樁基完整性聲波透射試驗試驗方法

1、圖37-21聲波透射法試驗裝置1一超聲檢圖橫；2發(fā)第探麋韓：接收費他跳；4一聲潮皆：5-4注樁樁基完整性(聲波透射試驗)2.1一般規(guī)定(1)對于樁彳小于0.6m的樁，不宜采用本方法，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。(2)當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時，不得采用本方法a聲測管未沿樁身通長配置b聲測管堵塞導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)不全c聲測管數(shù)量不符合要求(3)受檢樁混凝土強度不應(yīng)低于設(shè)計強度的70%,且不低于15MPa,2.2檢測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，如斷裂

2、、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(zhì)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(xué)參數(shù)的變化，來分析判斷樁身混凝土質(zhì)量。聲波透射法檢測樁身混凝土質(zhì)量，是在樁身中預(yù)埋24根聲測管。將超聲波發(fā)射、接收探頭分別置于2根導(dǎo)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，就可判斷樁身結(jié)構(gòu)完整性。2.3 儀器設(shè)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(yù)埋測管等，也有加上換能器標高控制絞車和數(shù)據(jù)處理計

3、算機。其裝置見圖3721。(2)超聲檢測儀的技術(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。300g計時精顯示系統(tǒng)應(yīng)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度應(yīng)大于1科s,儀器必須穩(wěn)定可行，2h中聲時漂移不得大于土0.2科s。(3)換能器應(yīng)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(zhuǎn)換成機械振動信號，

4、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(yīng)達5MQ,其水密性應(yīng)滿足在1MPa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，宜采用鋼管或鋼質(zhì)波紋管，其內(nèi)徑宜為5060m。2.4 測試技術(shù)(1)預(yù)埋聲測管應(yīng)符合下列規(guī)定：樁徑DW800mm應(yīng)埋設(shè)2根管；800mmvDw2000mm應(yīng)埋設(shè)不少于3根管；樁徑D>2000mm應(yīng)埋設(shè)不少于4根管。見圖37-22聲測管布置方式。聲測管底端及接頭應(yīng)嚴格密封，保證管外泥冰在1MPa壓力下不會滲入管內(nèi)。聲測

5、管應(yīng)下端封閉、上端加蓋、管內(nèi)無異物；聲測管連接處應(yīng)光滑過渡，管口應(yīng)高出樁頂100mm以上,且各聲測管管口高度宜一致。應(yīng)采取適宜方法固定聲測管，使之成樁后相互平行。JH37-22聲惻管布置方式(2)現(xiàn)場檢測前應(yīng)測定聲波檢測儀發(fā)射至接收系統(tǒng)的延遲時間t0,并應(yīng)按下式計算聲時修正值t':t/=(D-d)/Vt+(d-d/)/Vw(37-52)式中D檢測管外徑(mm);d檢測管內(nèi)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一聲時修正值(科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(diào)節(jié)到二或三格，改變發(fā)、收換能器間距，測量

6、不同距離的聲時值，按時距曲線求出t0值。(3)檢測步驟應(yīng)符合下列要求：接收及發(fā)射換能器應(yīng)在裝設(shè)扶正器后置于檢測管內(nèi)，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(dāng)發(fā)射與接收換能器置于不同標高時，其水平測角可取30°40°。測量點距2040cm。當(dāng)發(fā)現(xiàn)讀數(shù)異常時，應(yīng)加密測量點距，以保證測點間聲場可以覆蓋而不至漏測。2cm,并發(fā)射與接收換能器應(yīng)同步升降。各測點發(fā)射與接收換能器累計相對高差不應(yīng)大于應(yīng)隨時校正。檢測宜由檢測管底部開始，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，使接收信號初至波幅度在熒光屏上為2或3格。由光

7、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(yīng)將每2根檢測管編為一組，分組進行測試，見圖3722。每組檢測管測試完成后，測試點應(yīng)隨機重復(fù)抽測10%20%。其聲時相對標準差不應(yīng)大于5%;波幅相對標準差不應(yīng)大于10%。并對聲時及波幅異常的部位應(yīng)重復(fù)抽測。2.5 檢測數(shù)據(jù)分析與判定算，并繪制聲速-深度（v-z）曲線和波幅（1）各測點白聲時tc、聲速V、波幅Ap及主頻f應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)，按下列各式計-深度（Ap-z）曲線，需要時可繪制輔助的主頻-深度（f-z）曲線:tcitit0tViltc(2)Api式中fitci第ti第1000Ti

