基桩的声波透射法检测1.doc

1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24根声测管。将超声波发射、接收探头分别置于2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t、波幅A及频率f等物理量，就可判断桩身结构完整性。 2适用范围 声波透射法适用于检测桩径大于0.6m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。 3仪器设备 （1）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 （2）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550kHz，增益应大于100dB，并带有060（或80）dB的衰减器，其分辨率应为1dB，衰减器的误差应小于1dB，其档间误差应小于1。 发射系统应输出2501000V的脉冲电压，其波形可为阶跃脉冲或矩发射系统应输出2501000V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300s，计时精度应大于1s，仪器必须稳定可行，2h中声时漂移不得大于0.2s。 （3）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2550kHz，外形为圆柱形，外径30mm，长度200mm。换能器宜装有前置放大器，前置放大器的频带宽度宜为550kHz。绝缘电阻应达5M，其水密性应满足在1MPa水压下不漏水。桩径较大时，宜采用增压式柱状探头。 （4）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5060m。 4测试技术 （1）预埋声测管应符合下列规定： 桩径0.61.0m应埋设双管；1.02.5m应埋设三根管；桩径2.5m以上应埋设四根。 声测管底端及接头应严格密封，保证管外泥冰在1MPa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。 （2）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t0，并应按下式计算声时修正值t： t=(D-d)/Vt+(d-d)/Vw 式中 D检测管外径（mm）； d检测管内径（mm）； d换能器外径（mm）； Vt检测管壁厚度方向声速（kms）；Vw水的声速（kms）； T声时修正值（s）。 将发、收换能器置于水中，间距0.5m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t0值。 （3）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3040，测量点距2040cm。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2cm，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2或3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。 一根桩有多根声测管时，应将每2根检测管编为一组，分组进行测试。每组检测管测试完成后，测试点应随机重复抽测1020。其声时相对标准差不应大于5；波幅相对标准差不应大于10，并对声时及波幅异常的部位应重复抽测。 5工程实例 基础采用冲钻孔灌注桩，被测桩桩径2500mm，桩长45.3m，桩身混凝土强度等级C25，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（JGJT93-95）有关规定进行，桩内埋设4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CTS25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下图。 该桩同时采用反射波法进行检测，所用仪器为美国PDI公司生产的PIT桩基完整性检验仪，实测时域曲线见上图。 根据声波透射法检测结果分析，桩顶下77.5m处，16.517.5m处及28.032.0m处均有明显的波峰，前两个波峰处其Ktzt值（即PSD判据值）分别为200及580左右，这两处缺陷为局部夹泥，而桩顶下28.032.0m处六对测向均无法接