桩基声波检测作业指导书详解

1、JYZJ/ZZ-地基-001基桩检测作业指导书声波透射法20161018发布20161101实施*有限公司作业指导书共18页第1页第B版第0次修订审核页文件编号：文件编号：版本号：第B版编制：审核：批准：受控状态：口受控口不受控现行有效：是口否发放序号：发布单位：发布日期：2016年10月18日实施日期：201奔11月1日共18页第2页作业指导书第B版第0次修订声波透射法文件编号：JYZJ/ZZ-地基-0011检测依据中华人民共和国行业标准建筑基桩检测技术规范（JGJ106-2014。2适用范围本方法适用已预埋声测管的混凝土灌注桩桩身完整性检测。3检测目的判定桩身缺陷的位置、范围和程度，对桩身

2、完整性进行判定。4检测原理声波是弹性波的一种，若视混凝土介质为弹性体，则声波在混凝土中的传播服从弹性波传播规律，由发射探头发射的声波经水的耦合传到测管，再在桩身混凝土介质中传播后，到接收端的测管，再经水耦合，最后到达接收探头。由于液体或气体没有剪切弹性，只能传播纵波，因此超声波测桩技术采用的是纵波分量。探头发射的声波会在发射点和接收点之间形成复杂的声场，声波将分别沿不同的路径传播，最终到达接收点，其走时都不尽相同。但在所有的传播路径中总有一条路径，声波走时最短，接收探头接收到该声波时，形成信号波形的初始起跳，一般称为“初至”，当桩身完好时，可认为这条路径就是发射探头和接收探头的直线距离，是已知

3、量；而初至对应的声时扣去声波在测管、水之间的传播时间以及仪器系统延迟时间，可得声波在两测管间混凝土介质中传播的实际声时，并由此可计算出所对应的声速。当桩身存在断裂、离析等缺陷时，破坏了混凝土介质的连续性，使声波的传播路径复杂化，声波将透过或绕过缺陷传播，其传播路径大于直线距离，引起声时的延长，而由此算出的波速将降低。另外，由于空气和水的声阻抗远小于混凝土的声阻抗，声波在混凝土中传播过程中，遇到蜂窝、空洞或裂缝等缺陷时，在缺陷界面发生反射和散射，声能衰减，因此接收信号的波幅明显降低，频率明显减小。冉者，透过或绕过缺陷传播的脉冲波信号与直达波信号之间存在声程和相位差，叠加后互相干扰，致使接收信号的

4、波形发生畸变。综上所述，当桩身某一段存在共18页第3页作业指导书第B版第0次修订声波透射法文件编号：JYZJ/ZZ-地基-001缺陷时，接收到的声波信号会出现波速降低、振幅减少、波形畸变、接收信号主频发生变化等特征。超声波透射法桩基检测就是根据混凝土声学参数测量值的相对变化，分析、判别其缺陷的位置和范围，评定桩基混凝土质量类别。5试验仪器设备5.1声波发射与接收换能器符合下列规定：(1)圆柱状径向换能器沿径向振动应无指向性；(2)外径应小于声测管内径，有效工作段长度不得大于150mm；(3)揩振频率应为30kHz60kHz;(4)水密性应满足1MP打压不渗水。5.2声波检测仪应具有下列功能(1

5、)实时显示和记录接收信号时程曲线以及频率测量或频谱分析；(2)最小采样时间间隔应小于等于0.5阵，系统频带宽度应为10kHz200kHz,声波幅值测量相对误差应小于5%,系统最大动态范围不得小于100dB;(3)声波发射脉冲为阶跃或矩形脉冲，电压幅值为200V1000V;(4)首波实时显示(5)自动记录声波发射与接收换能器位置。5.3 本公司用于检测的仪器为ZBL-U520型非金属超声检测分析仪，使用时必须在检定/校准有效周期内；5.4 仪器设备的管理执行设备、标准物质管理(JYZJ/CX-009)、设施和环境条件控制(JYZJ/CX-005)。6人员资格及素质要求工程项目负责人及检测人员要经

6、过培训并持证上岗，检测工作至少应有2人参加。其它操作人员应经过相应的技能培训，并具有熟练的操作经验。作业指导书共18页第4页第B版第0次修订声波透射法文件编号:JYZJ/ZZ-地基-0017现场检测7.1环境要求7.1 .1检测环境应符合有关人身健康和环保要求。7.1.2 检测现场在检测需要时，应配置220V照明电源，以免影响检测工作。7.1.3 检测时附近无干扰振源。7.2 调查、收集资料按建筑基桩检测技术规范(JGJ106-2014)3.2.2条要求及基桩检测业务联系单表式收集项目资料，并制定检测方案。7.3 受检桩要求7.3.2 受检桩混凝土强度不应低于设计强度的70%,且不小于15MP