8、i測點聲時(4)(ss)；i測點聲時測量值t0儀器系統(tǒng)延遲時間t幾何因素聲時修正值(ws);每檢測剖面相應(yīng)兩聲測管的外壁間凈距離（mm）;vi第i測點聲速（km/s）;Api第i測點波幅值（dB）;ai第i測點信號首波峰值（V）;a0零分貝信號幅值（V）;fi第i測點信號主頻值（kHz）,也可由信號頻譜的主頻求得；Ti第i測點信號周期（s）。（2）聲速臨界值應(yīng)按下列步驟計算：a將同一檢測剖面各測點的聲速值vi由大到小依次排序，即V1>v2>vn-k>vn-1>vn（10.4.2-1）式中v按序排列后的第i個聲速測量值；n檢測剖面測點數(shù)；k從零開始逐一去掉式（10.4.2

9、-1）vi序列尾部最小數(shù)值的數(shù)據(jù)個數(shù)。b對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)進行統(tǒng)計計算。當(dāng)去掉最小數(shù)值的數(shù)據(jù)個數(shù)為k時，對包括vn-k在內(nèi)的余下的數(shù)據(jù)v1vn-k按下列公式進行統(tǒng)計計算：vo=vm-入*sx(10.4.2-2)vmvinki1(10.4.2-3)Sxnkvi2vm(10.4.2-4)式中v0異常判斷值;vm（n-k）個數(shù)據(jù)的平均值;sx（n-k）個數(shù)據(jù)的標準差；由表10.4.2查得的與（n-k）相對應(yīng)的系數(shù)。n-k20222426283032343638入1.641.691.731.771.801.831.861.891.911.94n-k4

10、0424446485052545658入1.961.982.002.022.042.052.072.092.102.11n-k60626466687072747678入2.132.142.152.172.182.192.202.212.222.23n-k80828486889092949698入2.242.252.262.272.282.292.292.302.312.32n-k100105110115120125130135140145入2.332.342.362.382.392.412.422.432.452.46n-k150160170180190200220240260280入2.47

11、2.502.522.542.562.582.612.642.672.69統(tǒng)計數(shù)據(jù)個數(shù)（n-k）與對應(yīng)的入值表10.4.2c將vn-k與異常判斷值v0進行比較，當(dāng)vn-k<v0時，vn-k及其以后的數(shù)據(jù)均為異常，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，V0為聲速的異常判斷臨界值vc。d聲速異常時的臨界值判據(jù)為：vi&vc（4.2-6）當(dāng)式（4.2-6）成立時，聲速可判定為異常。（3）當(dāng)檢測剖面n個測點的聲速值普遍偏低且離散性很小時，宜采用聲速低限值判據(jù)

12、：vivvL（4.3）式中vi第i測點聲速（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度與聲速對比試驗結(jié)果,結(jié)合本地區(qū)實際經(jīng)驗確定。當(dāng)式（4.3）成立時，可直接判定為聲速低于低限值異常。（4）波幅異常時的臨界值判據(jù)應(yīng)按下列公式計算:1nAmApini1(4.4-1)Api<Am-6式中Am波幅平均值(dB);(4.4-2)n檢測面測點數(shù)。當(dāng)式（4.4-2）成立時，波幅可判定為異常。（5）當(dāng)采用斜率法的PSD值作為輔助異常點判據(jù)時,PSD值應(yīng)按下列公式計算:PSD=K?At(4.5-1)Ktcitci1ZiZi1At=tcitci1(4.5-2)(4.5-3)式

13、中tci第i測點聲時（Ws）;tci1第i1測點聲時（s）;zi第i測點深度（m）;zi1第i1測點深度（m）。根據(jù)PSD值在某深度處的突變，結(jié)合波幅變化情況，進行異常點判定。（6）當(dāng)采用信號主頻值作為輔助異常點判據(jù)時，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)量可疑點加密測試（包括斜測或扇形掃測）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的特征進行綜合判定類別特征I各檢測剖面的聲學(xué)參數(shù)均無異常，無聲速低于低限值異常n某一檢測剖面?zhèn)€別測點的聲學(xué)參數(shù)出現(xiàn)異常，無聲速低于低限值異常m某一檢測剖面連續(xù)多個測點的聲學(xué)參數(shù)出現(xiàn)異常；兩個或兩個以上檢測剖面在同一深度測點的聲學(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w某一檢測剖面連續(xù)多個測點的聲學(xué)