声波透射法在混凝土灌注桩桩身完整性检测中的应用效果

PAGEPAGE9声波透射法在混凝土灌注桩桩身完整性检测中的应用效果摘要：用实例介绍声波透射法在混凝土灌注桩（模型桩）桩身完整性检测中的应用效果,确定缺陷的范围。试验证明，该方法能有效检测混凝土缺陷及其位置。关键词：声波透射法；混凝土灌注桩（模型桩）；完整性检测。一、前言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，适用于在灌注成型桩过程中已经预埋了两根或两根以上声测管的基桩。通过在预埋声测管之间发射并接收声波，得到实测声波在混凝土介质中传播的声时、波幅和频率等声学参数的相对变化，从而判断桩身完整性的一种检测的方法。湖南省地质工程勘察院于2003年10月制作混凝土模型桩2根。2005年5月25日，作者采用声波透射法对该2根模型桩的桩身完整性进行了检测。二、声波透射法检测基桩完整性的工作原理混凝土灌注桩声波透射法检测的工作原理是在被测桩内预埋若干根竖向相互平行的声测管作为检测通道，将超声脉冲发射换能器与接收换能器置于声测管中，管中注满清水作为耦合剂，由仪器发射换能器发射超声脉冲，穿过待测的桩体混凝土，并经接收换能器被仪器所接收，判读出超声波穿过被测混凝土后的首波声时、首波波幅和频率等参数。超声脉冲信号在混凝土的传播过程中因发生绕射、折射、多次反射及不同的吸收衰减，使接收信号在混凝土中传播的声时、波幅和频率等声学参数发生变化，与质量正常的混凝土相比，首波声时（t）将延长即超声波在被测混凝土中的传播声速（V=L/T）将降低，同时，根据声学原理，波幅（）呈指数衰减。这样接收信号就携带了有关传播介质（即被测桩身混凝土）的密实缺陷情况、完整程度等信息。使用专用的数据处理与判断分析软件对接收信号的声学参数进行综合分析，即可对桩身混凝土的完整性、内部缺陷性质、位置等做出判断。三、采用的仪器本次检测所采用的仪器为北京市康科瑞工程检测技术有限责任公司生产的NM-4A型非金属超声检测分析仪，该仪器声时测量精度为0.1μs，具有实时显示和记录接收信号的时程曲线及频率测量功能。换能器采用北京科学城科技应用研究所生产的CH-2型声波跨孔测试换能器，它由CH-2T发射型及CH-2R型接收换能器组成。工作频率为发射30KHz，接收1-30KHz，水密性大于1MPa。四、检测方法本次检测采用平测法。即将发射与接收换能器通过深度标志分别置于两根声测管的相同深度测点处，然后以相同标高同步升降，测点间距为25Cm。五、检测结果（一）1号模型桩检测结果1号模型桩桩长6.00m，桩径900mm，混凝土标号C20。桩内预埋两对声测管，即一对55mm钢管，管距700mm，编号为AB；另一对为55mmPVC管，管距760mm，编号为CD。AB管与CD管正交设置。是设计制作的桩身完整的模型桩。实际检测的1号模型桩AB、CD两个剖面的声速-深度曲线、波幅-深度曲线、PSD曲线以及波列图分别如图一、图二所示。半图正一乞俗趁财摔程券右尚诞图二歪从图一可感以看出，=1\*GB3火①忠A琴B捎剖面声速端平均值设为脸4.15狡8Km/它s蚂，判定缺棚陷的声速贪临界值重为玻4.03静8Km/醒s口，声速曲宏线均在声浅速临界值渐曲线以上除；=2\*GB3排②疫A润B寿剖面声波洁波幅平均最值额为禁116.拴03d比B很，判定缺槐陷的波幅闲临界值为牺为词110.赶03d扛B死，波幅曲捞线均在波闷幅临界值悠曲线以上柳；=3\*GB3破③散C绪D得剖面声速偷平均值凶为和4.28授6Km/薄s鸟，判定缺拉陷的声速吸临界值诸为涨4.09茅4Km/菌s右，声速曲骑线均在声夕速临界值克曲线以上艳；=4\*GB3可④络C吐D赤剖面波幅乒平均值瞎为矿124.菌73d身B很，判定缺节陷的波幅辅临界值妻为冰118.糠73d煤B唤，波幅曲贺线均在波燃幅临界值仔曲线以上乞。加强仰从图二可恼以看出行，联A丙B吉、姨C军D锹两个剖面北的波列完胆整，首波坚声时、波寨幅清晰可轿读。毙晕呈经以上分叔析判断，构该桩为完孩整桩，与偷实际制作思的确1旨号模型桩服情况一致桌。控（二翁）任2腾号模型桩衰检测结果率2散号模型桩是桩怠长腊9.00咳m洒，桩宝径踢900m雹m育，混凝土停标很号兽C2禾0寇。桩内预朝埋两对声肉测管，即廉一里对奥55m直m破钢管，管抛距怪730贝mm民，编号顾为继A敲B感；另一对妄为俩55mm经PV墙C略管，管守距籍720驱m槐m篇，编号精为尿C氧D梁。字A鸽B冰管食与盐C火D万管正交设乞置。该模当型桩在制计作时人为烛设置峡了宵3架处缺陷，西分别为：=1\*GB3轰①重在些2.80秀m蚂处放置一吃块嘉30芦0酿㎜较×30抵0渴㎜乓×40粱0肥㎜的长方暗形木块；=2\*GB3懒②占在错4.30劈m全处放置一柏个盛付满巨1兴0奋㎏清水的取塑料桶；=3\*GB3油③朗在羡6.30陆m-6.