7、a；7.3.3 桩径不小于0.6m。7.4 声测管埋设7.4.2 声测管埋设符合下列规定：(1)声测管内径大于换能器外径；(2)声测管应有足够的径向刚度，声测管材料的温度系数应与混凝土接近；(3)声测管下端封闭、上端加盖、管内无异物；声测管连接处应先顺过渡，管口高出混凝土顶面100mm以上；(4)声测管之间要保持平行，浇灌混凝土前将声测管有效固定。1.1.2 声测管沿钢筋笼内侧呈对称形状布置，并沿箭头所指方向开始顺时针依次编BC2根管艮管4根管图一声测管布置示意图注：检测剖面编组(检测剖面序号j)分别为：2根管时，AB剖面(j=1);讲艮管时，AB剖面(j=1)BC剖面(j=2),CA剖面(j

8、=3)用艮管进,AB剖面(j=1);BC剖面(j=2),CD剖面(j=3);DA剖面(j=4),AC剖面(j=5),BD剖面(j=6)。作业指导书共18页第5页第B版第0次修订声波透射法文件编号：JYZJ/ZZ-地基-0011.1.3 声测管埋设数量要求：(1) 600mm0桩径0800mm,不少于2根；(2)800mm桩径01600mm,不少于3根；(3)1600mm桩径，不少于4根。(4)2500mm桩径，增加声测管数量。7.5 现场检测前准备工作：(1)同工地监理、桩基施工单位现场确定检测桩的位置、桩号、桩顶标高，并现场标本。(2)采用率定法确定仪器系统延迟时间。(3)计算声测管及耦合水

9、层声时修正值。(4)在桩顶测量各声测管外壁间净距离。(5)将各声测管内注满清水，检查声测管畅通情况；换能器应能在声测管全程范围内正常升降。7.6 现场检测步骤7.6.1 将发射与接收声波换能器通过深度标志分别置于两根声测管中的测点处。7.6.2 发射与接收声波换能器以相同标高或保持固定高差从桩底同步提升，测点间距不大于100mm提升过程中，校核换能器的深度和校正换能器高差，并确保测试波形的稳定性，提升速度不大于0.5m/s；7.6.3 实时显示和记录每条声测线的信号时程曲线，读取首波声时、幅值；同时显示频谱曲线及主频值；保存检测数据及波列图信息；7.6.4 将多根声测管以两根为一个检测剖面进行

10、全组合，分别对所有检测剖面完成检测。7.6.5 先进行平测，声波发射与接收换能器始终保持相同深度。(如图二所示)7.6.6 在桩身质量可疑的声测线附近，采用增加声测线或采用交叉斜测、扇形扫测进行复测和加密测试，确定缺陷的位置和空间分布范围。斜测时，两个换能器始终保持固定高差，且两个换能器中点连线的水平夹角不大于30。；扇形扫测时，作业指导书共18页第6页第B版第0次修订声波透射法文件编号:JYZJ/ZZ-地基-001两个换能器中点连线的水平夹角不大于40。7.6.7 ,检测时，应注意观察声测管内的水位情况，及时向管内加注清水。平测测点示意图8原始记录人员认桩声波透射法检测现场记录”及设备使用记

11、录。现场检测工作经束及耐才k刮府贝到计算机中备档。检查原始记录无误后在原始记录上签字核。U校核人员对原始记录全面校核的基础上重点对有否漏、差错和不规范之处进行检查（如有，应退还检测人改正），确认无误后在原始记录上9.1 进入检测软件签字，以示负责09数据分析与判定速数据有规律地而又无法进行合恻数据对声速数据进行分析，因声测管倾斜导致声 时，先.管距进行修正；当检测数据明显偏离正常值9.2 平测时，'神声测白忖、声速、波幅及主频，应根据现场检测数据，分别按下列公式计算（由检测4网自，完成），并绘制声速深度（Ap-z ）曲线，需要小可绘制辅助的主频-深度（v-z ）曲线和波幅- 深度（f-

