灌注樁超聲波檢測(cè)課件

1、混凝土灌注樁超聲檢測(cè)概 述 由于灌注樁可做成大直徑樁，以提高單樁承載力，又可以根據(jù)樁身內(nèi)力狀態(tài)分段配筋。而且施工時(shí)對(duì)周圍建筑物影響較小，施工噪聲也較小，因而使用較廣。但灌注樁在工地條件下，現(xiàn)場(chǎng)灌注成樁，施工工藝較為復(fù)雜，影響灌注質(zhì)量的因素較多，極易形成各種缺陷而影響樁身的完整性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)灌注樁施工中樁身混凝土出現(xiàn)缺陷的概率約為15%20%。灌注樁的綜合質(zhì)量體現(xiàn)在以下三方面，即承載力、樁的完整性、樁的耐久性，其中承載力因樁體較大用無(wú)損方法難以準(zhǔn)確測(cè)量，而當(dāng)?shù)叵聼o(wú)明顯腐蝕性介質(zhì)而且樁身完整時(shí)也未見有因耐久性破壞的報(bào)導(dǎo)。所以，完整性是混凝土灌注樁質(zhì)量的主要指標(biāo)。所謂灌注樁的完整性是指樁身混凝土質(zhì)

2、量均勻，無(wú)全斷面斷裂及影響斷面承載面積或?qū)е落摻钔饴兜拿黠@缺陷。 混凝土灌注樁的完整性的超聲檢測(cè)方法作一簡(jiǎn)單介紹。其基本技術(shù)依據(jù)是基樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)規(guī)程(JGJ/T9395)、超聲法檢測(cè)混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程(CECS 21:2000)以及大量研究資料。 超聲脈沖法則是通過(guò)在樁內(nèi)預(yù)埋的檢測(cè)孔道，將超聲換能器直接放人樁內(nèi)部，逐點(diǎn)發(fā)射和接收超聲脈沖，通過(guò)接收信號(hào)的聲時(shí)、波幅、波形等參數(shù)，逐點(diǎn)判斷混凝土的質(zhì)量，并分析缺陷向位置、性質(zhì)和大小。超聲脈沖法需預(yù)埋檢測(cè)管，因此必須在設(shè)計(jì)或施工前即列入計(jì)劃，增加了工程量，但由于它比較直觀，可靠，在一些重大工程及大直徑灌注樁中得到廣泛應(yīng)用。本章將詳細(xì)論述超聲脈沖法的

3、原理，檢測(cè)方法和判斷方法。灌注樁的常見缺陷 樁身混凝土中的缺陷與施工方法密切相關(guān)。不同施工方法出現(xiàn)缺陷的類型以及不同類型的缺陷出現(xiàn)的幾率都不一樣。按混凝土的灌注方式而言，灌注樁可分為水下灌注和干孔灌注兩類。 1. 水下灌注樁的常見缺陷 （圖1a)為水下灌注的成樁過(guò)程示意圖，混凝土通過(guò)導(dǎo)管注入，頂托封口混凝土或砂漿，排出孔中的水，逐漸灌滿樁孔。水下灌注施工時(shí)，可能出現(xiàn)的缺陷有以下幾種(見圖1b)：1）.斷樁(包括全斷面夾泥或夾砂) 這類缺陷多半因?yàn)閷?dǎo)管提升時(shí)不慎冒口，新注入的混凝土壓在封口砂漿及泥漿上，以及因機(jī)械故障而停止灌注過(guò)久，提升導(dǎo)管時(shí)把已初凝的混凝土拉松，或繼續(xù)施工時(shí)對(duì)表面未加清理等原因

4、所致。斷樁部位往往不是一個(gè)薄層，而是具有相當(dāng)厚度的一個(gè)缺陷段，檢測(cè)時(shí)不難發(fā)現(xiàn)。 斷樁嚴(yán)重影響樁的承載能力，檢測(cè)時(shí)不應(yīng)漏檢或誤判。斷樁對(duì)承載力的影響程度與其出現(xiàn)的位置有關(guān)，應(yīng)按樁的受力狀態(tài)分析，但斷樁均應(yīng)采取適當(dāng)措施修理或加固。 2）.局部截面夾泥或頸縮 這類缺陷一般是由于混凝土導(dǎo)管插入深度不適當(dāng)，導(dǎo)致混凝土從導(dǎo)管流出往上頂托時(shí)，形成湍流或翻騰，使孔壁剝落或坍塌，形成局部斷面夾泥或周邊環(huán)狀?yuàn)A泥。 局部截面夾泥或頸縮將影響樁的承載面積，同時(shí)由于鋼筋外露而影響耐久性，對(duì)這類缺陷檢測(cè)時(shí)應(yīng)僅可能檢出其面積大小，以便核算樁的承載能力。 3）.分散性泥團(tuán)及“蜂窩”狀缺陷 其成因與孔壁因混凝土騷動(dòng)而剝落有關(guān)外

5、，還與混凝土離析及導(dǎo)管中被壓人的氣體無(wú)法完全排出有關(guān)。 這類缺陷將影響混凝土的強(qiáng)度，若分散性泥團(tuán)或氣孔數(shù)量不多，影響面積不大，則對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響有限，可不予處理。 4）.集中性氣孔 當(dāng)導(dǎo)管埋人厚度較深，混凝土流動(dòng)性不足時(shí)，間息倒人導(dǎo)管的混凝土?xí)?dǎo)管中氣體壓人混凝土中而無(wú)法排出，有時(shí)會(huì)形成較大的集中性氣孔，將影響斷面受力面積。 5）.樁底沉渣 在灌注前應(yīng)徹底清孔，若清孔不凈，則導(dǎo)致樁底沉渣。對(duì)端承樁而言，樁底沉渣過(guò)厚會(huì)導(dǎo)致樁受力時(shí)沉降位移，因此，應(yīng)進(jìn)行樁底壓漿處理。 6）.樁頭混凝土低強(qiáng)區(qū)在混凝土灌注過(guò)程中，封口混凝土或砂漿與水接觸，在頂托過(guò)程中會(huì)混入泥水，因而強(qiáng)度較低，灌注完成后應(yīng)將其鏟除

6、，若未徹底鏟除，則形成樁頂?shù)蛷?qiáng)區(qū)。圖1 水下灌注樁的灌注方法及常見缺陷示意圖a)水下灌注樁的灌注方法示意圖；b)水下灌注樁常見缺陷示意圖在橋梁樁中，樁頂?shù)蛷?qiáng)區(qū)非但影響承載力，而且當(dāng)河床變化時(shí)很容易被水流沖刷和腐蝕。由于樁頂一般均已露出地面，可用多種方法對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，所以其檢測(cè)值也可作為全樁混凝土強(qiáng)度超聲推算值的校驗(yàn)值。2.干孔灌注樁的常見缺陷圖2a)為干孔灌注時(shí)的成樁過(guò)程示意圖?；炷镣ㄟ^(guò)升降機(jī)或溜管送到澆筑面。干孔灌注時(shí)可能出現(xiàn)的常見缺陷有以下幾種：1）.混凝土層狀離析或斷樁在地下水位較高的地區(qū)，常因地下水涌人孔中來(lái)不及抽干，澆人的混凝土被水沖刷或浸包，形成層狀離析，嚴(yán)重時(shí)砂石成層狀

