课题13：桥梁工程结构试验检测-桩身完整性检测(超声波法)

1、引入引入基桩完整性检测的方法有哪些？基桩完整性检测的方法有哪些？低应变法低应变法超声波法超声波法钻芯法钻芯法钻（挖）孔灌注桩检测钻（挖）孔灌注桩检测桥梁工程检测技术桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法知识目标知识目标1、了解超声波法检测基桩完整性的主要步骤；、了解超声波法检测基桩完整性的主要步骤；2、了解不同超声波形对应的缺陷类型；、了解不同超声波形对应的缺陷类型；3、了解桩身完整性评判的类别。、了解桩身完整性评判的类别。能力目标能力目标1、能够合作操作超声波法检测基桩完整性的仪器；、能够合作操作超声波法检测基桩完整性的仪器；2、能够通过超声波形做出初步的缺陷判定。、能够通过超声波形做

2、出初步的缺陷判定。桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法 在预埋声测管之间发射并接在预埋声测管之间发射并接收声波，通过收声波，通过实测声波实测声波在混凝土在混凝土介质中的传播介质中的传播时间、频率和波幅时间、频率和波幅衰减衰减等声学参数的变化，对等声学参数的变化，对桩身桩身完整性完整性进行检测的方法。进行检测的方法。桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法一、超声波法概述一、超声波法概述定义定义 基桩成孔后，灌混凝土之基桩成孔后，灌混凝土之前，在桩内前，在桩内预埋预埋若干根若干根声测管声测管作为作为声波发射和接收换能器的声波发射和接收换能器的通道，通道，在桩身混凝土灌注若干在桩身混凝

3、土灌注若干天后开始检测，用天后开始检测，用声波检测仪声波检测仪沿桩的纵轴方向以一定的间距沿桩的纵轴方向以一定的间距逐点逐点检测声波穿过桩身各截面检测声波穿过桩身各截面的声学参数的声学参数，然后对这些检测，然后对这些检测数据进行处理，分析和判断，数据进行处理，分析和判断，以确定桩身混凝土缺陷的位置以确定桩身混凝土缺陷的位置、程度，从而推断桩身混凝土、程度，从而推断桩身混凝土的完整性。的完整性。桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法一、超声波法概述一、超声波法概述基本原理基本原理公路工程基桩动测技术规程公路工程基桩动测技术规程 JGJ/T F81-01-2004JGJ/T F81-01-20

4、04 规定：规定：重要重要工程的钻孔灌注桩应埋设声测管，工程的钻孔灌注桩应埋设声测管，检测桩数不少于检测桩数不少于50%50%。建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB50007-2002 GB50007-2002 规定：规定：直径大于直径大于800mm800mm的混凝土嵌岩桩应采用钻孔抽芯法或声波透射法检测，检的混凝土嵌岩桩应采用钻孔抽芯法或声波透射法检测，检测桩数测桩数不得少于总桩数的不得少于总桩数的10%10%，且，且每根柱下承台的抽检桩每根柱下承台的抽检桩数不得少于数不得少于1 1根根。建筑工程基桩检测技术规范建筑工程基桩检测技术规范 JGJ 106-2003JGJ 106-200

5、3 规定：规定：声波透射声波透射法仅适用于在灌注桩成型过程中已经预埋了两根或两根以法仅适用于在灌注桩成型过程中已经预埋了两根或两根以上声测管的基桩，抽检数量上声测管的基桩，抽检数量不得少于总桩数的不得少于总桩数的10%10%。一、超声波法概述一、超声波法概述基本原理基本原理桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法一、超声波法概述一、超声波法概述检测设备检测设备桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法采集仪采集仪换能器换能器声测管声测管1、埋设声测管、埋设声测管（1 1）声测管材料）声测管材料 宜采用宜采用金属管金属管，可用焊接钢管（有，可用焊接钢管（有缝焊接、普通管）缝焊接、普通管）（

6、2 2）声测管尺寸）声测管尺寸 声测管内径应比换能器外径声测管内径应比换能器外径大大15mm15mm，宜为宜为5060mm5060mm。桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法二、试验方法二、试验方法埋设数量与桩径大小有关：埋设数量与桩径大小有关：D800mmD800mm，2 2根；根；800D2000mm8002000mmD2000mm，不少于，不少于4 4根。根。（3 3）声测管数量及布置）声测管数量及布置 a) b) c)声测管埋设示意图声测管埋设示意图a) a) 双管；双管；b) b) 三管；三管；c) c) 四管四管桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法二、试验方法二、试验

