超声波透射法在钻孔灌注桩检测中的应用

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1、上海地质!""&年第+期,-./0-.12345406·+*·超声波透射法在钻孔灌注桩检测中的应用杨世如（上海众合检测应用技术研究所!"""#$）摘要文章简要介绍了超声波透射法检测钻孔灌注桩质量的基本原理、检测技术和分析方法等，基于对典型实测曲线的分析并结合作者的检测经验，详细描述了应用超声波透射法测桩时的各类桩的缺陷特征。关键词超声波声学参数钻孔灌注桩混凝土缺陷!前言化综合分析、判别混凝土缺陷的位置和范围，或者估算缺陷的尺寸。钻孔灌注桩是高层建筑、桥梁等工程结构常用的基桩形式，其质量直接影响上部结构的安全，由于#超声波透

2、射法测桩的方法和技术钻孔灌注桩的特定施工条件，在混凝土灌注过程中#%!现场检测方法易产生夹泥、缩颈、空洞、断桩等缺陷。从一些模拟&%’%’声测管的埋设实验和大量工程实测结果来看，采用超声波透射法声测管的埋设方式及在横截面上的布置形式将检测钻孔灌注桩混凝土缺陷是一种较为有效的方法。影响检测结果。因此需检测的桩应在设计时将声测"超声波透射法检测钻孔灌注桩的基本原理管的布置标入图纸。声测管材质的选择以透声率最大及便于安装、费用低廉为原则。一般可采用钢管、钻孔灌注桩桩身混凝土是由多种材料组成的非塑料管和波纹管等，目前使用最多的是钢

3、管。均质非单相的多孔结构，在力学特性上是一种粘—声测管的埋设数量应根据桩径的大小来确定：弹—塑性的凝聚体。因此，混凝土内部有着较大的桩径小于’%"(时宜沿直径方向埋设两根管；桩径为声阻抗差异并存在许多声学界面。超声脉冲波在混’%")!%$(时宜按等边三角形布置埋设三根管；桩凝土中传播速度的快慢，与混凝土的密实程度有直径大于!%$(时宜按正方形布置埋设四根管。声测接关系，对于原材料、配合比、龄期及测试距离一定管的内径宜为$")$$((，声测管之间应保持平行。的混凝土来说，声速高则混凝土密实，相反则混凝土埋设时可将声测管焊接或

4、绑扎在钢筋笼的箍筋不密实。当有空洞或裂缝存在时，便破坏了混凝土内侧。声测管的底部应预先用堵头封闭或用钢板焊的整体性，超声脉冲波只能绕过空洞或裂缝传播到封，以保证不漏浆；并在声测管的上部应加盖或堵接收换能器，因此传播的路程增大，测得的声时必然头，以免异物入内。声测管节与节之间的连接方式偏长或声速降低。有两种：一是焊接，即两段钢管相对，外套较粗的套另外，由于空气的声阻抗率远小于混凝土的声阻筒，将套筒口周边与钢管焊接封闭。切忌不加套筒抗率，超声脉冲波在混凝土中传播时，遇到蜂窝、空洞而直接将钢管对接焊接，否则可能产生背流或毛刺或裂

5、缝等缺陷，便在缺陷界面发生反射和散射，声能而阻碍换能器的顺利移动，直接对焊的焊接质量较难被衰减，其中频率较高的成分衰减更快，因此接收信号的波幅明显降低，频率明显减小或者频率谱中高频———————————————成分明显减少。再者经缺陷反射或绕过缺陷传播的收稿日期："$$#%&%’脉冲波信号与直达波信号之间存在声程和相位差，叠作者简介：杨世如，男，!&(’年&月生，!&&#年毕业于加后互相干扰，致使接收信号的波形发生畸变。同济大学地下建筑与工程系水文与工程根据上述原理，可以利用超声脉冲波在混凝土地质专业，工学硕士，现任上海众

6、合检测中传播时声学参数（声时、波幅、频率等）和波形的变应用技术研究所副所长。上海地质总第HH期·IH·,.04+.0*J/3A3+E保证，在钢筋笼吊装过程中可能因扭曲或撞击而破检测。坏，导致浇筑混凝土时浆液渗入声测管内，影响检测的正常进行。二是螺口连接，即将两段钢管端头加!桩身混凝土缺陷的判断方法及桩身完整工成螺纹，与套筒螺纹相匹配而连接。值得注意的性评价是，有时在螺纹套筒处会形成空气夹层而引起声波如何根据所测得的声学参数判断桩身混凝土缺反射，对该处的声学参数的测值有影响，特别是振幅陷是超声波透射法测桩的关键，目前常用的方

7、法有：测值，所以切不可因接头影响而误把该处判为缺陷。!""概率法!"#"$现场检测步骤对同一根桩同一剖面的声速、波幅、主频值进行!连接所有仪器设备，检查电源宫殿供电情况。计算和异常值判别。当某一测点的一个或多个声学"根据桩径大小选择合适的换能器和仪器参参数被判为异常值时，即为存在缺陷的可疑点。数，当采用自动检测系统时，在同批桩的检测过程中!"#斜率法不得随意改变仪器参数。当采用手动方法检测时，用声时（1*）7深度（.）曲线相邻测点的斜率8和在检测过程中若需改变参数时，必须换算校正数据。相邻两点声时差值!1的乘积9，绘制97

8、.曲线，根#测量整个检测系统的声时初读数。据97.曲线的突变位置，并结合波幅值的变化情况$将接收和发射换能器分别置于两个声测孔的可判定存在缺陷的可疑点或可疑区域的边界。底部，从底部开始向上提升逐点检测，如果采用自动检测系统，则将换能器升降绞车安置于声测管轴线:;（1*71*7#）（<6*76*7#）9;