声波透射法在混凝土灌注桩桩身完整性检测中的应用效果

PAGEPAGE6声波透射法在混凝土灌注桩桩身完整性检测中的应用效果摘要：用实例介绍声波透射法在混凝土灌注桩（模型桩）桩身完整性检测中的应用效果,确定缺陷的范围。试验证明，该方法能有效检测混凝土缺陷及其位置。关键词：声波透射法；混凝土灌注桩（模型桩）；完整性检测。一、前言声波透射法是利用声波的透射原理，对桩身混凝土介质状况进行检测，适用于在灌注成型桩过程中已经预埋了两根或两根以上声测管的基桩。通过在预埋声测管之间发射并接收声波，得到实测声波在混凝土介质中传播的声时、波幅和频率等声学参数的相对变化，从而判断桩身完整性的一种检测的方法。湖南省地质工程勘察院于2003年10月制作混凝土模型桩2根。2005年5月25日，作者采用声波透射法对该2根模型桩的桩身完整性进行了检测。二、声波透射法检测基桩完整性的工作原理混凝土灌注桩声波透射法检测的工作原理是在被测桩内预埋若干根竖向相互平行的声测管作为检测通道，将超声脉冲发射换能器与接收换能器置于声测管中，管中注满清水作为耦合剂，由仪器发射换能器发射超声脉冲，穿过待测的桩体混凝土，并经接收换能器被仪器所接收，判读出超声波穿过被测混凝土后的首波声时、首波波幅和频率等参数。超声脉冲信号在混凝土的传播过程中因发生绕射、折射、多次反射及不同的吸收衰减，使接收信号在混凝土中传播的声时、波幅和频率等声学参数发生变化，与质量正常的混凝土相比，首波声时（t）将延长即超声波在被测混凝土中的传播声速（V=L/T）将降低，同时，根据声学原理，波幅（）呈指数衰减。这样接收信号就携带了有关传播介质（即被测桩身混凝土）的密实缺陷情况、完整程度等信息。使用专用的数据处理与判断分析软件对接收信号的声学参数进行综合分析，即可对桩身混凝土的完整性、内部缺陷性质、位置等做出判断。三、采用的仪器本次检测所采用的仪器为北京市康科瑞工程检测技术有限责任公司生产的NM-4A型非金属超声检测分析仪，该仪器声时测量精度为0.1μs，具有实时显示和记录接收信号的时程曲线及频率测量功能。换能器采用北京科学城科技应用研究所生产的CH-2型声波跨孔测试换能器，它由CH-2T发射型及CH-2R型接收换能器组成。工作频率为发射30KHz，接收1-30KHz，水密性大于1MPa。四、检测方法本次检测采用平测法。即将发射与接收换能器通过深度标志分别置于两根声测管的相同深度测点处，然后以相同标高同步升降，测点间距为25Cm。五、检测结果（一）1号模型桩检测结果罢手1叔号模型桩桩长仅6.00m婆，桩径府900mm勿，混凝土标束号税C2捧0糟。桩内预埋两服对声测管，即绸一对哥55mm群钢管，吉管提距酷700摘出m粉m晌，陶编号筹为生A伞B窄；另一对症为哗55mmPV轰C运管，王管范距而760竟网m背m辽，居编号侧为肝C两D啄。毁A绸B侧管口与索C宵D啦管正交设置。寸是设计制作的承桩身完整的模渣型桩。撕实际检测供的屿1吵号模型顷桩奇A须B研、伏C夏D它两个剖面的声拒速置-汽深度曲线、波愤幅算-无深度曲线把、涌PS走D税曲线以及波列映图分别如图一低、图二所示。高图派一爪弦役逗呀洋洁互图二险从图一可以看牵出，=1\*GB3挎①都A和B持剖面声速平均柴值为遥4.158K塔m蒙/饶s工，判定缺陷的拼声速临界值为遭4.038K燥m刃/抵s写，声速曲线均重在声速临界值宫曲线以上；=2\*GB3强②洪A态B闭剖面声波波幅英平均值副为蚊116.03道d刊B蝇，判定缺陷的裙波幅临界值为挤为钢110.03知d茧B李，波幅曲线均幅在波幅临界值咏曲线以上；=3\*GB3帝③寿C记D耻剖面声速平均奇值为时4.286K怖m家/春s辨，判定缺陷的考声速临界值为掏4.094K葱m洁/腥s标，声速曲线均雅在声速临界值才曲线以上；=4\*GB3袭④呈C端D腿剖面波幅平均瓶值啦为鸦124.73司d立B管，判定缺陷的容波幅临界值锦为塑118.73尼d匙B市，波幅曲线均症在波幅临界值念曲躁线以上。痒答煤从图二可以看杆出择，着A欣B牢、倦C蒜D基两个剖面的波挑列完整，首波潮声时、波幅清屈晰可读。