7、堆積，水泥漿上浮，形成斷樁。2）.局部夾泥或“蜂窩”狀缺陷干孔灌注時(shí)常因孔壁護(hù)筒滲漏，涌人泥水而形成局部夾泥，或灌注時(shí)未予搗實(shí)，形成“蜂窩”狀缺陷。3）.局部嚴(yán)重離析由于混凝土注入高度超過(guò)施工規(guī)定，往往形成石子滾到邊緣的離析現(xiàn)象，此時(shí)，石子集中區(qū)易形成“蜂窩”，而砂漿集中區(qū)因聲速下降而被誤判。4）.樁底沉渣操作工未清孔即澆人混凝土，形成樁底沉渣。圖2 干孔灌注及常見缺陷示意圖a)干孔灌注過(guò)程示意圖；b)干孔灌注時(shí)可能形成的常見缺陷樁的完整性分類為了便于判斷，超聲法檢測(cè)混凝土缺陷規(guī)程（CECS21:2000）將灌注樁的質(zhì)量按其缺陷的多少及嚴(yán)重程度分為4類，分類方法見表1樁身完整性評(píng)價(jià)分類表 表1

8、類 別缺陷特征完整性評(píng)定結(jié)果I無(wú)缺陷完整，合格局部小缺陷基本完整，合格III局部嚴(yán)重缺陷局部不完整，不合格，經(jīng)工程處理后可使用IV斷樁等嚴(yán)重缺陷嚴(yán)重不完整，不合格，報(bào)廢或驗(yàn)證確定是否加固使用混凝土灌注樁超聲檢測(cè)的原理與方法混凝土灌注樁超聲檢測(cè)法是在樁內(nèi)預(yù)埋若干根平行于樁的縱軸的聲測(cè)管道，將超聲探頭通過(guò)聲測(cè)管直接伸人樁身混凝土內(nèi)部進(jìn)行逐點(diǎn)，逐段探測(cè)。其基本原理與上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件的超聲探傷原理相同，即根據(jù)超聲脈沖穿越被測(cè)混凝土?xí)r傳播時(shí)間、傳播速度及能量的變化反映缺陷的存在，并估算混凝土的抗壓強(qiáng)度和質(zhì)量均勻性。但由于樁的混凝土灌注條件與上部結(jié)構(gòu)的成型條件完全不同，尤其是水下灌注時(shí)差異更大，混凝土的配合比

9、、灌注后的離析程度、聲測(cè)管的平行度等許多因素，都會(huì)嚴(yán)重影響對(duì)缺陷的判斷和對(duì)強(qiáng)度及均勻性的推算，因此，灌注樁的超聲檢測(cè)必須有一套適合其特點(diǎn)的方法和判據(jù)，而不能完全延用上部結(jié)構(gòu)檢測(cè)的現(xiàn)有方法。 一、灌注樁超聲檢測(cè)法的檢測(cè)方法和基本檢測(cè)參量 灌柱樁的超聲檢測(cè)法檢測(cè)方式通常采用雙孔檢測(cè)。在樁內(nèi)預(yù)埋兩根以上的管道，把發(fā)射探頭和接收探頭分別置于兩根管道中(如圖3所示)，檢測(cè)時(shí)超聲脈沖穿過(guò)兩管道之間的混凝土這種檢測(cè)方式的實(shí)際有效范圍，即為超聲脈沖人發(fā)射探頭到接收探頭所穿過(guò)的范圍。隨著兩探頭沿樁的縱軸方向同步升降，使超聲脈沖掃過(guò)樁的整個(gè)縱剖面，從而可得到各項(xiàng)聲參數(shù)沿樁的縱剖面的變化數(shù)據(jù)。由于實(shí)測(cè)時(shí)是沿縱剖面逐

10、點(diǎn)移動(dòng)換能器、逐點(diǎn)測(cè)讀各項(xiàng)聲參數(shù)，測(cè)點(diǎn)間距一般采用2040cm，若遇到缺陷可疑區(qū)，應(yīng)加密測(cè)點(diǎn)。為了避免水平斷縫被漏測(cè)，可采用斜測(cè)方法，即兩探頭之間有一定高差，其水平測(cè)角可取30o40o；若采用自動(dòng)提拉設(shè)備，測(cè)點(diǎn)距離可視提拉速度及數(shù)據(jù)采集速度而定。 雙孔測(cè)量時(shí)，根據(jù)兩探頭相對(duì)高程的變化，可分為平測(cè)、斜測(cè)扇形掃測(cè)等方式，如圖3所示，在檢測(cè)時(shí)視實(shí)際需要靈活運(yùn)用。圖3 雙孔檢測(cè)方式a)雙孔平測(cè)；b)雙孔斜測(cè)；c)扇形掃測(cè)1-聲測(cè)管；2-超聲檢測(cè)儀；3-發(fā)射探頭；4-小接收探頭 判斷缺陷的基本物理參量: 1、聲時(shí)或聲速。即超聲脈沖穿過(guò)混凝土所需的時(shí)間。如果兩聲測(cè)管基本平行，則當(dāng)混凝土質(zhì)量均勻、沒(méi)有內(nèi)部缺

11、陷時(shí)，在各橫截面所測(cè)得的聲時(shí)值基本相同；但當(dāng)存在缺陷時(shí)，由于缺陷區(qū)的泥、水、空氣等內(nèi)含物的聲速遠(yuǎn)小于完好混凝土的聲速，所以穿越時(shí)間明顯增大，而且當(dāng)缺陷中物質(zhì)的聲阻抗與混凝土的聲阻抗不同時(shí)，界面透過(guò)率很小，根據(jù)惠更斯原理，聲波將繞過(guò)缺陷繼續(xù)傳播，波線呈折線狀。由于繞行聲程比直達(dá)聲程長(zhǎng)，因此，聲時(shí)值也相應(yīng)增大?？梢?，聲時(shí)值是缺陷的重要判斷參數(shù)。聲時(shí)值可用儀器精確測(cè)量，通常以微秒()計(jì)。為了使聲時(shí)值沿樁的縱剖面的變化狀況形象直觀，在檢測(cè)中常把檢測(cè)結(jié)果繪成“聲時(shí)深度”曲線。 超聲脈沖傳播單位聲程所需要的聲時(shí)即為聲速。因此，也可將聲時(shí)值變換成聲速值作為判斷的依據(jù)。2、接收信號(hào)的幅值。它是超聲脈沖穿過(guò)混凝

