基樁的聲波透射法檢測摘自實用樁基工程手冊

1、基樁的聲波透射法檢測1基本原理及方法混凝土是由多種材料組成的多相非勻質體。對于正常的混凝土，聲波在其中傳播的速度是有一定范圍的，當傳播路徑遇到混凝土有缺陷時，如斷裂、裂縫、夾泥和密實度差等，聲波要繞過缺陷或在傳播速度較慢的介質中通過，聲波將發(fā)生衰減，造成傳播時間延長，使聲時增大，計算聲速降低，波幅減小，波形畸變，利用超聲波在混凝土中傳播的這些聲學參數的變 化，來分析判斷樁身混凝土質量。聲波透射法檢測樁身混凝土質量，是在樁身中預埋24根聲測管。將超聲波發(fā)射、接收探頭分別置于2根導管中，進行聲波發(fā)射和接收，使超聲波在樁身混凝土中傳播，用超聲儀測出超聲波的傳播時間t、波幅A及頻率f等物理量，就可判斷

2、樁身結構完整性。2.適用范圍聲波透射法適用于檢測樁徑大于0.6m混凝土灌注樁的完整性，因為樁徑較小時，聲波換能器與檢測管的聲耦合會引起較大的相對測試誤差。其 樁長不受限制。圖37-21 曲藐土射法試軸牡電1聲徇杭：發(fā)駙換能甜3S-UftW3儀器設備(1 )試驗裝置聲波透射法試驗裝置包括超聲檢測儀、超聲波發(fā)射及接收換能器(亦稱探頭)、預埋測管等，也有加上 換能器標高控制絞車和數據處理計算機。其裝置見圖37- 21。(2)超聲檢測儀的技術性能應符合下列規(guī)定：接收放大系統(tǒng)的頻帶寬度宜為550kHz，增益應大于100dB，并帶有060 (或80) dB的衰減器，其 分辨率應為1dB，衰減器的誤差應小于

3、 1dB，其檔間誤 差應小于1%。發(fā)射系統(tǒng)應輸出2501000V的脈沖電壓，其波形 可為階躍脈沖或矩發(fā)射系統(tǒng)應輸出2501000V的脈沖電壓，其波形可為階躍脈沖或矩形脈沖。300卩s,計時精度顯示系統(tǒng)應同時顯示接收波形和聲波傳播時間，其顯示時間范圍宜大于應大于1卩s,儀器必須穩(wěn)定可行，2h中聲時漂移不得大于土0.2卩s。(3 )換能器應采用柱狀徑向振動的換能器，將超聲儀發(fā)出的電脈沖信號轉換成機械振動信 號，其共振頻率宜為 2550kHz，外形為圓柱形，外徑 30mm，長度200mm。換能器宜裝 有前置放大器，前置放大器的頻帶寬度宜為550kHz。絕緣電阻應達 5M Q,其水密性應滿足在1MPa

4、水壓下不漏水。樁徑較大時，宜采用增壓式柱狀探頭。(4)聲測管是聲波透射法檢測裝置的重要組成部分，宜采用鋼管、塑料管或鋼質波紋管， 其內徑宜為5060m。4.測試技術(1 )預埋聲測管應符合下列規(guī)定：樁徑0.61.0m應埋設雙管；1.02.5m應埋設三根管；樁徑 2.5m以上應埋設四根。見圖37- 22聲測管布置方式。37-22 聲布迓方式聲測管底端及接頭應嚴格密封，保證管外泥冰在1MPa壓力下不會滲入管內。上端應加蓋。聲測管可焊接或綁扎在鋼筋籠的內側，檢測管之間應互相平行。 在檢測管內應注滿清水。（2） 現(xiàn)場檢測前應測定聲波檢測儀發(fā)射至接收系統(tǒng)的延遲時間to,并應按下式計算聲時修 正值tt /

5、 =（D-d）/V t+（d-d / ）/Vw（37-52）式中 D檢測管外徑（mm）; d x檢測管內徑（mm）;d換能器外徑（mm）; Vt檢測管壁厚度方向聲速（km / s）;Vw 水的聲速（km / s）; T聲時修正值（卩 s）。將發(fā)、收換能器置于水中，間距0.5m左右，接收信號波幅調節(jié)到二或三格，改變發(fā)、收換能器間距，測量不同距離的聲時值，按時距曲線求出to值。（3）檢測步驟應符合下列要求：接收及發(fā)射換能器應在裝設扶正器后置于檢測管內，并能順利提升及下降。測量時上述發(fā)射與接收換能器可置于同一標高，當發(fā)射與接收換能器置于不同標高時，其水平測角可取3040。測量點距2040cm。當發(fā)現(xiàn)

