声波透射法检测桩基培训学习教案

1、声波声波(shn b)透射法检测桩基培训透射法检测桩基培训第一页，共11页。 声波透射法是利用声波的透射原理对桩身混凝土介质状况进行检声波透射法是利用声波的透射原理对桩身混凝土介质状况进行检测，因此仅适用于在灌注前已经测，因此仅适用于在灌注前已经(y jing)预埋了两根或两根以上声测预埋了两根或两根以上声测管，检测混凝土灌注桩桩身完整性，判定桩身缺陷的程度并确定其位管，检测混凝土灌注桩桩身完整性，判定桩身缺陷的程度并确定其位置。置。第1页/共11页第二页，共11页。一、基本原理一、基本原理 声波透射法根据波在介质中的传播方式分为横波超声波法和纵波超声波透射法根据波在介质中的传播方式分为横波超

2、声波法和纵波超声波法。基桩声波透射检测通常的振源是纵波脉冲产生的。被检测的声波法。基桩声波透射检测通常的振源是纵波脉冲产生的。被检测的桩在桩身的桩在桩身的1 1根埋管中放入发射换能器，另根埋管中放入发射换能器，另1 1根管中放入接受换能器。根管中放入接受换能器。基桩的声波透射法检测是根据桩体内确定的埋管间距、测试基桩的声波透射法检测是根据桩体内确定的埋管间距、测试2 2管间声管间声波的传播声时、振幅、频率等声学参数对桩体进行分析，其中声速为波的传播声时、振幅、频率等声学参数对桩体进行分析，其中声速为检测分析的主要指标。声波的确定检测分析的主要指标。声波的确定 V=L/t (1) V=L/t (

3、1) 式中：式中：V V 超声波速超声波速 （km/skm/s）；）； L L 埋管的间距埋管的间距 （mmmm）；）； t t 声时声时 （ss） 。 从实测的声速特征可以反应穿透的混凝土介质特性的变化。由（从实测的声速特征可以反应穿透的混凝土介质特性的变化。由（1 1）式可知式可知(k zh)(k zh)，在埋管间距相等情况下，当声时增加时，波速减小，在埋管间距相等情况下，当声时增加时，波速减小，混凝土强度相对降低；相反，当声时减小时，声速增加，混凝土强度混凝土强度相对降低；相反，当声时减小时，声速增加，混凝土强度增加，据此可以判断桩身完整性，缺陷位置及缺陷程度。增加，据此可以判断桩身完整

4、性，缺陷位置及缺陷程度。第2页/共11页第三页，共11页。 振幅测量的目的是比较超声波在混凝土内传播时能量的变化振幅测量的目的是比较超声波在混凝土内传播时能量的变化情况。情况。 Ap=20Lg(/0) (2) Ap=20Lg(/0) (2) 式中：式中：Ap Ap 波幅值（波幅值（dBdB）；）； 信号首波峰值信号首波峰值(fn zh)(fn zh)（V V）；）； 0 0 零分贝信号幅值（零分贝信号幅值（V V）。）。 振幅分析是根据检测仪器的显示屏幕所接收的首波波幅进行振幅分析是根据检测仪器的显示屏幕所接收的首波波幅进行分析。波幅的高低反应超声波穿透混凝土能力的强弱。在发射分析。波幅的高低

5、反应超声波穿透混凝土能力的强弱。在发射声波能量不变的情况下。接收的波幅高说明声波能量的衰减小，声波能量不变的情况下。接收的波幅高说明声波能量的衰减小，反映混凝土质量较好；反之，当接收波波幅明显降低时，说明反映混凝土质量较好；反之，当接收波波幅明显降低时，说明桩身混凝土介质吸收波的传播能量强，反映出混凝土强度较低，桩身混凝土介质吸收波的传播能量强，反映出混凝土强度较低，存在缺陷。通过对振幅的对比可以发现桩身存在的缺陷和缺陷存在缺陷。通过对振幅的对比可以发现桩身存在的缺陷和缺陷的程度。的程度。第3页/共11页第四页，共11页。 频率测量是量测接收信号第一个波的周期，再按频频率测量是量测接收信号第一

