埋设2根，直径1~1.5m的埋设3根，直径1.5m以上的埋设3根。声测管呈等边三角形（3根）或正方形（4根）布置彼此相互平行。（图2）声测管通常用有缝钢管，使用套筒螺纹或套筒焊接的方法连接各段钢管。钢管固定在灌注桩钢筋笼的架立筋内侧，底端焊死，一起埋入灌注

5、桩。声测管的直径以能保证径向换能器能在管中通畅上下提升为度。增加声测管布置图3．1检测步骤在检测管中注满清水，将径向换能器放入管中，从上至下逐段检测。检测间距为20~50cm。每两根声测管组成一对检测面，如AB、BC、CA。测定参数为声时和振幅，同时注意观察波形。在发现声学参数反常的部位应缩小测试间距，以10~20cm的间距进行加密测量。同时进行斜交叉测量以确定缺陷的性质、范围和部位，如图3所示。图3灌注桩的斜交叉测量a）局部缺陷；b）层状缺陷（断桩）；c）缩颈或声测管附着泥团a）b）c）3．2测试结果处理3．4．1数据处理（1）波速（3）式中li——测点i处二根声测管内边缘间

6、的距离；ti——测点i处的声传播时间，且有（4）式中——超声仪上的声时读数；t00——测试初读数，或称零读数。（1）初读数标定在声测管中使用径向换能器检测时，t00需专门标定，方法如下：(a)t0(测试系统（换能器和仪器）产生的零读数)标定将二径向换能器置于水中，相互平行，高度相同，在彼此间相距为、情况下，测定其声时读数t1、t2。则测试系统t0可按下式计算：（5）(b)t00计算（6）式中d——径向换能器直径；d1——声测管内径；d2——声测管外径；vw——水的波速，可取1480m/s；vg——钢的波速，可取5940m/s。测试初读数实际上包括测试系统产生的零读数和由声测管中

7、的水层、声测管的管壁产生的零读数。扣除零读数后所得的声时就是声测管间混凝土的净传播时间。以目前所用的仪器、换能器和2吋的声测管计，测试初读数大约10多微秒。3．4．1绘制深度～波速、振幅曲线根据所测结果绘制出各测试断面深度～波速、振幅曲线。3．1缺陷判断3．5．1用波速参数判断在目前的有关灌注桩检测规程中，根据波速来判断灌注桩内缺陷的方法有两种：概率法和斜率法。（1）概率法概率法是南京水利科学研究院罗骐先于1965年提出。用于判断包括灌注桩在内的各类混凝土结构内部缺陷，目前载于各类超声探测缺