6、讀數異常時，應加密測量點距，以保證測點間聲場可以覆蓋而 不至漏測。發(fā)射與接收換能器應同步升降。各測點發(fā)射與接收換能器累計相對高差不應大于2cm,并應隨時校正。檢測宜由檢測管底部開始，發(fā)射電壓值應固定， 并應始終保持不變， 放大器增益值也應始終固定不變。調節(jié)衰減器的衰減量， 使接收信號初至波幅度在熒光屏上為2或3格。由光標確定首波初至，讀取聲波傳播時間及衰減器衰減量，依次測取各測點的聲時及波幅并進行記錄。一根樁有多根檢測管時，應將每2根檢測管編為一組，分組進行測試，見圖37 - 22。每組檢測管測試完成后，測試點應隨機重復抽測10%20 %。其聲時相對標準差不應大于5%;波幅相對標準差不應大于1

7、0%。并對聲時及波幅異常的部位應重復抽測。測量的相對標準差可按下式計算t t (_ )2n v 17t m2n式中b r 聲時相對標準差;b第i個測點聲時原始測試值（卩Ai Aji 2()2nAmi 12nA波幅相對標準差；s）; A / 第i個測點波幅原始測試值（tji-第i個測點第j次抽測聲時值（卩s）; Aji第i個測點第j次抽測波幅值5 檢測數據的處理與判定 （1） 聲速由現(xiàn)場所測的數據應繪制聲時-深度曲線及波幅（衰減值）-深度曲線。其聲時v p應按下列公式計算：tc=t-t o-tVp=l/t c(37-54)dB);dB)。tc及(37-55)(37-56)(37-53)式中l(wèi) 兩

8、個檢測管外壁間的距離（mm） ; Vp混凝土聲速（km / s）。樁身完整性應按下列規(guī)定判定：t與聲時2倍標準差b（2）應采用聲時平均值卩t之和作為判定樁身有無缺陷的臨界值;并應按下列公式計算:n tci(37-57)混凝土中聲波傳播時間 （卩s）; t聲時原始測試值（卩s）;聲時修正值（卩s）；to聲波檢測儀發(fā)射至接收系統(tǒng)的延遲時間（卩s）; t(37-58)n (tci t)2式中 n測點數；tci混凝土中第i測點聲波傳播時間（卩s）;卩t聲時平均值（卩s） ;b t聲時標準差。亦可按聲時一深度曲線相鄰測點的斜率Ktz及相鄰兩點聲時差值t的乘積Ktz t作為缺陷的判據：Ktz=（t ci-

9、tci-1）/（Z i- Zi-1）（37-59）2Ktz t=（ tci-tci-1） /（ Zi- Zi-1）（37-61）式中tci第i測點的聲時5 s）；tci-1 第i 1測點的聲時（u s）；乙一一第i測點的深度（m）;Zi-1第i 1測點的深度（m）。Kzt值能在聲時深度曲線上明顯地反映出缺陷的位置及性能，可結合卩t+ 2 d t值進行綜合判定。波幅（衰減量）比聲速對缺陷反應更靈敏，可采用接收信號能量平均值的一半作為判斷缺陷 臨界值。波幅值以衰減器的衰減量q表示。波幅判斷的臨界值 qD有下列關系：(37-62)n qiqD= u q-6(37-63)式中 u q衰減量平均值 （d

10、B）; qi第i測點的衰減量（dB）；n測點數。對超越臨界值的測區(qū)應進行缺陷分析與判斷。樁的完整性宜采用上述判據， 并輔以接收波形的視頻率做進一步的綜合判定。在作出缺陷判定后，如需判定樁身缺陷尺寸及空間分布， 宜進一步采用多點發(fā)射，不同深度接收的扇形測 量法，用多條交會的聲線所測取的波速及波幅的異常加以判定。6.工程實例福州某特大橋樁基礎進行聲波透射法檢測，現(xiàn)場測試工作于1997年3月16日完成。擬建場地位于福州峽南，大橋基礎采用沖鉆孔灌注樁，被測樁編號為Z4 5#,樁徑2500mm，樁長45.3m，樁身混凝土強度等級 C25,樁端持力層為微風化巖，土層自上而下 為：粗砂，砂夾淤泥，砂卵石，微

11、風化巖，詳見該工程地質勘察報告。聲波透射法按 基樁低應變動力檢測規(guī)程（JGJ/T93-95 ）有關規(guī)定進行，樁內埋設4根測管，通過測量整個樁身檢測區(qū)域內的超聲波傳播時間，觀察接收到的信號幅度變化，來分析判斷樁身結構完整性。本次檢測采用CTS 25型非金屬超聲檢測儀，該樁基中一對測向的聲時深度曲線見圖 37 23。1137-23 昭護林聲時一探座曲域:Jtp L1 1- *72F,=_ndjrjiT ir ： 1 JL、卡亠卜.1 I 匚“一一 ii一 一一一一一廠iHJ12 It ZO 42831 M i 4441 該樁同時采用反射波法進行檢測，所用儀器為美國 PDI 公司生產的 PIT 樁基完整性檢驗儀， 實測時域曲線見圖 37 24。根據聲波透射法檢測結果分析，樁頂下77.5m處，16.517.5m處及28.032.0m處均有明顯的波峰，前兩個波峰處其Ktzt值（