12、z ）曲线和能量-深度曲线。工(j) = dj)一曲 7(9.2-1 )(9.2-2)作业指导书共18页第7页第B版第0次修订声波透射法文件编号:JYZJ/ZZ-地基-001肛0）Ap")=201g(9.2-3)a0(9.2-4)式中;?声测线编号，应对每个检测剖面月下而上（或自上而下）连续编号；检测剖面编号，按本规范第10.3.2条编组；第7检测剖面第£声测线声时gs兀第j检测剖面第i声测线声时测量值（居）：仪器系统延迟时间声测管及耦合水层声时修正值第；检测剖面第i声测线的两声测管的外壁间净距离（mm）,当两声测管平行时，可取为两声测管管口的外壁间净距离孑斜测时，乙为声波

13、发射和接收换能器各自中点对应的声测管外壁处之间的净距离，可由桩顶面两声测管的外壁间净距离和发射接收声波换能器的高差计算得到；2G）第j检测剖面第i声测线声速（km/s九T/；）一第j检测剖面第，声测线的首波幅值（dB）j第i检测剖面第i声测线信号首波幅值（V）?零分贝信号幅值（V）；第，检测剖面第，声测线信号主频值（kHw）,可经信号频谱分析得到于第，检测剖面第，声测线信号周期（淖）.9.3采用平测或斜测，第j检测剖面的声速异常判断概率统计值应按下列方法确定（检测软件自动完成）：（1）将第j检测剖面各声测线的声速值由大至少依次排序:2(j)>或Yj)>1。)>巧(，)>

14、+10)III,>%。）(9.3-1)式中：（J）第j检测剖面第i声测线声速，i=1,2,，n；第j检测剖面的声速线总数;作业指导书声波透射法共18页第8页第B版第0次修订文件编号：JYZJ/ZZ-地基-001k拟去掉的低声速值的数据个数，k=0,1,2,；k,拟去掉的高声速值的数据个数，k'=0,1,2,。(2)对逐一去掉片。)中k个最小数值和k/个最大数值后的其余数据，按下列公式进行统计计算(检测软件完成)：玳1(j)=%。)4*5j>(9-3-2)。)十46*1j>(9.3-3)ISx(j)=nUj)-vm(j)2(9.3-5 )(9.3-6 )%。)=丁百瓦1

15、(，)(9.3-4)Cv弋j)式中：v01(j)第j剖面的声速异常小值判断值；v02(j)第j剖面的声速异常大值判断值；.-1Vm(j)(nkk)个数的平均值；'.sx(j)(n-k-k)个数的标准差；一一,'.Cv(j)(n-k-k)个数的变异系数；入一一由表9.3查得的与(n-k-k)相对应的系数。(3)采用“双边剔除法”，按k=0、k'=0、k=1、k'=1、k=2、k'=2的顺序，将参加统计的数列最小数据Vn")与异常小值判断值Voi(j)进行比较，当Vn*(j尸Voi(j)时剔除最小数据；将最大VkKj)与异常大值判断值Vo2(j)进

16、行比较，当vk4l(j)>V02(j)时，剔除最大数据；每次剔除一个数据，对剩余数据构成的数列，重复式(9.3-2)(9.3-5)计算步骤，直到下列两式成立(由检测软件完成)：Vn&(j)>v0i(j)(9.3-7)vk'+(j)<V02(j)(9.3-8)(4)第j检测剖面的声速异常判断概率统计值，按下式计算(由检测软件完成)：作业指导书共18页第9页第B版第0次修订声波透射法文件编号：JYZJ/ZZ-地基-001表9.3(n-k-k)相对应的九信M:rnkk10111213141516171820九Fn-k-k九n-k-kkn-k-kkn-k-kZn-k-

17、k九n-k-k九,n-k-k九11n-k-kZ'n-k-kk11n-k-kZm(j)(10.015儿)当Cv(j)<0.015时v0(j)=v01(j)当0.015<Cv(j)<0.045时1Vm(j(1-0.045Z)当Cv(j)<0.045时(9.3-9)式中：V0(j)第j检测剖面的声速异常判断概率统计值。9.4声速异常判断临界值按卜列方法确定：(1)根据本地区及预留混凝土同条件试件或钻芯试件的抗压强度与声速对比试验,确定桩身混凝土声速低限值Vl和混凝土试件的声速平均值Vpo(2)当v0(j)人丁vL且小于vp时Vc(j)=v0(j)(9.4-1)作业指导