12、土后的衰減程度的指標(biāo)之一。接收波幅值越低，混凝土對(duì)超聲脈沖的衰減就越大。根據(jù)混凝土中超聲波衰減的原因可知，當(dāng)混凝土中存在低強(qiáng)度區(qū)、離析區(qū)以及存在夾泥、蜂窩等缺陷時(shí)，將產(chǎn)生吸收衰減和散射衰減，使接收波波幅明顯下降，從而在缺陷背后形成一個(gè)聲陰影。幅值可直接在接收波上觀察測(cè)量，也可用儀器中的衰減器測(cè)量，測(cè)量時(shí)通常以首波(即接收信號(hào)的前面半個(gè)或一個(gè)周期)的波幅為準(zhǔn)，后繼的波往往受其他疊加波的干擾，影響測(cè)量結(jié)果。幅值的測(cè)量受換能器與試體耦合條件的嚴(yán)重影響，在灌注樁檢測(cè)中，換能器在聲測(cè)管中通過(guò)水進(jìn)行耦合，一般比較穩(wěn)定，但要注意使探頭在管中處于居中位置，為此應(yīng)在探頭上安裝定位器。幅值或衰減與混凝土質(zhì)量緊密相

13、關(guān)，它對(duì)缺陷區(qū)的反應(yīng)比聲時(shí)值更為敏感，所以它也是缺陷判斷的重要參數(shù)之一，是采用聲陰影法進(jìn)行缺陷區(qū)細(xì)測(cè)定位的基本依據(jù)。3、接收頻率。超聲脈沖是復(fù)頻波，具有多種頻率成分。當(dāng)它們穿過(guò)混凝土后，各頻率成分的衰減程度不同，高頻部分比低頻部分衰減嚴(yán)重，因而導(dǎo)致接收信號(hào)的主頻率向低頻端漂移。其漂移的多少取決于衰減因素的嚴(yán)重程度。所以，接收頻率實(shí)質(zhì)上是衰減值的一個(gè)表征量，當(dāng)遇到缺陷時(shí)，由于衰減嚴(yán)重，使接收頻率降低。接收頻率的測(cè)量一般以首波第一個(gè)周期為準(zhǔn)，可直接在接收波的示波圖形上作簡(jiǎn)易測(cè)量。近年來(lái)，為了更準(zhǔn)確地測(cè)量頻率的變化規(guī)律，已采用頻譜分析的方法。它獲得的頻譜所包含的信息比采用簡(jiǎn)易方法時(shí)接收波首波頻率所帶

14、的信息更為豐富，更為準(zhǔn)確。在頻域圖上可準(zhǔn)確地找到主頻值，以及對(duì)應(yīng)主頻的幅值，若有發(fā)射信號(hào)的頻譜資料，則可準(zhǔn)確給出主頻向低頻端的漂移值。運(yùn)用頻譜分析時(shí)還應(yīng)注意采樣速率及截取長(zhǎng)度等對(duì)頻譜分析結(jié)果的影響，以便使各測(cè)點(diǎn)間分析結(jié)果具有可比性。4、接收波波形。由于超聲脈沖在缺陷界面的反射和折射，形成波線不同的波束，這些波束由于傳播路徑不同，或由于界面上產(chǎn)生波型轉(zhuǎn)換而形成橫波等原因，使得到達(dá)接收換能器的時(shí)間不同，因而使接收波成為許多同相位或不同相位波束的疊加波，導(dǎo)致波形畸變。實(shí)踐證明，當(dāng)超聲脈沖在傳播過(guò)程中遇到缺陷，其接收波形往往產(chǎn)生畸變。所以，波形畸變可作為判斷缺陷的參考依據(jù)。必須指出，波形畸變的原因很多

15、，某些非缺陷因素也會(huì)導(dǎo)致波形畸變，運(yùn)用時(shí)應(yīng)慎重分析。目前波形畸變尚無(wú)定量指標(biāo)，而只是經(jīng)驗(yàn)性的。關(guān)于波形畸變后采取怎樣的分析技術(shù)，還有待進(jìn)一步研究。判斷灌注樁混凝土強(qiáng)度等級(jí)及均勻性的物理參量:目前用于樁內(nèi)混凝土強(qiáng)度等級(jí)及均勻性評(píng)價(jià)的物理參量主要有聲速、衰減以及由它們推定的強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)參數(shù)。1、聲速。混凝土聲速與強(qiáng)度有良好的相關(guān)性，所以可以用聲速值推定混凝土的強(qiáng)度等級(jí)。但聲速與強(qiáng)度的相關(guān)性受許多因素的影響，例如不同配合比的混凝土往往有不同的“聲速?gòu)?qiáng)度”相關(guān)公式，所以，通常針對(duì)一定配合比和原材料條件的混凝土，并事先制成“聲速?gòu)?qiáng)度”校準(zhǔn)曲線，或事先通過(guò)試驗(yàn)求得兩者的相關(guān)公式，在檢測(cè)中作為推定強(qiáng)度的依據(jù)。

16、2、衰減值。由于“聲速?gòu)?qiáng)度”相關(guān)關(guān)系受配合比等許多因素的影響，灌注水下混凝土?xí)r，如果產(chǎn)生離析等現(xiàn)象，那么部分混凝土的實(shí)際配合比將與設(shè)計(jì)配合比有很大差別。這時(shí)用一種相同的“聲速?gòu)?qiáng)度”相關(guān)公式去推定強(qiáng)度誤差往往較大。為此，可采用“聲速衰減強(qiáng)度”綜合法。該法可排除離析的影響，因而可提高強(qiáng)度的推定精確度。用于推定強(qiáng)度時(shí)，衰減值應(yīng)準(zhǔn)確測(cè)量，并應(yīng)排除耦合條件等因素的影響。3、推定強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)參數(shù)。為了評(píng)定樁的混凝土均勻性，以便評(píng)價(jià)施工質(zhì)量，可將推定強(qiáng)度的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的百分率分別求出，并參照混凝土強(qiáng)度檢測(cè)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)(CBJl0787)進(jìn)行評(píng)定。二、灌注樁超聲檢測(cè)法的檢測(cè)裝置灌注樁超聲檢測(cè)法

17、的檢測(cè)裝置主要由超聲探頭、超聲儀、探頭升降裝置及樁內(nèi)預(yù)埋的聲測(cè) 管等組成。(一)對(duì)檢測(cè)裝置的基本要求1探頭 測(cè)樁所用的探頭應(yīng)是柱狀徑向振動(dòng)的換能器，其主頻宜為(25-50)kHz，長(zhǎng)度宜小于20cm。為提高接收換能器的靈敏度，可在換能器中安裝前置放大器，前置放大器的頻帶寬度宜為(5-50)kHz。由于換能器在深水中工作，其水密性應(yīng)滿足在1MPa水壓下不漏水。為了標(biāo)示探頭在聲測(cè)管中的位置，在探頭電纜線上應(yīng)有標(biāo)尺刻度。徑向發(fā)射探頭是利用圓片狀或圓管狀壓電陶瓷的徑向振動(dòng)來(lái)發(fā)射或接收超聲脈沖的，目 前常用的有增壓式徑向換能器，其構(gòu)造如圖6所示。它是在一個(gè)金屬圓管內(nèi)側(cè)等距離排列一組徑向振動(dòng)的壓電陶瓷圓片

