聲波透射法檢測灌注樁

1、 o基基 樁樁 Foudation pile ：樁基礎(chǔ)中的：樁基礎(chǔ)中的 單樁單樁 。 o樁身完整性樁身完整性 Pile integrity：反映樁身截：反映樁身截 面尺寸相對變化、樁身材料密實性和連續(xù)性面尺寸相對變化、樁身材料密實性和連續(xù)性 的綜合性指標(biāo)。的綜合性指標(biāo)。 o樁身缺陷樁身缺陷 Pile defects：使樁身完整性惡：使樁身完整性惡 化，在一定程度上引起樁身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐久化，在一定程度上引起樁身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐久 性降低的樁身斷裂、裂縫、縮頸、夾泥性降低的樁身斷裂、裂縫、縮頸、夾泥(雜雜 物物)、空洞、蜂窩、松散等現(xiàn)象的統(tǒng)稱。、空洞、蜂窩、松散等現(xiàn)象的統(tǒng)稱。 o超聲波法ultraso

2、nic logging method 根據(jù)超聲波透射或折射原理，在樁身混凝土 內(nèi)發(fā)射并接收超聲波，通過實測超聲波在混 凝土介質(zhì)中傳播的歷時、波幅和頻率等參數(shù) 的相對變化來判定樁身完整性的檢測方法。 v建筑地基分為天然地基和人工地基。 無需經(jīng)過處理可以直接承受建筑物 荷載的地基稱為天然地基，反之， 需通過地基處理技術(shù)處理的地基稱 為人工地基。 廣義上講，人工地基可分為：廣義上講，人工地基可分為： l（1）均質(zhì)地基、多層地基：通過改良或置換， 改善地基土的物理力學(xué)性質(zhì)，提高地基土的抗 剪強(qiáng)度、增強(qiáng)土體的壓縮模量或減少土的滲透 性。 l（2）復(fù)合地基：通過在地基中設(shè)置豎向或水 平增強(qiáng)體，增強(qiáng)體與原地

3、基形成復(fù)合地基，以 提高地基土承載力、減少地基沉降。 l（3）樁基礎(chǔ)：在地基中設(shè)置樁，通過基樁將 荷載傳遞到深層土體中。 （一）設(shè)計分類： 1、摩擦樁： l （1） 承載原理：主要考慮樁周 土體摩擦承載。 l （2） 影響因素：樁周土層土質(zhì)、 設(shè)計樁長及樁徑，樁底承載力一般僅 考慮10%左右。 l 2、端承樁： l （1） 承載原理：主要考慮樁底 巖體支撐。 l （2） 影響因素：樁底巖層強(qiáng)度 及嵌入深度、樁體自身強(qiáng)度、 剛度。 鉆孔灌注樁鉆孔灌注樁 特點：特點： 施工噪音和振動小。施工噪音和振動小。 不需大型設(shè)備，施工進(jìn)度快。適應(yīng)性強(qiáng)。不需大型設(shè)備，施工進(jìn)度快。適應(yīng)性強(qiáng)。 直徑大，樁長，因而

4、承載力大。直徑大，樁長，因而承載力大。 水下、地下施工，質(zhì)量難以保證。水下、地下施工，質(zhì)量難以保證。 鉆孔灌注樁鉆孔灌注樁：是采用不同的鉆孔方法，在土中形成一定直：是采用不同的鉆孔方法，在土中形成一定直 徑的井孔到設(shè)計底標(biāo)高后，將預(yù)好的鋼筋籠骨架吊入井孔徑的井孔到設(shè)計底標(biāo)高后，將預(yù)好的鋼筋籠骨架吊入井孔 中，然后灌注混凝土而形成的基礎(chǔ)。中，然后灌注混凝土而形成的基礎(chǔ)。 鉆孔 澆筑砼 安放鋼 筋籠 補(bǔ)充：灌注樁的施工 成孔工藝：成孔工藝： 1 1 、鉆孔、鉆孔+ +泥漿護(hù)壁：泥漿護(hù)壁： l （1 1） 正循環(huán)：正循環(huán)： l A A、原理：鉆孔過程中，鉆桿內(nèi)泵壓水沖，泥漿外溢排出。、原理：鉆孔過程

5、中，鉆桿內(nèi)泵壓水沖，泥漿外溢排出。 l B B、特點：適合砂土地質(zhì)，易護(hù)壁，但速度慢、沉渣不易清、特點：適合砂土地質(zhì)，易護(hù)壁，但速度慢、沉渣不易清 除。除。 l （2 2） 反循環(huán)：反循環(huán)： l A A、原理：鉆孔過程中，鉆桿內(nèi)泵吸泥漿排出。、原理：鉆孔過程中，鉆桿內(nèi)泵吸泥漿排出。 l B B、特點：適合粘土地質(zhì)，速度快，便于清理沉渣，但易塌、特點：適合粘土地質(zhì)，速度快，便于清理沉渣，但易塌 孔?？?。 l2 2、沖抓、沖擊、沖抓、沖擊+ +開挖：開挖： l 特點：適合有巖層樁、短樁、擴(kuò)孔樁等。特點：適合有巖層樁、短樁、擴(kuò)孔樁等。 補(bǔ)充：灌注樁的施工 常見缺陷：常見缺陷： 1 1、 水下灌注水下

