基桩动力检测声波透射法

1、基桩动力检测声波透射法米用超声波（又简称声波）穿透法进行灌注桩桩身完整 性检测早已被国外采用，近年来国内逐渐广泛加以采用，有 的工程甚至对全部桩进行 100%的超声透射检测来控制施工 质量。本方法适用于已埋设声测管的混凝土灌注桩桩身完整 性检测，本章就这种检测方法的原理、仪器、方法、解释进 行讨论。第一节基本工作原理声波检测的工作过程可用图 3.1加以说明。发射换能器 置于被测桩的声测管中，它把发射系统送来的电信号转换成 脉冲并向桩身内幅射，声波在桩身砼中传播后到达另一个声 测管。被安置在其中的接收换能器接收。接收换能器将声波 转换成电信号，由接收放大器放大，并由数据采集系统将声 信号离散化（

2、按一定时间间隔采样）转换成二进制数码送入 微型计算机（PC机），一方面将采集到的时间序列的数字信 号存储，另一方面把它显示在显示器上加以观察、判读，即 可作出被测砼的质量判断。被存储的数据还可通过专用处理 软件进行砼强度的推算及缺陷的判断。接收到的声波信号随砼的质量、缺陷的性质的客观情况， 使穿透的声波信号在传播过程中发生绕射、折射、多次的反 射及不同的吸收衰减，使接收信号的传播时间、 声波的振幅、 频响特性（主频）以及脉冲波的波形、波列长度发生变化， 即可对桩身砼是否完整、致密（胶结的优劣）及缺陷是否存 在及其分布情况作出判断，从而完成检测工作。发射接收第二节声波检测仪器及发射、接收换能器、

3、声波检测仪声波检测仪当前存在的有两大类：模拟声波检测仪及数 字化声波检测仪。后者是当今测试主要采用的仪器，前者是 七十年代开发出的仪器，目前仍在沿用，发挥作用较少。这 里仅论述数字化仪器的构成，见图3.1中由立体方框的部分组成一个完整的由微机（PC机）加数据采集再加接收放大 系统与发射系统组成的超声检测分析仪。工作过程见图3.2由微机的控制软件“指挥”着整机的正常运转。发射同步信 号触发发射系统，由发射换能器发射出的声脉冲，经被测桩 身传播到接收换能器，经接收放大器放大后的声信号送入数 据采集系统，采样后形成离散信号， 由A/D转换器转换成二 进制数码存入数据存储器，同时将其波形显示在显示器上

4、。23ff反射同歩信号 hKkXa-aa-小j )CD23AA图3.2声波检测的工作原理发射信号可以是连续多次发射，由1、2、3至n,也可只发射一次即完成上述接收、采集、存储过程，完成测 试。声波检测仪的技术性能应符合：I .接收放大系统的频带宽度应宽於550kHz ;增益应大于80dB （模拟仪器大於100dB）;带有060 （或80） dB的衰减器，分辨率为 1dB，误 差小於1dB;发射系统应可输出 2501000V脉冲电压；V. 显示器可显示接收波形、声传播时间，时间显示范围应大于2000卩s,计时精度高於1卩s；二、换能器基桩完整性检测使用换能器，由压电材料做成。目前推 荐采用柱状径

5、向振动的换能器，原因是它在径向无指向性， 对波幅测试不会带来误差；此外它应具有一定的长度，使仪 器在轴线方向不要有明显的指向性，可使两个测点之间声场 可以复盖。其主要技术指标如下：I .频率宜在2550kHz ;长度在20cm左右；川.接收换能器宜内装前置放大器，其带宽应为550kHzW.其水密性能应满足 1MPa水压下不漏水。第三节现场测试建筑基桩检测技术规范(JGJ106 2003 )规定该方法适用于已埋设声测管的混凝土灌注桩桩身完整性检测。一、埋管数量及埋设方法桩径不同时声测管的埋设数量不等，如图3.3所示。桩径0.61.0m埋设双管；1.02.5m埋设三管；桩径 2.5m以上 四管。声

6、测管时声测管可代替钢筋笼的竖筋，连接用螺纹联 结，其管底应封死，施测时管内注满清水，作为声波耦合介 质。1.2.3.4 为检测管埋设位置图3.3埋管克波透射编组示意、声时的修正测试前必须取得声波检测仪发射至接收系统的延迟时间to,同时按下式计算声时修正值t： t丄口 dVtVw式中：D检测管外径（mm）;d检测管内径（mm）;d'负能器外径（mm）;vt检测管壁厚度方向声速 （km/s）;vw水的声速（km/s）;t'声时修正值（卩s）。三、测试步骤及方法接收发射换能器装好扶正后置于检测管内，并能顺利提 升及下降。测量时上述两换能器可置于同一标高（水平同步），或相关一定高程（高

7、差同步）。高差同步测量时，两换能器的 水平测角可取 30°40°。见图3.4，测量点距不宜大于 250mm发现读数异常时，应加密点距细测。两换能器必须同步升降，各测点两个换能器累计相对高差 不允许超过2cm，并应随时校正。宜由检测管底部开始检测。发射电压固定在适当值并应始终保持不变，放大器增益调节至适当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。有 条件时还可测量接收信号的主频（訂水平同步测法b斜测送扇面测法图3.4声波透射测试方法四、重复观

8、测为保证测点质量完成每组检测管测试后，测试点必须随机重复抽测10%20%。应特别注意声时及波幅异常部位的重复抽测：测量的相对标准差可按下式计算：)2/2ntm(i 4An)2/2nti tji2Ai Aji2式中：t声波相对标准差；a' a波幅相对标准差；ti 第i测点声时原始测试值（卩s）；Ai第i测点波幅原始测试值（dB）;山一一第i测点第j次抽测声时值（卩s）；A，一一第i测点第j次抽测波幅值（dB）。以相对标准差作为评价测试可靠性的依据， 声时相对标准 差不应大于5%;波幅相对标准差不应大于 10%。这时可认 为该次测试是有效的。对具有自动连续的测试仪亦可重复测 试将记录进行比较，排除偶然干扰第四节资料解释及缺陷判断、数据整理各测点的声时tc、声速V、波幅Ap及主频f就根据现场检-z）曲线和波-深度（f -Z）(1O.4.1 -1）1 l Vi _ t ii(1O.4.1 -2）(1O.4.1 -3）r 1OOOfiTi(1O.4.1 -4）tci = ti &#