18、，圓片周邊與金屬圓管內(nèi)壁密合。這種組合方式可使金屬圓管表面上所受到的聲壓全部加在面積較小的壓電陶瓷圓片的周邊柱面上，從而起到增壓和提高靈敏度的作用。為了減少聲壓在金屬圓管上的損失，常把金屬圓管剖切成多瓣式。為了在深水下使用，整個(gè)換能器和電纜接頭均需用樹脂或橡膠類材料加以密封。圖6 增壓式徑向換能器1-增壓管；2-壓電體；3-密封層一般構(gòu)造的增壓式徑向換能器可用作發(fā)射探頭，也可用作接收探頭。但有時(shí)為了增強(qiáng)接收信號(hào)，在接收換能器中加裝一個(gè)前置放大器，裝有前置放大器的徑向換能器只能用于接收，不能用于發(fā)射。為了耦合穩(wěn)定，探頭在管孔中宜處居中位置，可在探頭上下安裝扶正器。 2、超聲儀測(cè)樁所用的超聲儀，其

19、基本性能要求如下：發(fā)射系統(tǒng)應(yīng)能輸出2501000V的脈沖電壓，激發(fā)壓電體的脈沖波可為階躍脈沖或矩形脈沖。接收系統(tǒng)的頻帶寬度宜為(550)kHz，增益應(yīng)大于100dB，并應(yīng)帶有060(或肋)dB的衰減器，衰減器的辨率應(yīng)為1dB，誤差應(yīng)小于1dB，檔間誤差應(yīng)小于1%。儀器的測(cè)時(shí)范圍應(yīng)大于2000，計(jì)時(shí)精度應(yīng)高于1 (見表2)。 超聲換能器沿樁的軸向移動(dòng)，同時(shí)測(cè)出各橫斷面上混凝土的聲參數(shù)。這些大量數(shù)據(jù)需采用適當(dāng)方法處理，才能判斷混凝土的質(zhì)量，為了提高現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試效率，儀器應(yīng)有自動(dòng)測(cè)讀、信號(hào)采集、貯存和處理系統(tǒng)。最好選用智能型儀器。因此，數(shù)據(jù)采集、處理、顯示系統(tǒng)是整個(gè)裝置的重要組成部分。在一般儀器中通過(guò)示

20、波器及數(shù)碼管顯示，人工記錄，然后再用計(jì)算機(jī)處理。這種方式效率較低。目前已普遍采用超聲儀與計(jì)算機(jī)聯(lián)接，直接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、貯存和處理。并附有測(cè)樁專用程序，可將一次檢測(cè)資料全部存貯在機(jī)內(nèi)，回家后再作處理，可大大縮短現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)間。測(cè)樁用超聲儀的基本要求表2儀 器 參 數(shù)基 本 要 求發(fā)射脈沖電壓2501000V接收放大器頻寬(5-50)kHz接收放大器增益100dB衰減器衰減值0-80dB衰減器分辨率1dB衰減器誤差1us注：引自JGJ/T93-95在數(shù)字化的智能型儀器中，為了使所采集的信號(hào)不失真，應(yīng)有足夠的采樣頻率和采樣長(zhǎng) 度，以及具有動(dòng)態(tài)顯示功能，以便于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)觀察。一般采樣頻率應(yīng)達(dá)到20MHz(

21、分若干級(jí)可選)，采樣長(zhǎng)度應(yīng)達(dá)到64K(在該長(zhǎng)度內(nèi)可選)。為了便于分析，儀器中應(yīng)帶有專用測(cè)樁分析軟件及頻譜、CT等分析和成像軟件。3、探頭升降系統(tǒng)為了檢測(cè)不同深度的樁內(nèi)混凝土質(zhì)量，必須使探頭在預(yù)埋的聲測(cè)管中按要求升降。為解 決這一問(wèn)題，通常有兩種方式：一種是用人工升降，為了使操作者知道探頭在樁內(nèi)的確切位置，應(yīng)在探頭電纜線上劃上標(biāo)尺；另一種是采用電動(dòng)機(jī)械式升降裝置，可采用異步電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的小型絞車。采用這種方式升降時(shí)，升降裝置必須能輸出探頭所處位置的明確指標(biāo)，通常將絞車鼓筒的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)換算成探頭的升降高度，鼓筒的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)可由光電式計(jì)數(shù)器記錄和顯示。若采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，則根據(jù)步進(jìn)量能更精密地測(cè)量

22、探頭位置，這種驅(qū)動(dòng)方式一般用于全自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，并將探頭位置信號(hào)也輸入測(cè)樁專用軟件統(tǒng)一處理。(二)聲測(cè)管的預(yù)埋聲測(cè)管是灌注樁進(jìn)行超聲檢測(cè)法時(shí)探頭進(jìn)入樁身內(nèi)部的通道。它是灌注樁超聲檢測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分，它在樁內(nèi)的預(yù)埋方式及其在樁的橫截面上的布置形式，將直接影響檢測(cè)結(jié)果。因此，需檢測(cè)的樁應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)將聲測(cè)管的布置和埋置方式標(biāo)入圖紙，在施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制埋置的質(zhì)量，以確保檢測(cè)工作順利進(jìn)行。1、聲測(cè)管的選擇聲測(cè)管材質(zhì)的選擇，以透聲率較大、便于安裝及費(fèi)用較低為原則。聲脈沖從發(fā)射換能器發(fā)出，通過(guò)耦合水到達(dá)水和聲測(cè)管管壁的界面，再通過(guò)管壁到達(dá)聲測(cè) 管管壁與混凝土的界面，穿過(guò)混凝土后又需穿過(guò)另一聲測(cè)管的兩個(gè)界面而

23、到達(dá)接收換能器。因此，聲測(cè)管形成4個(gè)界面，每個(gè)界面的聲能透過(guò)系數(shù)可按下式計(jì)算：（1）式中：某界面的聲能透過(guò)系數(shù)； 界面兩側(cè)介質(zhì)的聲阻抗率()發(fā)射和接收換能器之間4個(gè)界面的總透聲系數(shù)為（2）目前常用的管子有鋼管、鋼質(zhì)波紋管、塑料管3種。鋼管的優(yōu)點(diǎn)是便于安裝，可用電焊焊在鋼筋骨架卜，可代替部分鋼筋截面，而且由于鋼管 剛度較大埋置后可基本上保持其平行度和平直度，目前許多大直徑灌注樁均采用鋼作為聲測(cè)管。但鋼管的價(jià)格較貴：鋼質(zhì)波紋管是一種較好的聲測(cè)管材料，它具有管壁薄、鋼材省和抗?jié)B、耐壓、強(qiáng)度高、柔性好等特點(diǎn)，通常用于預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中的后張法預(yù)留孔道：用做聲測(cè)管時(shí)。可直接綁扎在鋼筋骨架 土，接頭處可用大一號(hào)