6、灌注（7種） ： （1 1） 斷樁（全斷面夾泥或夾砂）斷樁（全斷面夾泥或夾砂） （2 2） 局部截面夾泥或縮頸局部截面夾泥或縮頸 （3 3） 集中性氣孔集中性氣孔 （4 4） 分散性泥團(tuán)及分散性泥團(tuán)及“蜂窩蜂窩”狀缺陷狀缺陷 （5 5） 樁底沉渣或泥漿沉渣層過厚樁底沉渣或泥漿沉渣層過厚 （6 6） 樁頭低強(qiáng)區(qū)樁頭低強(qiáng)區(qū) （7 7） 樁孔深度不夠樁孔深度不夠 補(bǔ)充：灌注樁的施工 常見缺陷： 2、干孔灌注（4種）： （1） 因地下水漏入而形成的 砼層狀離 析，嚴(yán)重時成斷樁 （2） 砼局部嚴(yán)重離析 （3） 因護(hù)筒滲漏而形成的局部夾泥或 “蜂窩”狀缺陷 （4） 樁底沉渣 聲波透射法測樁聲波透射法測樁

7、交交 流流 學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 資資 料料 檢測過程示意圖檢測過程示意圖 目 錄 第一章 聲學(xué)基礎(chǔ) 第二章 儀器設(shè)備 第三章 準(zhǔn)備工作 第四章 室內(nèi)分析 第五章 現(xiàn)場操作 第六章 工程實例 第一章 聲學(xué)基礎(chǔ) 1.1.1 混凝土超聲波檢測技術(shù)的發(fā)展 混凝土超聲檢測技術(shù)因其用途廣泛、探測 距離大、完全不破壞結(jié)構(gòu)物等優(yōu)點，迅速 在國內(nèi)外普及推廣，成為應(yīng)用最廣泛的混 凝土無破損檢測方法。 應(yīng)用情況 國外始于上世紀(jì)40年代后期； 國內(nèi)始于上世紀(jì)50年代中期，1980年代用 于樁基檢測，掀起了新一輪應(yīng)用高潮。 1.1.2 超聲波測樁技術(shù)規(guī)范 建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn) 基樁低應(yīng)變動力檢測規(guī)程基樁低應(yīng)變動力檢測規(guī)程 （JGJ/T

8、93-95） 中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn) 超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程（CECS 21:2000） 國家標(biāo)準(zhǔn) 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB50007-2002） 建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn) 建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范（ JGJ 106-2003） 交通部標(biāo)準(zhǔn)公路工程基樁動測技術(shù)規(guī)程公路工程基樁動測技術(shù)規(guī)程（JTG/T F81-01-2004） 1.2.1 超聲波波形 聲波是物體機(jī)械振動時迫使周圍介質(zhì)也發(fā) 生振動并使振動向外傳播而形成的一種波 動。 接收換能器接收到的由聲源傳過來的聲波， 是該點在聲波作用下的振動過程。 振 動大小和方向隨時間而變化的過

9、程曲線稱 為波形。超聲儀屏幕上的圖線就是傳播到 接收換能器所在位置的聲波的波形。 1.2.2 波形參數(shù) 周期T:相位相同的相鄰的波 之間所經(jīng)歷的時間； 頻率f :周期的倒數(shù)，Hz； 振幅A :波動的幅度，表征波 的強(qiáng)弱，以屏幕上波高度的毫 米數(shù)、輸出電壓值或分貝（ dB）表示； 波長:聲波波動一次所傳播 的距離； 聲時t:首波對應(yīng)的時間，us； 波速v 單位時間波傳播的距 離，m/s。 1.2.2 波形參數(shù) 1.3 波的分類 縱波(P波) 介質(zhì)質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向一致。 縱波的傳播是依靠介質(zhì)時疏時密（即時而拉伸， 時而壓縮）使介質(zhì)的容積發(fā)生變形引起壓強(qiáng)的變 化而傳播的，和介質(zhì)的容變彈性