腐贱裳经以上分析判派断，该桩为完呆整桩，与实际棍制作手的学1银号模型桩情况栽一致。仰（二杨）名2传号模型桩检测缴结果扫2福号模型桩桩长变9.00m照，桩径固900mm炊，混凝土标转号毛C2敬0摸。桩内预埋两始对声测管，即段一对接55mm想钢管，屑管完距专730能龟mm膝，靠编号刊为止A强B矛；另一对撑为最55mmPV头C诉管，垃管凉距飘720趁梨m恰m们，酸编号稼为悦C叫D护。例毒A驰B飞管级与马C涛D税管正交设置。找该模型桩在制颤作时人为设置祝了肢3埋处缺陷，分别耀为：案=1\*颤GB3纹游①也在卸2.80起m波处放置一抄块尺300挖㎜雪×30啦0狠㎜咬×40盾0飞㎜的长方形木坊块；烫=2\*洋GB3影脚②区在伟4.30醉m僻处放置一个盛闲满娱1略0举㎏清水的塑料戚桶；废=3\*殃GB3话欠③损在录6.30m-辨6.60错m添之间用粘土设隐置一桩身严重披夹泥的缺陷。龟实际检测犬的桑2询号模型脆桩漂A擦B筝、体C怜D侦两个剖面的声危速负-失深度曲线、波龙幅塘-跃深度曲线榨、恳PS障D贯曲线以及波列销图分别如图三闲、图四所示。浅堵我图泊三秤小膝侧尚喜愤图优四桑慢过茧时哥狗弹估祝裂阁鸟从检测数据可望知贯，仍A盘B疏、钢C耐D飘两个剖面悔在扩2.75纠m境、洽4.25乱m挪、罚6.25m搭及滴6.50佩m栗处的声速及波仗幅值如表一所般示。表一驼A幻B资剖面锯声速临界菠值蝴3.835贞Km/s月C哈D辫剖面标声速临界闭值罗3.877探Km/s坝波幅临界只值井104.20叛dB捆波幅临界嘉值畅113.94顿dB竹位置待（久m茄）洗声域速申(竹Km/s)旁波苦幅帜(沃dB)氧位置良（朽m牛）罩声皂速袋(禾Km/s)路波叔幅约(底dB)侨2.75福3.925冻109.17炎2.75骄3.991叙107.17葵4.25舒3.724怠100.79功4.25猛3.629刷112.90疾6.25赌2.911恢64.85喉6.25劲2.546横67.99绵6.50拘2.967瓦76.09恨6.50衫2.130郊69.22祸从表一比较可家以看出，唐=1\*搂GB3曾按①汇A谈B阿剖面在谁2.75m仙处声速高于声头速临界值，波郑幅亦高于波幅暗临界值场；解C排D棵剖面在爆2.75m愧处声速高于声遗速临界值，波相幅稍低于波幅衰临界值。练实际模型桩制航作时，在该处怖放置的是一扣块治300经㎜训×30侦0株㎜内×400击㎜的长方形木区块，羽沿橡木纹方向直茶立于桩的中间病。任根据争作者劣对几种木材顺杏木纹方向和横步穿木纹方向超冷声波声速的实挺际吵实验，依木材梨材质不同，顺嫂木纹方向声速必在酿408搅7音－廊4946m/芦s椅不等，横穿木楚纹方向声速础在声34战7铃6疗－筑3864m/浑s缠之间不等。但季是，对于木材误材质疏松或材烛质已经开始腐速朽的、或材质嘴本身有缺陷的露木材晓，对横穿木纹贺方向哀的捎声速影响较大太，仅来在俩122井6骗－锣1825m/猪s菜，吨而对顺木纹方阅向的声速则相辛对影响较小。题可见，由于在档此处所放置的移木块笋材质较好，多其声速与混凝樱土的声速差别匀不大，访因此，在采用桑声波透射法检深测时，不能很创好的将木块区盼别出来。竟=2\*局GB3究朴②挡A恰B具、绝C火D映两剖面规在骡4.25净m水处声速均低于宫声速临界值，饭波幅亦均低于窄波幅临界值。灶实际模型桩桩艺制作时，在该戴处放置的是一乞个盛畜满剧1割0董㎏清水的塑料友桶。可见，在狱采用声波透射具法检测时，对伤该处用盛满清牺水的塑料桶所骤设置的桩身缺像陷反应比较明薪显。症=3\*洞GB3绞扫③宪A亡B符、芦C浩D稳两剖面般在录6.25选m拳及控6.50附m扰处声速均大大赔低于声速临界课值，波幅亦大恋大低于波幅临此界值。实际模讯型桩桩制作时妥，该处设置的楼是一段桩身严宜重夹泥的缺陷恳。可见，在采标用声波透射法钉检测时，对该株处桩身严重夹址泥的缺陷反应凝非常明显。巴从图四可以看揪出搬，似A构B奇、散C贿D骗两剖面在焦6.25m滋及逐6.50m春处，波形杂乱娱、首波到达时稍间推迟、波幅育减小，是桩身漫混凝土严重夹票泥的异常反应伪。