24、波紋套接。由于波紋管很輕，因而操作十分方便，但安裝時(shí)需注意保持其軸線的平直。塑料管的聲阻抗率較低，用做聲測(cè)管具有較大的透聲率，通?？捎糜谳^小的灌注樁，在大型灌注樁中使用時(shí)應(yīng)慎重-因?yàn)榇笾睆綐缎韫嘧⒋罅炕炷?，水泥的水化熱不易發(fā)散：鑒于塑料的熱膨脹系數(shù)與混凝土的相差懸殊，混凝土凝固后塑料管因溫度下降而產(chǎn)生徑向和縱向收縮，有可能使之與混凝土局部脫開而造成空氣或水的夾縫，在聲通路上又增加了更多反射強(qiáng)烈的界面，容易造成誤判。聲測(cè)管的直徑，通常比徑向換能器的直徑大l0mm即可，常用規(guī)格是內(nèi)徑50-60mm。管子的壁厚對(duì)透聲豐的影響很小，所以，原則上對(duì)管壁厚度不作限制，但從節(jié)省用鋼量的角度而言，管壁只要能

25、承受新澆混凝土的側(cè)壓力，則越薄越省。2、聲測(cè)管的埋置數(shù)量和布置方式布置聲測(cè)管的埋置數(shù)量及其在樁的橫截面卜的布局應(yīng)考慮檢測(cè)的控制面積。通常有如圖7圖7聲測(cè)管的布置方式所示的布置方式，圖中的陰影區(qū)為檢測(cè)的控制面積。一般樁徑小于0.61m時(shí)，沿直徑布置兩根；樁徑為12.5m時(shí)，布置3根，呈等邊三角形；樁徑大于2.5m時(shí)，布置4根，呈正方形。 3、聲測(cè)管的安裝方法聲測(cè)管可直接固定在鋼筋籠內(nèi)側(cè)上，如圖8-8所示：固定方式可采用焊接或綁扎，管子之間應(yīng)基本上保持平行-若檢測(cè)結(jié)果需對(duì)各測(cè)點(diǎn)混凝土的強(qiáng)度做出評(píng)估，則不平行度應(yīng)控制在1以下。鋼筋籠放入樁孔時(shí)應(yīng)防止扭曲。 管子一般隨鋼筋籠分段安裝，每段之間的接頭可采

26、用反螺紋套筒接口或套管焊接方案，如圖8所示：若采用波紋管則可利于大一號(hào)的波紋管套接，井在套接管的兩端用膠布纏繞密封。無(wú)論啊卜種接頭方案都必須保證在較高的靜水壓力下不漏漿，接口內(nèi)壁應(yīng)保持平整，不應(yīng)有焊渣、毛刺等凸出物，以免妨礙探頭的自如移動(dòng)，聲測(cè)管的底部也應(yīng)密封，安裝完畢后應(yīng)將上口用木塞堵住，以免澆灌混凝土?xí)r落人異物，致使孔道堵塞。圖8 聲測(cè)管的安裝方法a)鋼管的套接；b)波紋管的套接1-鋼筋；2-聲測(cè)管；3-套接管；4-箍筋；5-密封膠布4、聲測(cè)管的其他用途聲測(cè)管除了用作檢測(cè)通道及取代一部分鋼筋截面外，還可作為樁底壓漿的管道。試驗(yàn)證明，經(jīng)樁底漿處理的灌注樁，可大幅度提高其承載力。同時(shí)聲測(cè)管還可

27、作為事故樁缺陷沖洗與壓漿處理的管道，這時(shí)需采取措施把需壓漿的缺陷部位的管道打穿。三、檢測(cè)前的準(zhǔn)備進(jìn)行灌注樁完整性超聲檢測(cè)前，除需認(rèn)真檢查檢測(cè)單位和檢測(cè)人員的資質(zhì)、儀器設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)和預(yù)埋聲測(cè)管外，還應(yīng)做好下列各項(xiàng)準(zhǔn)備：(一)了解工程概況，認(rèn)真閱讀和分析下列資料：巖土工程勘察資料、基樁設(shè)計(jì)計(jì)算資料及圖紙、基樁位置平面圖及編號(hào)、基樁施工原始記錄、混凝土灌注齡期。(二)確定被檢樁的基本原則當(dāng)某工程樁量較多，無(wú)法逐一檢測(cè)時(shí)，可按一定原則和比例進(jìn)行抽測(cè)，抽測(cè)應(yīng)有代表性，以便確切反映成批樁的質(zhì)量，受檢樁的確定應(yīng)考慮下列因素：1選擇設(shè)計(jì)方認(rèn)為重要的樁；2選擇施工質(zhì)量有懷疑的樁；3選擇巖土特性復(fù)雜，施工難度較

28、大的樁；4選擇代表不同施工工藝條件和不同施工單位或班組的樁；5在同類樁隨機(jī)選取的基礎(chǔ)上，宜使被檢樁位置均勻分布。(三)被檢樁的抽樣數(shù)量的基本規(guī)定1對(duì)于一柱一樁的建筑物或構(gòu)筑物，全部樁均應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)；2非一柱一樁的建筑物或構(gòu)筑物，應(yīng)根據(jù)上述原則進(jìn)行抽測(cè)，抽取的數(shù)量不得少于樁的總數(shù)的20，且不得少于10根。3當(dāng)抽測(cè)不合格的樁數(shù)超過(guò)抽測(cè)數(shù)的30%時(shí)，應(yīng)加倍重新抽測(cè)。4若加倍抽樣復(fù)測(cè)后仍有抽測(cè)數(shù)的30%不合格，則該批樁應(yīng)全數(shù)檢測(cè)。 由于超聲檢測(cè)法需預(yù)埋聲測(cè)管，因此，檢測(cè)單位應(yīng)盡早介入，事先提出檢測(cè)要求，并與設(shè)計(jì)和施工單位協(xié)商確定受檢樁數(shù)量和樁號(hào)。有預(yù)埋管的樁數(shù)應(yīng)超過(guò)抽樣數(shù)，以備復(fù)檢之需，一般有預(yù)埋管的樁

