樁基完整性聲波透射試驗(yàn)試驗(yàn)方法

1、樁基完整性（聲波透射試驗(yàn)）2.1一般規(guī)定（1）對(duì)于樁徑小于0.6m的樁，不宜采用本方法，因?yàn)闃稄捷^小時(shí)聲波換能器與檢測(cè)管的聲耦合會(huì)引起較大的相對(duì)測(cè)試誤差。其樁長(zhǎng)不受限制。（2）當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，不得采用本方法 a 聲測(cè)管未沿樁身通長(zhǎng)配置 b聲測(cè)管堵塞導(dǎo)致檢測(cè)數(shù)據(jù)不全 c聲測(cè)管數(shù)量不符合要求 (3)受檢樁混凝土強(qiáng)度不應(yīng)低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%，且不低于15MPa，2.2檢測(cè)基本原理及方法 混凝土是由多種材料組成的多相非勻質(zhì)體。對(duì)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(dāng)傳播路徑遇到混凝土有缺陷時(shí)，如斷裂、裂縫、夾泥和密實(shí)度差等，聲波要繞過(guò)缺陷或在傳播速度較慢的介質(zhì)中通過(guò)，聲波將發(fā)生衰

2、減，造成傳播時(shí)間延長(zhǎng)，使聲時(shí)增大，計(jì)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(xué)參數(shù)的變化，來(lái)分析判斷樁身混凝土質(zhì)量。聲波透射法檢測(cè)樁身混凝土質(zhì)量，是在樁身中預(yù)埋24根聲測(cè)管。將超聲波發(fā)射、接收探頭分別置于2根導(dǎo)管中，進(jìn)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(cè)出超聲波的傳播時(shí)間t、波幅A及頻率f等物理量，就可判斷樁身結(jié)構(gòu)完整性。2.3儀器設(shè)備（1）試驗(yàn)裝置聲波透射法試驗(yàn)裝置包括超聲檢測(cè)儀、超聲波發(fā)射及接收換能器（亦稱探頭）、預(yù)埋測(cè)管等，也有加上換能器標(biāo)高控制絞車和數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)。其裝置見圖3721。（2）超聲檢測(cè)儀的技術(shù)性能應(yīng)符合下列規(guī)定：接收放大系統(tǒng)的頻

3、帶寬度宜為550kHz，增益應(yīng)大于100dB，并帶有060（或80）dB的衰減器，其分辨率應(yīng)為1dB，衰減器的誤差應(yīng)小于1dB，其檔間誤差應(yīng)小于1。發(fā)射系統(tǒng)應(yīng)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(yīng)輸出2501000V的脈沖電壓，其波形可為階躍脈沖或矩形脈沖。顯示系統(tǒng)應(yīng)同時(shí)顯示接收波形和聲波傳播時(shí)間，其顯示時(shí)間范圍宜大于300s，計(jì)時(shí)精度應(yīng)大于1s，儀器必須穩(wěn)定可行，2h中聲時(shí)漂移不得大于±0.2s。（3）換能器應(yīng)采用柱狀徑向振動(dòng)的換能器，將超聲儀發(fā)出的電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)信號(hào)，其共振頻率宜為2550kHz，外形為圓柱形，外徑30mm，長(zhǎng)度200mm。換能

4、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(yīng)達(dá)5M，其水密性應(yīng)滿足在1MPa水壓下不漏水。樁徑較大時(shí)，宜采用增壓式柱狀探頭。（4）聲測(cè)管是聲波透射法檢測(cè)裝置的重要組成部分，宜采用鋼管或鋼質(zhì)波紋管，其內(nèi)徑宜為5060m。2.4 測(cè)試技術(shù)（1）預(yù)埋聲測(cè)管應(yīng)符合下列規(guī)定： 樁徑D800mm應(yīng)埋設(shè)2根管；800mmD2000mm應(yīng)埋設(shè)不少于3根管；樁徑D2000mm應(yīng)埋設(shè)不少于4根管。見圖3722聲測(cè)管布置方式。聲測(cè)管底端及接頭應(yīng)嚴(yán)格密封，保證管外泥冰在1MPa壓力下不會(huì)滲入管內(nèi)。聲測(cè)管應(yīng)下端封閉、上端加蓋、管內(nèi)無(wú)異物；聲測(cè)管連接處應(yīng)光滑過(guò)渡，管口應(yīng)高出樁頂100mm以上，且各