10、有關(guān)。任何彈性 介質(zhì)（固體、液體、氣體）在容積變化時都能產(chǎn) 生彈性力，縱波可以在任何固體、液體、氣體中 傳播。 1.3 波的分類 橫波(S波) 介質(zhì)質(zhì)點的振動方向與波 的傳播方向垂直。 橫波的傳播是使介質(zhì)產(chǎn)生剪切變形時引起的剪切 應(yīng)力變化而傳播，和介質(zhì)切變彈性有關(guān)。由于液 體、氣體無一定形狀，其形狀發(fā)生變化時不產(chǎn)生 切變應(yīng)力，所以液體、氣體不能傳播橫波 ,橫波 只能在固固體中傳播。 1.3 波的分類 表面波 沿固體表面?zhèn)鞑サ牟?，它是由縱 波和橫波組合而成，又稱瑞利波，R波。 通常的超聲換能器置于混凝土表面發(fā)射時 ，振動狀況復(fù)雜，既有縱向振動又有橫向 振動，發(fā)射出的超聲波既有縱波,也有橫 波和表

11、面波。 地震波屬于哪種波？ 地震發(fā)生時,首先是從震源 P波（縱波）跟 S波（橫波）2個地震波發(fā)生。P波在地殼 的淺層以毎秒約6km的速度, S波以毎秒 3.5km的速度傳播. 因為P波跟S波傳播的速度不同、首先會感 覺到（P波）的小小的晃動、然后是大的晃 動（S波）開始。離震源越遠(yuǎn)這個間隔就越 長。另外震源比較淺的地震、在地表傳播 的叫表面波.大的搖晃會跟在S波后面出現(xiàn). 1.4 聲波在介質(zhì)中的傳播速度 同一種類型的波，在同一種介質(zhì)中，邊界條件不同，同一種類型的波，在同一種介質(zhì)中，邊界條件不同， 傳播速度也不同。傳播速度也不同。 1.4 聲波在介質(zhì)中的傳播速度 1.4 聲波在介質(zhì)中的傳播速度

12、樁基檢測時，聲波透射法及低應(yīng)變 反射波法測得的波速為什么不同？ 1.5 聲波在介質(zhì)界面的反射和折射 聲波在傳播過程中，由一種介質(zhì)到達(dá)另一種 介質(zhì)，在兩種介質(zhì)的分界面（界面）上，聲波會 發(fā)生方向和能量的變化：一部分聲波被反射回到 原來介質(zhì)中，稱為反射波；另一部分聲波透過界 面在另一種介質(zhì)中繼續(xù)傳播，稱為折射波。 反射系數(shù)與透射系數(shù)的大小取決于兩種介質(zhì) 的聲學(xué)特性，具體來說取決于介質(zhì)的特性阻抗Z。 特性阻抗Z表征介質(zhì)的聲學(xué)特性，其值為介質(zhì) 的密度和波速的乘積，即Z=v 1.5 聲波在介質(zhì)界面的反射和折射 R+T=1，符合能量守恒定律； Z1= Z2時，R=0，T=1，即當(dāng) 兩種介質(zhì)特性阻抗相等時，

13、聲 波全部透過界面，無反射； 兩種介質(zhì)特性阻抗相差懸殊時 （Z1 Z2或Z11500mm，4根。 3.4 聲測管的安裝埋設(shè) v5) 聲測管安裝 v1. 管口加蓋 v2. 管底封閉 v3. 管中灌水 v4. 管子綁牢 v5. 管間平行 v管口高出樁頂300mm以上； v埋設(shè)至樁底； v牢固焊接或綁扎在鋼筋籠的內(nèi)側(cè)。 v第四章 室內(nèi)分析 4.1.1 透射法聲速計算 v計算實際聲時值時，應(yīng)扣除兩部分時間： v1) 聲波檢測系統(tǒng)延遲時間t0； v2) 聲時修正值t，包括兩部分: va) 超聲波在聲測管水中的傳播時間tw； vb) 超聲波在聲測管管壁中的傳播時間tt。 vt = ti -t0 -tw -

14、tt vvi = L /t 4.1.2 單孔折射法聲速計算 vt = t2 -t1 vvi = h /t vt 兩個接收換能器間聲時差； vt1近道接收換能器聲時； vt2遠(yuǎn)道接收換能器聲時； vvi 第i測點的聲速值； vh 兩個接收換能器間距離。 4.2 缺陷分析方法 4.2.1 異常測點判斷概率法 4.2.1 異常測點判斷概率法 4.2.1 異常測點判斷概率法 4.2.1 異常測點判斷概率法 v步驟3 將vn-k與異常判斷值vD比較，當(dāng)vn- kvD時， vn-k及其以后的數(shù)據(jù)均為異常，去 掉vn-k，對數(shù)據(jù)v1vn-k-1 v重復(fù)步驟1、步驟2，直到vi序列中余下的全 部數(shù)據(jù)滿足vi vD vJGJ/T F81-01-2004舍棄明顯的波速異常值后 試算 4.2.1 異常測點判斷概率法 4.2.1 異常測點判斷概率法 4.2.2 異常測點判斷PSD法 4.2.3 波速低限值判據(jù) v當(dāng)檢測剖面n個測點的波速值普遍偏 低且離散性很小，采用波速低限值判據(jù) vi mm，4根。