29、數(shù)可達(dá)樁總數(shù)的40%左右，某些重要工程則應(yīng)100埋管。當(dāng)需要加倍復(fù)測(cè)，而又沒(méi)有足夠的埋管樁時(shí)，則可用其他檢測(cè)樁的完整性的方法補(bǔ)足應(yīng)檢樁數(shù)量。檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理與數(shù)值判據(jù)當(dāng)超聲探頭在聲測(cè)預(yù)埋管中沿樁的軸向自下而上或自上而下逐點(diǎn)檢測(cè)時(shí)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)均可獲得一系列混凝土聲參數(shù)的檢測(cè)值。在使用模擬式儀器時(shí)，需在檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)逐點(diǎn)測(cè)讀并記錄，在使用數(shù)字化儀器時(shí)，則可將每測(cè)點(diǎn)的波形數(shù)據(jù)存入儀器中，需要時(shí)再?gòu)闹刑崛∷璧穆晠?shù)。無(wú)論使用何種儀器，對(duì)檢測(cè)者來(lái)說(shuō)都必須面對(duì)大量的測(cè)試數(shù)據(jù)。如何從大量數(shù)據(jù)中分析和判斷樁的質(zhì)量，始終是檢測(cè)的關(guān)鍵。盡管一些分析和判斷方法已編制成實(shí)用軟件，但為了真正了解分析和判斷的原理，以便對(duì)分析和判

30、斷軟件的適用性和可靠性有一個(gè)確切的了解，對(duì)每一位檢測(cè)分析人員來(lái)說(shuō)仍然是非常重要的。一、測(cè)試數(shù)據(jù)的預(yù)處理(一)混凝土中的實(shí)際聲時(shí)的確定 聲時(shí)是儀器測(cè)讀的基本量，原始測(cè)讀的聲時(shí)值()是由三部分組成的，即聲脈沖穿過(guò)聲測(cè)管及耦合水的聲時(shí)()、聲脈沖穿過(guò)混凝土?xí)r的聲時(shí)()、儀器及探頭的聲延遲(即)，所以，混凝土中的實(shí)際聲時(shí)應(yīng)為：(3)式中：一混凝土中聲脈沖的傳播時(shí)間,；一聲脈沖檢測(cè)儀發(fā)射至接收系統(tǒng)的延遲時(shí)間；聲時(shí)原始測(cè)讀值,；聲時(shí)修正值，即聲測(cè)管與耦合水中的聲時(shí)；徑向發(fā)射探頭的值可按下列方法測(cè)量： 將兩個(gè)徑向振動(dòng)式換能器置于靜止的淡水中，使兩換能器軸線平行，并置于同一水平高度，將兩換能器內(nèi)側(cè)邊緣間距先后

31、調(diào)節(jié)在 (如200mm)，(如100mm)，分別讀取相應(yīng)聲時(shí)值。則該系統(tǒng)的聲時(shí)初讀數(shù)可按下式計(jì)算：（4）聲時(shí)的修正值可按下式計(jì)算：（5）式中：聲測(cè)管管壁及耦合水的聲時(shí)，即聲時(shí)修正值,；聲側(cè)管外徑, mm；為聲測(cè)管內(nèi)徑，mm； 換能器外徑，mm。 聲測(cè)管壁厚方向縱波聲速，用鋼管時(shí)取=0.580mm/，用PVC管時(shí)取，=0.235mm，為耦合水的聲速，由于水的聲速受水溫影響，可按表3取值。水聲速與水溫的關(guān)系 表3 水 溫 ()51015202530 水聲速(mm/us)0.1450.1460.1470.1480.149O.150(二)聲速的計(jì)算 一般情況下，假定聲測(cè)管是平行的，因此，各點(diǎn)間距相等，

32、用聲時(shí)值即能反映混凝土質(zhì)量的 變化，所以許多判據(jù)可用聲時(shí)作為判斷依據(jù)。但當(dāng)需要推定混凝土強(qiáng)度時(shí)，則需準(zhǔn)確計(jì)算各測(cè)點(diǎn)的聲速值聲速值應(yīng)按下式計(jì)算：(6)式中：混凝土聲速，； 混凝土中的聲時(shí)，； 兩聲測(cè)管外壁間的距離，mm。(三)頻率與波幅 1、頻率() 在使用模擬式超聲儀時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)的首波周期并按下式計(jì)算頻率： (7)式中：主頻值，kHz； 第三測(cè)點(diǎn)的首波周期，。在使用數(shù)字式超聲儀時(shí)，可直接用頻譜分析軟件獲得頻域曲線，并選取其峰值頻率為主頻。在進(jìn)行頻譜分析時(shí)，在時(shí)域波形上的截取長(zhǎng)度仍應(yīng)以首波周期為妥，因?yàn)楹罄m(xù)波形往往因其他不同相位的波的疊加而畸變。 2、波幅 波幅值可直接用衰減器測(cè)讀，這時(shí)儀器發(fā)

33、射電壓及接收增益等數(shù)都應(yīng)固定不變。 波幅的分貝數(shù)與波高的關(guān)系如下：式中：原始波高或基準(zhǔn)波高； A經(jīng)該測(cè)點(diǎn)混凝土衰減后的波高。例如，經(jīng)混凝土衰減后的波高為原始波高的1/2時(shí)，即，則衰減值約為6dB。 (四)關(guān)于測(cè)值重復(fù)性的檢驗(yàn)在灌注樁的檢測(cè)中，由于影響因素較多(例如高程的累計(jì)誤差)，若這些因素控制不嚴(yán)，則測(cè)值的可重復(fù)性下降，為了排除非混凝土質(zhì)量的因素對(duì)測(cè)值的影響，在JGJ/T 9895中要求，每組檢測(cè)管測(cè)試完成后，測(cè)試點(diǎn)應(yīng)隨機(jī)重復(fù)抽測(cè)10%20%，其聲時(shí)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差不應(yīng)大于5%；波幅相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差不應(yīng)大于10。并對(duì)聲時(shí)及波幅異常的部位應(yīng)重復(fù)抽測(cè)。測(cè)量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差可按下式計(jì)算：（8） （9） （10）

34、（11）式中：重復(fù)測(cè)量的聲時(shí)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差；重復(fù)測(cè)量的波幅相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差；第i個(gè)測(cè)點(diǎn)聲時(shí)原始測(cè)試值，；第i個(gè)測(cè)點(diǎn)波幅原始測(cè)試值，dB；第i個(gè)測(cè)點(diǎn)第i次重復(fù)抽測(cè)時(shí)的聲時(shí)值，；第i個(gè)測(cè)點(diǎn)第j次重復(fù)抽測(cè)時(shí)的波幅值，dB。二、檢測(cè)數(shù)據(jù)的判斷 在逐點(diǎn)檢測(cè)的基礎(chǔ)上，我們可以用所得數(shù)據(jù)描出“聲時(shí)一深度曲線”、“波幅(或衰減系數(shù))一深度曲線”、“聲速深度曲線”和“主頻深度曲線”等，這些曲線是我們進(jìn)行分析判斷的直觀基礎(chǔ)。 (一)灌注樁完整性的數(shù)值判據(jù)1概率法判斷 同一結(jié)構(gòu)物的同一種混凝土，由于隨機(jī)因素將產(chǎn)生聲時(shí)、聲速、波幅及接收波頻率等聲參數(shù)的波動(dòng)。因此，同一結(jié)構(gòu)物中同一配合比的混凝土的所有聲時(shí)、聲速等的測(cè)值均應(yīng)符合正