6、个波的周期，再按频率值是周期的倒数的关系计算而得：率值是周期的倒数的关系计算而得： f=1000/T (3) f=1000/T (3) f f 信号主频值（信号主频值（kHzkHz）；）； T T 信号周期（信号周期（ss）。）。 如果波形畸变，测得频率的误差就较大。如果波形畸变，测得频率的误差就较大。 声波透射法检测桩身质量声波透射法检测桩身质量(zhling)(zhling)，采用声时、，采用声时、振幅、频率三者声学参数来综合分析、判断确定桩身完振幅、频率三者声学参数来综合分析、判断确定桩身完整性。整性。第4页/共11页第五页，共11页。二、仪器设备二、仪器设备 1 1、声波发射与接收换能

7、器选择、声波发射与接收换能器选择（1 1）圆柱状径向无指向性；）圆柱状径向无指向性；（2 2）外径小于声测管内径，有效工作面轴向长度不大于）外径小于声测管内径，有效工作面轴向长度不大于150mm150mm；（3 3）谐振频率）谐振频率303050kHz50kHz；（4 4）水密性满足）水密性满足1MPa1MPa水压不渗水。水压不渗水。 2 2、声波检测仪选择、声波检测仪选择（1 1）具有实时显示和记录接收信号的时程曲线、频率或频谱分析）具有实时显示和记录接收信号的时程曲线、频率或频谱分析(fnx)(fnx)功能；功能；（2 2）声时测量分辨力为）声时测量分辨力为0.5s0.5s，声波幅值测量相

8、对误差小于，声波幅值测量相对误差小于5%5%，系统频，系统频宽宽1 1200kHz200kHz，系统最大动态范围不小于，系统最大动态范围不小于100dB100dB；（3 3）声波发射脉冲为矩形脉冲，电压幅值）声波发射脉冲为矩形脉冲，电压幅值2002001000U1000U。所用仪器设备通。所用仪器设备通过计量部门检定合格。过计量部门检定合格。第5页/共11页第六页，共11页。三、现场检测三、现场检测 1 1、发射与接收声波换能器通过深度标志分别置于两根声、发射与接收声波换能器通过深度标志分别置于两根声测管中的测点处，并以相同标高测管中的测点处，并以相同标高(biogo)(biogo)相同标相同

9、标高高(biogo)(biogo)或保持高差同步升降，测点间距不大或保持高差同步升降，测点间距不大于于250mm250mm； 2 2、实时显示和记录接收信号的时程曲线、读取声时、首、实时显示和记录接收信号的时程曲线、读取声时、首波峰值和周期值，宜同时显示频谱曲线及主频值；波峰值和周期值，宜同时显示频谱曲线及主频值； 3 3、当多根声测管检测的桩以两根为一个检测面进行全组、当多根声测管检测的桩以两根为一个检测面进行全组合，分别对所有检测剖面完成检测，在桩身质量可合，分别对所有检测剖面完成检测，在桩身质量可疑的测点周围，采取加密测点，或采用斜测和扇形疑的测点周围，采取加密测点，或采用斜测和扇形扫测

10、进行复测。扫测进行复测。 4 4、同一根桩的各检测剖面的检测过程中，声波发射电压、同一根桩的各检测剖面的检测过程中，声波发射电压和仪器参数应保持不变。和仪器参数应保持不变。第6页/共11页第七页，共11页。四、检测数据的分析与判定四、检测数据的分析与判定(pndng)(pndng) 通过现场各测点采集的声时通过现场各测点采集的声时tctc、声速、声速V V、波幅、波幅ApAp及及主频主频f f数据，绘制声速数据，绘制声速- -深度（深度（v-zv-z）、波幅）、波幅- -深度深度（Ap-ZAp-Z）或绘制辅助主频）或绘制辅助主频- -深度深度(f-z)(f-z)，将同一检测剖，将同一检测剖面各