5、聲測(cè)管管口高度宜一致。應(yīng)采取適宜方法固定聲測(cè)管，使之成樁后相互平行。（2）現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)前應(yīng)測(cè)定聲波檢測(cè)儀發(fā)射至接收系統(tǒng)的延遲時(shí)間t0，并應(yīng)按下式計(jì)算聲時(shí)修正值t：t=(D-d)/Vt+(d-d)/Vw (37-52)式中 D檢測(cè)管外徑（mm）； d檢測(cè)管內(nèi)徑（mm）；d換能器外徑（mm）； Vt檢測(cè)管壁厚度方向聲速（kms）； Vw水的聲速（kms）；T聲時(shí)修正值（s）。將發(fā)、收換能器置于水中，間距0.5m左右，接收信號(hào)波幅調(diào)節(jié)到二或三格，改變發(fā)、收換能器間距，測(cè)量不同距離的聲時(shí)值，按時(shí)距曲線求出t0值。（3）檢測(cè)步驟應(yīng)符合下列要求：接收及發(fā)射換能器應(yīng)在裝設(shè)扶正器后置于檢測(cè)管內(nèi)，并能順利提升及下降

6、。測(cè)量時(shí)上述發(fā)射與接收換能器可置于同一標(biāo)高，當(dāng)發(fā)射與接收換能器置于不同標(biāo)高時(shí)，其水平測(cè)角可取30°40°。測(cè)量點(diǎn)距2040cm。當(dāng)發(fā)現(xiàn)讀數(shù)異常時(shí)，應(yīng)加密測(cè)量點(diǎn)距，以保證測(cè)點(diǎn)間聲場(chǎng)可以覆蓋而不至漏測(cè)。發(fā)射與接收換能器應(yīng)同步升降。各測(cè)點(diǎn)發(fā)射與接收換能器累計(jì)相對(duì)高差不應(yīng)大于2cm，并應(yīng)隨時(shí)校正。檢測(cè)宜由檢測(cè)管底部開始，發(fā)射電壓值應(yīng)固定，并應(yīng)始終保持不變，放大器增益值也應(yīng)始終固定不變。調(diào)節(jié)衰減器的衰減量，使接收信號(hào)初至波幅度在熒光屏上為2或3格。由光標(biāo)確定首波初至，讀取聲波傳播時(shí)間及衰減器衰減量，依次測(cè)取各測(cè)點(diǎn)的聲時(shí)及波幅并進(jìn)行記錄。一根樁有多根檢測(cè)管時(shí)，應(yīng)將每2根檢測(cè)管編為一組，

7、分組進(jìn)行測(cè)試，見圖3722。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)1020。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)。2.5檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定（1） 各測(cè)點(diǎn)的聲時(shí)tc、聲速v、波幅Ap及主頻f應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，按下列各式計(jì)算，并繪制聲速-深度（v-z）曲線和波幅-深度（Ap-z）曲線，需要時(shí)可繪制輔助的主頻-深度（f-z）曲線： (1) (2) (3) (4)式中 tci第i測(cè)點(diǎn)聲時(shí)(s)； ti第i測(cè)點(diǎn)聲時(shí)測(cè)量值(s)； t0 儀器系統(tǒng)延遲時(shí)間(s)； t幾何因素聲時(shí)修正值(s)； l每檢測(cè)剖面相應(yīng)兩聲測(cè)管的外壁間凈距離（mm）； vi

8、第i測(cè)點(diǎn)聲速（km/s）； Api第i測(cè)點(diǎn)波幅值（dB）； ai 第i測(cè)點(diǎn)信號(hào)首波峰值（V）； a0零分貝信號(hào)幅值（V）； fi 第i測(cè)點(diǎn)信號(hào)主頻值(kHz)，也可由信號(hào)頻譜的主頻求得； Ti第i測(cè)點(diǎn)信號(hào)周期(s)。（2） 聲速臨界值應(yīng)按下列步驟計(jì)算：a將同一檢測(cè)剖面各測(cè)點(diǎn)的聲速值vi由大到小依次排序，即V1v2vn-kvn-1vn (10.4.2-1)式中v 按序排列后的第i個(gè)聲速測(cè)量值；n 檢測(cè)剖面測(cè)點(diǎn)數(shù)；k 從零開始逐一去掉式(10.4.2-1)vi序列尾部最小數(shù)值的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。b對(duì)從零開始逐一去掉式(10.4.2-1)vi序列中最小數(shù)值后余下的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。當(dāng)去掉最小數(shù)值的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)為