35、態(tài)分布。當(dāng)存在缺陷時(shí)，在缺陷區(qū)的聲參數(shù)值將發(fā)生明顯變化，是異常值。所以，只要檢出聲參數(shù)的異常值，其所對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)位置即為缺陷區(qū)。 在超聲法檢測(cè)混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程(CECS21:2000)中規(guī)定的具體方法如下： (1)首先將全樁各測(cè)點(diǎn)的聲時(shí)值()或聲速值()以及波幅值()或頻率值()分別按大小順序排列。其中從小到大排列，、從大到小排列。在實(shí)際檢測(cè)中，通常選擇其中的一至兩項(xiàng)參數(shù)即可，常用的是聲時(shí)或聲速，而將波幅值作為陰影重疊法的主要依據(jù)。將排列在后面明顯較小的、或值，或明顯較大的值視為可疑值，將、或可疑值中最大(對(duì)于聲時(shí)值則為最小)的一個(gè)，連同前面的數(shù)，按下式計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)差： （12）（13）式

36、中：代表聲時(shí)、聲速、波幅或頻率等參數(shù)中某一項(xiàng)參數(shù)的平均值；某一項(xiàng)參數(shù)參與計(jì)算的實(shí)測(cè)值；n參與計(jì)算的測(cè)點(diǎn)總數(shù)；某一項(xiàng)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差。(2)異常值的臨界值按下列兩種情況計(jì)算： 當(dāng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為聲時(shí)值時(shí)， （14）式中：聲時(shí)臨界值；聲時(shí)平均值；聲時(shí)標(biāo)準(zhǔn)差；異常值判定系數(shù)(按表8-5取值)。 當(dāng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為聲速、波幅或頻率時(shí)， (15)式中：聲速、波幅或頻率的臨界值； 其余同前。 在所統(tǒng)計(jì)的n個(gè)聲時(shí)值中，當(dāng)最后一個(gè)數(shù)大于或等于M時(shí)，則及排列于其后的聲時(shí)值均為異常值。若小于M則再將訓(xùn)放進(jìn)去進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，得出新的M值進(jìn)行判斷。 在所統(tǒng)計(jì)的n個(gè)聲速、波幅或頻率值中，當(dāng)最后個(gè)數(shù)小于或等于M時(shí)，則及排列于其后的數(shù)均為異

37、常值。若大于M，則再將，放進(jìn)去進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，得出新的M值進(jìn)行判斷。 經(jīng)上述判別后，各異常值所對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)即為缺陷可疑點(diǎn)。(3)當(dāng)測(cè)點(diǎn)中判出異常點(diǎn)時(shí)，可根據(jù)下式進(jìn)一步判別其相鄰測(cè)點(diǎn)是否異常： (16) （17）式中入，可從表4中查得，其余各項(xiàng)同前。統(tǒng)計(jì)數(shù)的個(gè)數(shù)n與對(duì)應(yīng)的、值 表4n303234363840424446481.831.861.891.921.941.961.982.002.022.041.141.161.171.181.191.201.221.231.251.26n505254565860626466682.052.072.092.102.122.132.142.152.172.18

38、1.271.281.291.301.311.311.321.331.341.35n707274767880828486882.192.202.212.222.232.242.252.262.272.281.361.361.371.381.391.391.401.411.421.42n90929496981001051101151202.292.302.302.312.312.322.352.362.382.401.431.441.451.451.461.471.481.491.501.51n1251301401501601701801902002102.412.432.452.482.502.

39、522.542.562.572.591.531.541.541.581.591.601.621.631.641.65由于判斷后一般都需進(jìn)一步用陰影法判斷缺陷的大小和性質(zhì)，所以亦可不進(jìn)行相鄰點(diǎn)的判斷。在JGJ/T9395規(guī)程中采用了概率法中更為簡(jiǎn)單的判據(jù)形式，即以聲時(shí)平均值與2倍聲時(shí)標(biāo)準(zhǔn)差5，之和作為判定樁身有無(wú)缺陷的臨界值，即(將值取為2)。聲時(shí)值大于M的點(diǎn)為缺陷可疑點(diǎn)。 概率法由上部結(jié)構(gòu)混凝土的測(cè)缺法引伸而來(lái)，但由于受灌注樁施工特點(diǎn)的影響，混凝土勻質(zhì)性往往不如上部結(jié)構(gòu)中混凝土的勻質(zhì)性，再加上聲測(cè)管的不平行度和扭曲等因素，使聲參數(shù)測(cè)值的離散性較大，因而標(biāo)準(zhǔn)差也較大，導(dǎo)致判據(jù)值偏大(或偏小)，使

40、一些缺陷漏判，尤其是當(dāng)樁內(nèi)存在較多缺陷時(shí)，S值更大，更易產(chǎn)生漏判應(yīng)予注意。 2PSD判據(jù)(斜率與聲時(shí)差值乘積法，簡(jiǎn)稱斜率法) 鑒于灌注樁的施工特點(diǎn)，混凝土的均勻性往往較差，超聲各項(xiàng)參數(shù)的測(cè)值較為離散。同時(shí)在施工過(guò)程中，由于鋼筋籠的剛度較小，吊人時(shí)很難保證固定在鋼筋籠上的聲測(cè)管保持平行。實(shí)踐證明，有時(shí)聲測(cè)管的位移甚大，而在樁頭上無(wú)法覺(jué)察，導(dǎo)致各項(xiàng)聲參數(shù)測(cè)值發(fā)生偏離。這些非缺陷因素對(duì)測(cè)值所造成的影響必須予以消除，以免造成誤判。而且，各項(xiàng)聲參數(shù)，尤其是波幅及接收頻率等測(cè)值，在同一結(jié)構(gòu)的同一種混凝土中是否一定符合正態(tài)分布規(guī)律，仍然缺乏足夠的試驗(yàn)驗(yàn)證資料。為此，作者于1983年首先提出了“聲參數(shù)深度曲線

