超声波透射法在基桩检测中PSD评定的应用研究

1、超声波透射法在基桩检测中psd评定的应用研究超声波透射法在基桩检测中psd评定的应用研究邢哲,宛新林,宛传虎,贾伟凤(安徽建筑工业学院土木工程学院,安徽合肥230601)摘要:文章主要对超声波透射法的原理及psd判据法的应用进行了探讨,通过对psd判据法的深入研究,改进了对桩身完整性的判断准确度.该文首先概述了超声波的原理及其测试方法,然后在工程实例中用psd判据法对基桩完整性进行评定.通过工程实例,得出用psd判据法判断桩身质量的简便性,准确性和专业性.关键词:超声波透射法;psd;完整性;桩基检测中图分类号:tu473.1文献标识码:a文章编号:16735781(2011)04052002

2、桩基础是建筑工程中常用的基础形式,桩身质量直接影响到建筑物的安全.桩基的完整性检测是桩基质量检i贝0的重要内容,桩身完整性检测方法有钻芯法,高低应变动测法和声波透射法1.与其他方法比较,声波透射法有鲜明的特点2:检测全面,细致,检测范围可以覆盖全桩长的各个截面,信息量丰富,结果准确可靠,且现场操作简便,迅速,不受桩长,长径比等的限制.超声波透射法中最重要的是对检测数据进行数据分析和结果判定,其检测需要分析和处理的声学参数是声速,波幅,主频3.而如何应用这些声学参数进行判定是超声波透射法测桩的关键,其分析判定方法有:声速判据,psd判据,波幅判据和主频判据4.psd判据突出对声时的变化,对缺陷的

3、敏感度在各种判据法中最为明显,同时也减小了因声测管不平行造成的测试误差对数据分析的影响,所以psd判据法比其他方法具有独特优势l5j.psd判据的物理意义为:声时一深度曲线相邻两点的斜率与相邻时差值的乘积,根据psd值在某深度处的突变结合波幅变化情况,进行异常点判定,该判据对声时具有指数放大作用.因此,缺陷区psd值较声时反映明显,而且运用psd判据基本上消除了声测管不平行或混凝土不均匀等因素所造成的声时变化对缺陷判断的影响,本文结合工程实例阐述psd判据法的应用效果.1超声波透射法的原理和检测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的传播速度是有一定范围的,当传播

4、路径遇到混凝土有缺陷时,如断裂,裂缝,夹泥和密实度差等,声波绕过缺陷或在传播速度较慢的介质中通过,声速将发生衰减,而造成声时增大,波幅减小,波形畸变.因此,利用超声波在混凝土中传播的这些声学参数的变化,来分析判断混凝土的变化是非常有效的6.在基桩施工前,根据桩直径的大小预埋一定数量的声测管,作为换能器的通道.测试时每两根声测管为一组,通过水的耦合,超声脉冲信号从一根声测管中的换能器发射出去,在另一根声测管中的卢测管接收信号,超声仪测定有关参数并采集记录储存供分析解释使用.2psd判据评定方法对于由声速,波幅衰减确定的异常区,结合psi)曲线进行综合分析,采用斜率法作为辅助异常判据,当psd值在

5、某测点附近明显变化时,应将其作为a疑缺陷区.首先要得出声速和波幅的临界值,才能确定两者衰减的异常区,然后结合psd进行分析.以下为声速,波幅临界值和psd的求解方法【j.(1)声速临界值的计算.将同一检测剖面各测点的声速值由大到小依次排序,即收稿日期:2o1106ol;修改日期:2ol10614基金项目:安徽建筑:f_41k学院2olo年度大学生科技创新基金资助项目(20101o18)作者简介:邢忻(】987),男,浙江绍兴人,安徽建筑工业学院硕士生;宛新林(966一),男,安徽巢湖人,博士,安徽建筑工业学院教授.520工程与建设20l1年第25卷第4期(1)其中,为声速测量值,m/s;为检测

6、剖面测点数;k为去掉的小数值数据个数.对去掉中最小数值后的其余数据进行统计计算,即=as(2)vm一(3)总一z(4)其中,为异常判断值,m/s;为(一志)个数据的平均值,m/s,a为标准正态分布表中与(一是)相对应的系数;为(一尼)个数据的标准差,m/s.将参加统计数组的最小数据与异常判断值进行比较,当一时,则去掉最小数据,重复(2)(4)式的计算,直到(5)式成立.>vo(5)此时,为声速的异常判断临界值.声速异常时的临界值判据为<v(6)当(6)式成立时,声速可判定为异常.(2)波幅异常时的临界值判据计算公式为a一告a(7)1a<a一6(8)其中,a为波幅平均值,db.

7、当(8)式成立时,波幅可判定为异常.(3)当采用斜率法的psd值作为辅助异常点判据时,psd值的计算公式为psdkgzxt(9)k一ta-tcl(10)attd一&i-1(11)其中,为第i测点声时,p-s;g一为第一1测点声时,fs为第i测点深度,m;z一为第一1测点深度,m.3应用实例本次共试验2根工程桩,桩型为人工挖孔桩,混凝土强度等级,桩长和桩径均相等,其混凝土强度等级为c25,桩长为5in,桩径为690mm.在现场采用rs-st01c型声波检测仪和ch一1型声波跨孔换能器进行现场数据的采集与记录.2根桩的声速,波幅和psd曲线,如图1所示.p/db1/dh(a)1#声速,声幅

8、,psd曲线(b)2#声速,声幅,psd曲线图11#和2#声速,声幅,psd曲线从图1a看出,在距桩顶lm处psd曲线连续出现测点异常,所对应的声速也异常,明显低于临界波速值;同理在3.1m处和桩底均出现了异常,说明该桩在对应部位存在缺陷,其分析结果与钻芯得到的情况相吻合.从图lb看出,psd曲线正常,所对应的声速曲线正常,没有缺陷,该桩的低应变反射波法得到的实例曲线反映了此桩完整性正常,无缺陷.4结束语通过实例分析看出,运用psd判据法评定桩身完整性较简便,但如果声时读数有错误,psd会将错误数据进行放大,造成误判.在采用psd法时应注意当桩声缺陷为缓变型时,声时值也呈缓变型,psd判据并不敏感.在实际应用时,可先假定缺陷的性质和尺寸,来计算临界状态的psd值,作为临界值判据,但必须对缺陷区的声速波速作为假定.(参考文献jg/1062003,建筑桩基检测技术规范es2.谭国.超声波透射法检测大直径灌注桩ej1.水利与建筑工程学报,2007(1):9o一92.郭素杰.超声波多参数综合分析法在基桩检测中的应用i-j.勘察科学技术,1999(1):6164.陈凡,徐天平,陈久照,等.基桩质量检测技术m.北京:中国建筑工业出版社,2003.杨世如.超声波透射法在钻孔灌注桩检测中的应用口.上海地质,2003(4):4751.屈彦玲.钻