9、k時(shí)，對(duì)包括vn-k在內(nèi)的余下的數(shù)據(jù)v1vn-k按下列公式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算：v0=vm-*sx (10.4.2-2) (10.4.2-3) (10.4.2-4)式中v0 異常判斷值；vm (n-k)個(gè)數(shù)據(jù)的平均值；sx (n-k)個(gè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差； 由表10.4.2查得的與（n-k）相對(duì)應(yīng)的系數(shù)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)(n-k)與對(duì)應(yīng)的n-k202224262830323436381.641.691.731.771.801.831.861.891.911.94n-k404244464850525456581.961.982.002.022.042.052.072.092.102.11n-k6062646668

10、70727476782.132.142.152.172.182.192.202.212.222.23n-k808284868890929496982.242.252.262.272.282.292.292.302.312.32n-k1001051101151201251301351401452.332.342.362.382.392.412.422.432.452.46n-k1501601701801902002202402602802.472.502.522.542.562.582.612.642.672.69c將vn-k與異常判斷值v0進(jìn)行比較，當(dāng)vn-k v0時(shí)，vn-k及其以后的數(shù)據(jù)均

11、為異常，去掉vn-k及其以后的異常數(shù)據(jù)；再用數(shù)據(jù)v1vn-k-1重復(fù)式（4.2-2）（4.2-4）的計(jì)算步驟，直到vi序列中余下的全部數(shù)據(jù)滿足：vi v0 (4.2-5) 此時(shí)，v0為聲速的異常判斷臨界值vc。d聲速異常時(shí)的臨界值判據(jù)為：vi vc (4.2-6)當(dāng)式（4.2-6）成立時(shí)，聲速可判定為異常。（3）當(dāng)檢測(cè)剖面n個(gè)測(cè)點(diǎn)的聲速值普遍偏低且離散性很小時(shí)，宜采用聲速低限值判據(jù)：vi vL （4.3）式中 vi 第i測(cè)點(diǎn)聲速（km/s）；vL聲速低限值（km/s），由預(yù)留同條件混凝土試件的抗壓強(qiáng)度與聲速對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合本地區(qū)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定。當(dāng)式（4.3）成立時(shí)，可直接判定為聲速低于低限值異

12、常。 （4）波幅異常時(shí)的臨界值判據(jù)應(yīng)按下列公式計(jì)算： (4.4-1)ApiAm 6 (4.4-2)式中 Am波幅平均值（dB）；檢測(cè)面測(cè)點(diǎn)數(shù)。當(dāng)式（4.4-2）成立時(shí)，波幅可判定為異常。（5） 當(dāng)采用斜率法的PSD值作為輔助異常點(diǎn)判據(jù)時(shí)，PSD值應(yīng)按下列公式計(jì)算：PSD = K t (4.5-1) (4.5-2)t = tci tci1 (4.5-3)式中 tci 第i測(cè)點(diǎn)聲時(shí)(s)；tci1第i1測(cè)點(diǎn)聲時(shí)(s)；zi 第i測(cè)點(diǎn)深度（m）； zi1第i1測(cè)點(diǎn)深度（m）。根據(jù)PSD值在某深度處的突變，結(jié)合波幅變化情況，進(jìn)行異常點(diǎn)判定。（6） 當(dāng)采用信號(hào)主頻值作為輔助異常點(diǎn)判據(jù)時(shí)，主頻-深度曲線上主頻值明顯降低可判定為異常。（7）樁身完整性類別應(yīng)結(jié)合樁身混凝土各聲學(xué)參數(shù)臨界值、PSD判據(jù)、混凝土聲速低限值以及樁身質(zhì)量可疑點(diǎn)加密測(cè)試（包括斜測(cè)或扇形掃測(cè)）后確定的缺陷范圍，按本規(guī)范表3.5.1的規(guī)定和表2.6的特征進(jìn)行綜合判定樁身完整性判定 表類別特 征各檢測(cè)剖面的聲學(xué)參數(shù)均無(wú)異常，無(wú)聲速低于低限值異常某一檢測(cè)剖面?zhèn)€別測(cè)點(diǎn)的聲學(xué)參數(shù)出現(xiàn)異常，無(wú)聲速低于低限值異常某一檢測(cè)剖面連續(xù)多個(gè)測(cè)點(diǎn)的聲學(xué)參數(shù)出現(xiàn)異常；兩個(gè)或兩個(gè)以上檢測(cè)剖面在同一深度測(cè)點(diǎn)的聲學(xué)參數(shù)出現(xiàn)異常；局部混凝土聲速出現(xiàn)低于低限值異常 某一檢測(cè)剖面連續(xù)多個(gè)測(cè)點(diǎn)的