18、书共18页第10页第B版第0次修订声波透射法文件编号:JYZJ/ZZ-地基-001式中：Vc(j)第j检测剖面的声速异常判断临界值;Vo(j)第j检测剖面的声速异常判断概率统计值。(3)当Vo(j)大于Vl或Vo(j)大于Vp时，应分析原因；第j检测剖面的声速异常判断临界值可按下列情况的声速异常判断临界值综合确定：同一根桩的其他检测剖面的声速异常判断临界值；与受检桩属同一工程、相同桩型且混凝土质量较稳定的其他桩的声速异常判断临界值。(4)单个检测剖面的桩，声速异常判断临界值等于检测剖面声速异常判断临界值；三个及以上检测剖面的桩，取各个检测剖面声速异常判断临界值的算术平均值，作为该桩各声速测线的

19、声速异常判断临界值。9.5 声速vi(j)异常按下式判断：Vi(j)<Vc(9.5-1)9.6 波幅异常判断的临界值，按下式计算(由软件计算完成)：1/Am(j)=£Apj(j)(9.6-1)n9A(j)=Am(j)-6(9.6-2)式中：Am(j)第j检测剖面各声测线的波幅平均值(dB);Api(j)第j检测剖面第i声测线的波幅值(dB);Ac(j)第j检测剖面波幅异常判断的临界值(dB);n第j检测剖面的声测线总数。9.7 当采用信号主频值作为辅助异常声测线判据时,主频-深度曲线上主频值明显降低的声测线可判断为异常。9.8 当采用接收信号的能量作为辅助异常声测线判断依据时，

20、能量-深度曲线上接收信号能量明显降低可判定为异常。9.10 采用斜率法作为辅助异常声测线判断时，声时-深度贡线上相邻两点的斜率与声时差的乘积PSDfi应按下式计算(软件计算完成)。当PSDfi在某深度处突变时作业指导书共18页第11页第B版第0次修订声波透射法文件编号:JYZJ/ZZ-地基-001宜结合波幅变化情况进行异常声测线判定。PSD(j,i)=tci(j)"'乙-zi(9.10-1)2式中：pSD一声时-深度曲线上相邻两点连线的斜率与声时并的乘积(Ns/m)；tci(j)第j检测剖面第i声测线的声时(的)tc(j)第j检测剖面第i-1声测线的声时(抬)zi第i声测线深

21、度(项zi一一第i-i声测线深度(m9.11 桩身缺陷的空间分布范围，根据以下情况判定：(1)桩身同一深度上各检测剖面桩身的分布；(2)复测和加密测试的结果。9.9桩身完整性类别应结合桩身缺陷处声测线的声学特征、缺陷的空间分布范围，按表9.9.1 (JGJ106-2014表3.5.1)和表9.9.2(JGJ106-2014表10.5.11)所列特征进行综合判定。表9.9.1桩身完整性分类表(JGJ106-2014表3.5.1)桩身完整性类别分类原则I桩身完整R桩身有轻微缺陷，不会影响桩身结构承载力的正常发挥m桩身有明显缺陷，对桩身结构承载力有影响IV桩身存在严重缺陷共18页第12页作业指导书第

22、B版第0次修订声波透射法文件编号：JYZJ/ZZ-地基-001表9.9.2桩身完整性判定(JGJ106-2014表10.5.11)装别特征I所有声两线声学参数无异常，接收波形定常f.存在声学卷数轻微异常、波形轻微酶变的异常声测线，异常声测线在任一检测剖面的任一区段内纵向不连续分布.且在任一深度横向分布的数量小于检测剖面数量的50%n存在声学参数轻微异常、波形轻微畸变的异常声测线*异常声测线在一个或多个检测剖面的一个或事个区段内纵向段续分布,或在一个或去个深度横向分布的数量大于或等于检测剖面数量的50%*存在声学参数明显异常,波形明显畸变的异常声测线.异常声测线在任一检测剖面的任一区段内纵向不连

23、续分布，且在任一深度横向分布的数量小于检酒剖面数量的50%存在声学参数明显异常、波形明显崎变的异常声测线，异常声测线在一个或多个检被剖面的一个或多个区段内飒向连续分布，但在任一深度横向分布的数量小于检测剖面数量的50%；存在声学参数明显异常、波形明显畸变的异常声测线,异常声测线在任nr一检测剖面的任一区段内纵向不连续分布，但在一个或多个深度向分布的数量大于或等于检测剖面数量的50%；存在声学参数严重异常、波形严重畸变或声速低于低限畸的异常声测线，异常声测线在任一检测剖面的任一区段内纵向不连续分布，且在任一深度横向分布的数量小于检测剖面数量的50%*存在声学舂数明显异常、波形明显畸变的异常声测线