7、方法 主筋 架立筋 声测管 管口高出桩顶管口高出桩顶300mm300mm以上；以上；埋设至桩底；埋设至桩底；牢固焊接或绑扎在钢筋笼牢固焊接或绑扎在钢筋笼的内侧。的内侧。二、试验方法二、试验方法桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法1 1）被检桩的混凝土龄期应）被检桩的混凝土龄期应大于大于14d14d（强度（强度不小于不小于15mpa15mpa) )；2 2）声测管内应）声测管内应灌满清水，灌满清水，且保证通畅，且保证通畅，静置静置1 1小时后再开小时后再开始测量；始测量；3 3）标定标定超声波检测仪发射至接收的系统超声波检测仪发射至接收的系统延迟时间延迟时间t t0 0；4 4）准确量测

8、声测管的）准确量测声测管的内、外径内、外径和两和两相邻声测管外壁间的相邻声测管外壁间的距离距离，量测精度为，量测精度为1mm1mm；5 5）取芯孔的垂直度误差不应大于）取芯孔的垂直度误差不应大于0.5%0.5%，检测前应进行孔，检测前应进行孔内清洗。内清洗。2 2、检测准备工作、检测准备工作桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法二、试验方法二、试验方法桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法二、试验方法二、试验方法（3 3）测试方式）测试方式nni+1iii+1n (a)(a)平测平测 (b)(b)斜测斜测 (c)(c)扇形扫测扇形扫测 双孔测量双孔测量又分为又分为平测平测（两个换能

9、器在同一水平（两个换能器在同一水平面）、面）、斜测斜测（两个换能器一上一下）、（两个换能器一上一下）、扇形扫侧扇形扫侧（一个不动，另一个上下移动）。（一个不动，另一个上下移动）。桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法二、试验方法二、试验方法 按测量声按测量声测管数量分成测管数量分成双孔双孔、三孔三孔和和四孔四孔测量。测量。（4 4）检测剖面的编号及检测次序）检测剖面的编号及检测次序 一根桩有多根检测管时，应将每一根桩有多根检测管时，应将每2 2根检测管编为一根检测管编为一组，分组进行测试。组，分组进行测试。二、试验方法二、试验方法桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法二、试验方法二

10、、试验方法桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法5 5、采集数据、采集数据 目前桩身混凝土缺陷判别主要依据于目前桩身混凝土缺陷判别主要依据于实测声速、实测声速、波幅波幅及其随深度的及其随深度的变化曲线变化曲线，根据，根据声速判据、波幅判声速判据、波幅判据据和和PSDPSD判据判据综合分析桩身质量及混凝土综合分析桩身质量及混凝土缺陷程度缺陷程度。1)1) 声时声时，波速，波速2 2）首波波幅）首波波幅三、检测数据分析与评定三、检测数据分析与评定桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法三、检测数据分析与评定三、检测数据分析与评定桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法1 1、声速异常

11、值的判断步骤、声速异常值的判断步骤 当实测混凝土声速值低于当实测混凝土声速值低于声速临界值声速临界值时应将其作时应将其作为可疑缺陷区。为可疑缺陷区。v vi i v vD Dv vD D=v-2=v-2 三、检测数据分析与评定三、检测数据分析与评定桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法1 1、声速异常值的判断步骤、声速异常值的判断步骤 当检测剖面当检测剖面n n个测点的声速值普遍偏低且离散个测点的声速值普遍偏低且离散性很小时，宜采用性很小时，宜采用声速低限值声速低限值判据。即实测混凝土判据。即实测混凝土声速值低于声速低限值时，可直接判定为异常。声速值低于声速低限值时，可直接判定为异常。v