41、相鄰兩點(diǎn)之間的斜率與差值之積”（Product of Slope and Difference) 作為判據(jù)，簡(jiǎn)稱PSD判據(jù)。判據(jù)的形式以聲時(shí)值為例。設(shè)測(cè)點(diǎn)的深度為H，相應(yīng)的聲時(shí)值為，則聲時(shí)隨深度變化的規(guī)律可用“聲時(shí)深度”曲線表示，假定其函數(shù)式為： (18) 當(dāng)樁內(nèi)存在缺陷時(shí)，由于在缺陷與完好混凝土的分界處超聲傳播介質(zhì)的性質(zhì)產(chǎn)生突變，因而聲時(shí)值也產(chǎn)生突變，該函數(shù)為不連續(xù)函數(shù)。當(dāng)深度增量(即測(cè)點(diǎn)間距)r H趨向于零時(shí)，聲時(shí)增量rc不趨向于零，該函數(shù)的不連續(xù)點(diǎn)即為缺陷界面的位置。 但在實(shí)際檢測(cè)中總是每隔一定距離檢測(cè)一點(diǎn)，rH不可能趨向于零。而且由于缺陷表面凹凸不平，以及孔洞等缺陷使波線曲折而導(dǎo)致聲時(shí)

42、變化，所以在的實(shí)測(cè)曲線中，在缺陷界面處只表現(xiàn)為斜率的變化。各點(diǎn)的斜率可用下式求得： (19)式中：笫i1測(cè)點(diǎn)與第j測(cè)點(diǎn)之間“聲時(shí)深度”曲線的斜率；、相鄰兩測(cè)點(diǎn)的聲時(shí)值；、相鄰兩測(cè)點(diǎn)的深度。斜率僅僅反映了相鄰測(cè)點(diǎn)之間聲時(shí)值變化的速率。由于在檢測(cè)時(shí)往往采用不同的測(cè)點(diǎn)間距，因此，雖然所求出的斜率可能相同，但當(dāng)測(cè)點(diǎn)間距不同時(shí)，所對(duì)應(yīng)的聲時(shí)差值不同。而聲時(shí)差值是與缺陷大小有關(guān)的參數(shù)，換而言之，斜率只能反映該點(diǎn)缺陷的有無(wú)，要進(jìn)一步反映缺陷的大小就必須引入聲時(shí)差值這一參數(shù)，因此，判據(jù)式定義為： （20）式中：第i點(diǎn)的判據(jù)值，簡(jiǎn)稱PSD判據(jù)。顯然，當(dāng)?shù)趇點(diǎn)處相鄰兩點(diǎn)的聲時(shí)值沒(méi)有變化或變化很小時(shí)，等于或接近于零

43、。當(dāng)聲時(shí)值有明顯變化或突變時(shí)，與()成正比，因而將大幅度變化。實(shí)測(cè)證明，PSD判據(jù)對(duì)缺陷十分敏感，而對(duì)因聲測(cè)管不平行，或因混凝土不均勻等非缺陷原因所引起的聲時(shí)變化，基本上不予反映。這是由于非缺陷因素所引起的聲時(shí)變化都是漸變過(guò)程，雖然總的聲時(shí)變化量可能很大，但相鄰兩測(cè)點(diǎn)間的聲時(shí)差值卻很小，因而很小。所以，運(yùn)用PSD判據(jù)基本上消除了聲測(cè)管不平行或混凝土不均勻等因素所造成的聲時(shí)變化對(duì)缺陷判斷的影響。為了對(duì)全樁各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行判別，首先應(yīng)將各測(cè)點(diǎn)的置i值求出，也可繪成“判據(jù)值線。凡是在值較大的地方，均可列為缺陷可疑點(diǎn)。3接收波能量判據(jù)在檢測(cè)中波幅(衰減量)對(duì)缺陷的反應(yīng)比聲速對(duì)缺陷的反應(yīng)更靈敏。因此，在JGJ

44、/T93-95中提出以接收信號(hào)能量平均值的一半作缺陷判斷的臨界值。波幅值以衰減器的衰減量q表示，以分貝計(jì)，則接收信號(hào)能量平均值的一半應(yīng)為： (30) (31)式中：衰減量的平均值，dB；第i個(gè)測(cè)點(diǎn)的衰減量，dB； n測(cè)點(diǎn)數(shù)；接收信號(hào)能量平均值的一半。該判據(jù)利用了缺陷對(duì)衰減的敏感性。但為什么能量衰減時(shí)正是判別缺陷有無(wú)的界線?這一點(diǎn)既缺乏理論依據(jù)，也缺乏足夠的工程驗(yàn)證資料，應(yīng)謹(jǐn)慎使用。數(shù)值判據(jù)的判斷實(shí)例為了說(shuō)明上述數(shù)值判據(jù)的使用方法，并比較它們的判斷結(jié)果，下面以一根長(zhǎng)20m，樁徑為，檢測(cè)管間距為0.82m的灌注樁的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為例。表5為該樁的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，表中H為深度，T為聲時(shí)(已扣除和)，A為波幅衰減

45、值。圖13是根據(jù)表5中數(shù)據(jù)描繪的“聲速一深度”曲線和“幅值一深度”曲線。某一工程樁的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) 表5(m)()(dB)(m)()(dB)(m)()(dB)0.5183238.51832316.5178251.0183239.01822317.01為251.5183239.51821817.5177242.01832310.02041617.6175242.51842310.51802317.7180233.01842311.01802317.8179183.51812411.51812317.926064.01812312.01822318.0255104.51822312.51812318.1

46、23085.018123 13.01802318.2180205.518l2313.51772518.3181226.01812314.01752518.4181236.51832314.51752418.5180237.01812315.01752419.0178237.51832015.51742519.5179208.01951716.017525 20.0182m例1 按JGJT9395概率法判斷： 以聲時(shí)為計(jì)算依據(jù)，代人式(8-12)、式(8-13)，求得48個(gè)聲時(shí)數(shù)據(jù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差如下：其臨界判斷值應(yīng)為 所以，可以判定230，255，260為異常值，即17.9 18.1m處為缺陷

47、區(qū)。例2 按CECS21：2000概率法判斷：仍以聲時(shí)參數(shù)為計(jì)算依據(jù)。 首先將全樁各測(cè)點(diǎn)的聲時(shí)值軋按大小順序排列，并將明顯偏大的軋視為可疑值，即174，174，175，175，195， 204，230，255，260n：44 假定為可疑值 將假定為可疑值前面的全部數(shù)據(jù)(n=44)代人式(8-12)、式(8-13)，求出平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，得圖13 某一工程樁的“聲時(shí)深度曲線”和“幅值深度”曲線將代人式(14)，其中A1按表4查取為2，計(jì)算出臨界判斷值為 所以，所列數(shù)列中假定為可疑值的4個(gè)數(shù)都大于，確為可疑值。再把與數(shù)列中最大值比較，195，將195列入可疑值，其余43個(gè)數(shù)再作上述處理，求出平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，得將代入式(8-14)，其中按表(4)查得為1.98，計(jì)算參判值為由于者為斷樁。本例中，17.9m處的判樁臨界判據(jù)為578，小于該點(diǎn)的判據(jù)值656，所以17.9m處可判為斷樁，其余8m，10m處可判為蜂窩狀或孔洞狀小缺陷。但用式(27)和式(29)計(jì)算，所得缺陷半徑約為20cm，顯然偏大。 例4 按接收波能量判據(jù)判斷 首