24、，异常声测线在一个或多个检测剖面的一个或多个区现内纵向连续分布,且在一个或多个深度横向分布的数量大于或等于检测剖面数量的50%jIV存在声学参数严重异常、波形严重畸变或声速低于低限值的异常声测线，异常声测线在一个或务个检测剖面的一个或多个区度内纵向连续分布，或在一个或多个深度横向分布的数量大于或等于检测剖面数量的50%注二I完整性类别由IV类往I类依次判定，z对于只有一个检测剖面的受检桩，摊身完整性判定应按该检测剖面代表缶全部横戳面的情况对待.共18页第13页作业指导书第B版第0次修订声波透射法文件编号：JYZJ/ZZ-地基-00110检测报告检测报告包含下列内容：1）委托方名称，工程名称、地

25、点，建设、勘察、设计、监理和施工单位，基础、结构形式，层数，设计要求，检测目的，检测依据，检测数量，检测日期；2）地基条件描述；3）受检桩的桩型、尺寸、桩号、桩位、桩顶标高和相关施工记录；4）检测方法，检测仪器设备，检测过程叙述；5）受检桩的检测数据，实测与计算分析曲线、表格和汇总结果；6）与检测内容相应的检测结论；7）声测管布置图及声测剖面编号；8）受检桩每个检测剖面声速-尝试曲线、波幅-深度曲线，并将相应判据临界值所对应的标志线绘制于同一个坐标系；9）当采用主频值、PSDfi或接收信号能量进行辅助分析判定时，应绘制相应的主频-深度曲线、PSD曲线或能量-深度曲线；10） 各检测剖面实测波列

26、图；11） 对加密测试、扇形扫测的有关情况说明；12） 当对管距进行修正时，应注明进行管距修正的范围及方法。共18页第14页作业指导书第B版第0次修订声波透射法文件编号：JYZJ/ZZ-地基-001附A:测量零声时的确定1测试系统延时t0的标定方法（时距法）将收发换能器平行悬于清水中，逐次改变两换能器的间距，并测定相应声时和两换能器间距，做若干点的声时-间距线性回归曲线，（见图注），求得t0t=t0bl式中：b回归直线斜率;l发、收换能器辐射面边缘的间距;仪器各次测读的声时；to时间轴上的载距（的），即测试系统的延时。2声波在耦合介质（水）及声测管壁中的传播延迟（1）在耦合介质（水）中的延迟:

27、d1-d2tLw'.w式中：di声测管内径（声测管中）或声测孔直径（钻孔中）；d2径向换能器外径;vw耦合介质的声速，通常以水作耦合介质”=1480/s。（2）声测管壁延时：d3-di式中：d3声测管外径;di声测管内径;p-耦合介质的声速，通常以钢管作声测管VP=5940/s；PVC®,Vp=235°/s。共18页第15页作业指导书第B版第0次修订声波透射法文件编号：JYZJ/ZZ-地基-0013在使用径向换能器进行测量时，还应加上上述时间才是总的零读数值。总的零读数to为：在钻孔中测toa=t0/在声测管中测toa=totw'tpt0a测得后，从仪器测读

28、声时中扣除t0a就是声波在被测介质（混凝土）中的传播时间。测试系统的延时与声波仪、换能器、信号线均有关系，这些设备和配件更换时，应对系统延时to重新标定。作业指导书共18页第16页第B版第0次修订声波透射法文件编号:JYZJ/ZZ-地基-001附B:ZBL-U520操作说明一、现场检测1在受检桩附近架设三角架。深度较深的基坑，三角架可架设在基坑上。安装深度计算轮，导向杆朝向桩基一侧。2用深度计数线将计数轮与超声仪连接（黑色塑料头与深度计数轮连接，小口径接头与超声仪连接。3收发传感器放入声测管，并放好导向轮，借助导向轮将收发传感器放到桩底，确认收发传感器导线电缆垂直拉紧，观测记录收发传感器导线标高在同一标高处。4压紧电缆，扣下深度计数轮。把发射和接收传感器端头分别连接到超声仪上。5开机，打开超声仪，进入测桩软件，输入受检桩工程信息并保存；进入检测桩界面，选择接收通道、检测剖面，并输入管距（声测管外壁间净距离）、点距（测点间距不大于100mm）。6按测试进入测试界面，按采样键，仪器自动搜