丢（三）工程桩卡检测实例头200剑5多年振6笑月药作者在某细桥梁问桩基施工工地拆进行工程桩检纸测时，发现一帜根桩耗（桩纯长碎15.60萝m透，桩侨径夺1800m兰m狗，灌注运C30魂混凝土）贼被检测的三个备剖面突在城14.30m冻-14.90阅m岗区段声速、波粉幅均出现较大鸟异常，判断为愚该区段混凝土肺存在离析现象遍，建议采用钻源芯法作进一步尝检测。礼后经钻芯检测收发现该区段混唯凝土石粗骨料与细骨脑料分布不均匀巴，粗骨料多，膛细骨料少，钉水泥浆不够，磁从钻孔中取不芒出完整砼芯，墙证明该区段混万凝土械存在拾离析现象，胶搭结差，与声波俗透射法的检测晃结果株一致。恶另一根桩（桩工长邀11.30冶m趁，桩拉径总1600m双m旱，灌注沃C30班混凝土弃）被检测的三菌个剖面扮在睬8.50m-贪9.30m丑区段声速、波迈幅均出现高异常，判断为匙该区段混凝土镜胶结差，建议悲采用钻芯法作塌进一步检测。框后经钻芯检测娱发现该区段混纯凝土存在蜂窝堪麻面、铺气孔晚，胶结较差，秋与声波透射法遮的检测结果扇一致。六、结论牧通过采用声波既透射法在预制纲的混凝土模型租桩羞和工程桩的叠桩身完整性进惰行检测，检测考数据经分析喊与判断秤（或经钻芯验孝证）依，说明麦采用丙声波透射法对欲混凝土桩的桩排身完整性淡进行检测，=1\*GB3仆①炭准确性高，结农论可靠茎；=2\*GB3进②案对于愤桩凝身混凝土中包寒裹的木块列，视其材质、资腐朽程度及放届置方向不同，乱在采用声波透章射法检测时会侨有不同的访检测竖结果。本文中婆，因在模型桩务中放置的木块折材质较好，嘴其声速与混凝然土的声速差别禽不大，因此，拒在采用声波透节射法检测时，势不能很好的将殖木块区别出来狭；=3\*GB3禽③测对桩身混凝土互中包裹的盛满棒水的塑料桶有种比较明显的声脾速、波幅异常哲反应薪（如图三、来图四）骗；=4\*GB3边④烛对桩身混凝土前中夹泥的情况校，则有非常明览显的声速、波猎幅异常反应欠（如图三、图许四）扛；=5\*GB3闸⑤够通过对工程桩阶的实际检测，粒效果良好。参考文献场[1]陷谦陈凡，徐天平梦，陈久照，关数立军。基桩质至量检测技术。本中国建筑工业栽出版社慨。致200从3径年。赔[2]局柱中华人民共和扫国行业标准，传建筑基桩检测傍技术规范住（能JGJ106侨-200济3芹）。中国建筑棉工业出版社述，乡200族3圣年。团There题sulto窝fappl召yingc首rossho制leson尽iclog苏ging测toins蚀pectt冲heint桃egrity秤ofca亦st-in-欢place微pile焦Bianz肤hao-ji掩n,Tan贴ghai-祖jun界（俭Hunan袜Instit构uteof喜Geolo记gical移Engine垮ering芳Explor纠ation,菠Hunan名Zhuzho斯u,412肤003,蒸China.振）乖A寻bstrac贪t魂:Cros柜shole疗sonic刑loggin骡gbein哨g泄introd哑uced刻byIn计stance尸inth狱isart足iclet裙oappl去yingt缸oinsp革ectth酸einte慌grity因ofcas寨t-in-p窑lacep懒ile(mo枝delpi窄le)an蹈dtod榨etermi葡nethe疲range敌ofdi灿sfigur悼ement侮.this辈method锻arep勿roved真byexa巷minati暗onto棵bever饭yeffi么ciency团.叮K激eywor斥ds干:Cros踏shole撞sonic亚loggin石g;cas变t-in-p段lacep自ile(mo寸delpi虎le);in塌spect英ofint东egrit善y缩。幼作者简介：卞辫兆津，男浪，库196闹4万年绘3魂月出生。湖南胜省地质工程勘数察院，高级工臂程师，现从事族地球物理勘探性及基桩检测工倦作。湖南省株默洲市向阳村水战文一队院内，暴邮架编滩41200益3计，电穿话仍073324青9075使0向，传扰真芦073324庸9170