11、测点的声速值面各测点的声速值ViVi进行一次排序，由仪器软件分析进行一次排序，由仪器软件分析进行统计计算，确定声速进行统计计算，确定声速VoVo异常判断值。当各测点声异常判断值。当各测点声速速ViVi大于声速大于声速VoVo异常判断值时，此时异常判断值时，此时VoVo为声速的异常为声速的异常判断临界值判断临界值VcVc。因此，整个计算分析过程中的最终结。因此，整个计算分析过程中的最终结果提供声速果提供声速V V，幅度，幅度ApAp的最大值、最小值、平均值、的最大值、最小值、平均值、标准差、临界值等和各测点的深度的（声速、幅度、标准差、临界值等和各测点的深度的（声速、幅度、PSDPSD）- -系

12、列数据。系列数据。第7页/共11页第八页，共11页。1 1、当检测剖面出现多个测点的声速值普遍偏低且离散性很小时，采用声、当检测剖面出现多个测点的声速值普遍偏低且离散性很小时，采用声速低限值判据速低限值判据ViVcViVc。故判定为声速低于低限值异常。故判定为声速低于低限值异常。2 2、当波幅异常时的临界值判据，如某段测点的波幅值、当波幅异常时的临界值判据，如某段测点的波幅值ApiAm-6ApiAm-6时，波幅时，波幅可判定为异常。可判定为异常。3 3、当采用斜率法的、当采用斜率法的PSDPSD值作为辅助异常点判据时，按值作为辅助异常点判据时，按PSDPSD数值在某深度处数值在某深度处的突变，

13、结合波幅变化情况进行异常点判定。的突变，结合波幅变化情况进行异常点判定。4 4、如当采用信号主频值作为辅助异常点判据时，主频、如当采用信号主频值作为辅助异常点判据时，主频- -深度曲线上主频深度曲线上主频值明显减低可判定为异常。值明显减低可判定为异常。5 5、当完成各剖面检测后，对桩身完整性类别结合桩身混凝土各声学参数、当完成各剖面检测后，对桩身完整性类别结合桩身混凝土各声学参数临界值、临界值、PSDPSD判据、混凝土声速低限值和桩身质量可疑点加密测试判据、混凝土声速低限值和桩身质量可疑点加密测试后确定的缺陷范围。按建筑基桩检测技术规范（后确定的缺陷范围。按建筑基桩检测技术规范（JGJ106-

14、2003JGJ106-2003）要求，桩身完整性分类：要求，桩身完整性分类：类（桩身完整）；类（桩身完整）；类（桩身有轻微缺类（桩身有轻微缺陷，不会影响桩身结构承载力的正常发挥）；陷，不会影响桩身结构承载力的正常发挥）；类（桩身有明显缺类（桩身有明显缺陷，对桩身结构承载力有影响）；陷，对桩身结构承载力有影响）；类（桩身存在严重缺陷）为定类（桩身存在严重缺陷）为定义义(dngy)(dngy)，和声波透射法对桩身完整性进行判定。，和声波透射法对桩身完整性进行判定。第8页/共11页第九页，共11页。类：各检测剖面的声学参数均无异常，无声速低于低限值异类：各检测剖面的声学参数均无异常，无声速低于低限值

15、异常；常；类：某一检测剖面个别测点的声学参数出现异常，无声速低类：某一检测剖面个别测点的声学参数出现异常，无声速低于低限值异常；于低限值异常；类：某一检测剖面连续多个测点的声学参数出现异常；两个类：某一检测剖面连续多个测点的声学参数出现异常；两个或两个以上或两个以上(yshng)(yshng)检测剖面在同一深度测点的声学参检测剖面在同一深度测点的声学参数出现异常；局剖混凝土声速出现低于低限值异常。数出现异常；局剖混凝土声速出现低于低限值异常。类：某一检测剖面连续多个测点的声学参数出现明显异常；类：某一检测剖面连续多个测点的声学参数出现明显异常；两个或两个以上两个或两个以上(yshng)(yshng)检测面在同一深度测点的声学检测面在同一深度测点的声学参数出现明显异常；桩身混凝土声速出现普遍低于低限值参数出现明显异常；桩身混凝土声速出现普遍低于低限值异常或无法检测首波或声波接收信号严重畸变。异常或无法检测首波或声波接收信号严重畸变。第9页/共11页第十页，共11页。五、检测报告五、检测报告 除了与其他基桩检测报告内容相同外，声波除了与其他基桩检测报告内容相同外，声波透射法还提供如下内容：透射法还提供如下内容：1 1、声