12、 vi ivvL L三、检测数据分析与评定三、检测数据分析与评定桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法2 2、波幅异常值的判断步骤、波幅异常值的判断步骤 波幅不能小于波幅临界值，波幅临界值为平波幅不能小于波幅临界值，波幅临界值为平均值减去均值减去6 6，即，即161pimnmpiiAAAAn三、检测数据分析与评定三、检测数据分析与评定桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法3 3、PSDPSD法判断桩身缺陷法判断桩身缺陷PSDPSD即为声时即为声时深度曲线的斜率乘以对应声时的变化值。深度曲线的斜率乘以对应声时的变化值。111ciciiiciciPSDKtttKzzttt PSDPSD

13、正常是正常是应该接近应该接近0 0，异常时会异常时会突然增大。突然增大。缺陷性质的综合判断缺陷性质的综合判断1. 1. 桩底沉渣桩底沉渣 声速低，波幅衰减严重；声速低，波幅衰减严重；2. 2. 层状缺陷层状缺陷 声速与波幅明显下降，桩身则为断桩，声速与波幅明显下降，桩身则为断桩，桩头则超高不够；桩头则超高不够；3. 3. 孔壁坍塌或泥团孔壁坍塌或泥团 若包裹声测管则波幅衰减严重，若包裹声测管则波幅衰减严重，斜测可分辨。斜测可分辨。4. 4. 混凝土离析混凝土离析 石多浆少，声速不降，波幅减小，浆石多浆少，声速不降，波幅减小，浆多石少，波幅不降，声速下降。多石少，波幅不降，声速下降。5. 5.

14、蜂窝蜂窝 声速下降不大，波幅明显衰减。声速下降不大，波幅明显衰减。三、检测数据分析与评定三、检测数据分析与评定桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法桩身完整性评价桩身完整性评价JTG/T F81-01-2004JTG/T F81-01-2004桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法l类桩类桩l类桩类桩检测数据分析与评定检测数据分析与评定l类桩类桩桩身混凝土质量评价桩身混凝土质量评价l孔底沉渣桩孔底沉渣桩l孔斜桩孔斜桩桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法四、工程实例分析四、工程实例分析1 1、类桩类桩桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法四、工程实例分析四、工程实例分析

15、l 根据根据图形分析及图形分析及综合评价：该桩桩身完整，综合评价：该桩桩身完整，波形正常，各声测剖面上的波形正常，各声测剖面上的声速值和波幅值均大声速值和波幅值均大于相应的临界值于相应的临界值，可，可判为判为类桩类桩。 1 1、类桩类桩桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法四、工程实例分析四、工程实例分析2 2、类桩类桩桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法四、工程实例分析四、工程实例分析l 根据图形分析及根据图形分析及综合评价：该桩桩身有综合评价：该桩桩身有轻度缺陷，波形基本正常轻度缺陷，波形基本正常，ABAB声测剖面在声测剖面在32.5m32.5m处、处、ACAC声测剖面在声测

16、剖面在32.0m32.0m处各有一点声速处各有一点声速值和波幅值均小于临界价值和波幅值均小于临界价，其余声速值和波幅，其余声速值和波幅值均大于相应的临界值，值均大于相应的临界值，可判为可判为类桩类桩。2 2、类桩类桩桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法四、工程实例分析四、工程实例分析3 3、类桩类桩桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法四、工程实例分析四、工程实例分析l 根据图形分析及根据图形分析及综合评价：该桩桩身有明显综合评价：该桩桩身有明显缺陷，缺陷，ABAB、ACAC、BCBC三个声测剖面在三个声测剖面在30.5-32.8m30.5-32.8m同一同一深度截面处，其声速值

17、和波幅值均小于临界值，波形深度截面处，其声速值和波幅值均小于临界值，波形畸变畸变，可判为可判为类桩类桩。 3 3、类桩类桩桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法四、工程实例分析四、工程实例分析4 4、孔底沉渣桩、孔底沉渣桩桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法四、工程实例分析四、工程实例分析 根据图形分析及根据图形分析及综合评价：在桩身综合评价：在桩身13.00-13.00-13.50m13.50m处声速值和波幅值均小于临界值，处声速值和波幅值均小于临界值，在桩在桩底底70.50-71.40m70.50-71.40m处声速值和波幅值明显小于临处声速值和波幅值明显小于临界值界值，桩底有沉渣桩底有沉渣。 4 4、孔底沉渣桩、孔底沉渣桩桩身完整性检测桩身完整性检测超声波法超声波法四、工程实例分析四、工程实例分