狠60湖m耍之间用粘搭土设置一齿桩身严重稍夹泥的缺忘陷。伴实际检测赠的爆2棒号模型欺桩膊A合B倡、玻C抓D乔两个剖面潮的声偿速矛-颜深度曲线女、波逆幅斯-基深度曲线打、誓PS腿D托曲线以及迈波列图分装别如图三兼、图四所倍示。当父鉴图菜三起传中或祥饺等灵赢肆图睡四撒傲预色蓄悄丸功柴阶殊筋梁摊扰爱幻加从检测数听据可知德，霜A光B静、普C召D选两个剖面拾在热2.75绒m当、溜4.25托m酿、版6.25观m落及遭6.50胃m挂处的声速编及波幅值脆如表一所团示。表一护A酱B宗剖面漂声速临界姑值功3.83陷5Km森/s紫C丙D葡剖面集声速临界压值跃3.87番7Km尘/s铃波幅临界么值化104.泄20d泳B烤波幅临界论值击113.炭94d雁B对位置爸（众m挨）旁声勒速稼(膛Km/s蛇)仔波闻幅纸(假dB)耐位置疗（艰m计）乖声全速锁(残Km/s寒)犹波丙幅椅(惹dB)迎2.75返3.92拾5泡109.爹17乒2.75五3.99夏1估107.缸17娇4.25帖3.72容4决100.装79在4.25泻3.62末9鼠112.逃90环6.25真2.91霜1拘64.8其5畜6.25肤2.54党6违67.9咽9备6.50爪2.96晒7萝76.0珍9亮6.50子2.13届0丢69.2纽2杨从表一比复较可以看今出，=1\*GB3滨①辉A环B奉剖面执在损2.75伸m穿处声速高忌于声速临昂界值，波友幅亦高于静波幅临界厅值鄙；呆C仁D所剖面探在留2.75吗m锄处声速高膛于声速临瘦界值，波五幅稍低于推波幅临界而值。实际时模型桩制锤作时，在耽该处放置坏的是一龄块吧30啄0怀㎜夸×30分0陕㎜谷×40呼0汽㎜的长方邮形木块，谈沿木纹方宵向直立于死桩的中间孔。根据作欺者对几种歪木材顺木据纹方向和纠横穿木纹前方向超声示波声速的珍实际实验贱，依木材羽材质不同杯，顺木纹牛方向声速慨在粗408晋7哈－蒙4946食m/找s僵不等，横段穿木纹方禾向声速教在钥347骄6呢－顽3864挑m/扩s丝之间不等齿。但是，师对于木材寸材质疏松搂或材质已搭经开始腐佛朽的、或值材质本身汁有缺陷的胁木材，对悲横穿木纹多方向的声知速影响较或大，仅备在葬122检6泊－翻1825铲m/哪s浅，而对顺紧木纹方向税的声速则朗相对影响嘉较小。可猾见，由于片在此处所旦放置的木雅块材质较剑好，其声坦速与混凝歼土的声速赔差别不大然，因此，轿在采用声奴波透射法麻检测时，男不能很好痒的将木块证区别出来毅。=2\*GB3返②穴A艺B爹、沾C摔D彩两剖面盏在齿4.25碗m简处声速均掀低于声速魄临界值，缩波幅亦均撒低于波幅我临界值。章实际模型王桩桩制作俗时，在该绑处放置的桃是一个盛秆满科1牌0喉㎏清水的握塑料桶。财可见，在幼采用声波奋透射法检乏测时，对饮该处用盛置满清水的底塑料桶所治设置的桩到身缺陷反客应比较明扑显。=3\*GB3闹③豪A拉B晓、朗C任D三两剖面夺在仆6.25挨m且及铜6.50柏m辜处声速均阁大大低于积声速临界萝值，波幅彼亦大大低笋于波幅临烛界值。实仔际模型桩犬桩制作时枕，该处设还置的是一拌段桩身严杠重夹泥的狱缺陷。可碌见，在采夫用声波透欲射法检测逃时，对该元处桩身严悄重夹泥的铲缺陷反应亮非常明显语。健从图四可贝以看出碧，怨A抖B景、住C住D喉两剖面肢在催6.25弱m涂及外6.50槐m梢处，波形红杂乱、首瓦波到达时他间推迟、坡波幅减小指，是桩身束混凝土严撤重夹泥的摄异常反应珠。和（三）工夕程桩检测调实例跟200宾5兄年清6葛月作者在拌某桥梁桩余基施工工陡地进行工鼠程桩检测衣时，发现羊一根桩（废桩发长搁15.6骂0雹m钟，桩扫径弄1800摧m恢m葛，灌谋注犬C3朱0盈混凝土）唐被检测的械三个剖面惑在笼14.3均0m-1铸4.90阵m恋区段声速扑、波幅均滤出现较大朗异常，判做断为该区挨段混凝土镜存在离析白现象，建娱议采用钻令芯法作进受一步检测浙。后经钻夜芯检测发交现该区段校混凝土粗世骨料与细肺骨料分布踏不均匀，衡粗骨料多屈，细骨料岂少，水泥椅浆不够，骡从钻孔中给取不出完情整砼芯，树证明该区昆段混凝土张存在离析典现象，胶却结差，与燃声波透射耕法的检测滑结果一致赏。另一根证桩（桩固长费11.3利0拾m闪，桩脑径幻1600者m得m责，灌散注秧C3誓0嫩混凝土）文被检测的么三个剖面桶在椅8.50疲m-9.燥30魄m陕区段声速巷、波幅均磁出现异常份，判断为捧该区段混钳凝土胶结丢差，建议壤采用钻芯傅法作进一爽步检测。姑后经钻芯亿检测发现仔该区段混总凝土存在托蜂窝麻面净、气孔，涂胶结较差绪，与声波刊透射法的此检测结果崭一致。六、结论卧通过采用街声波透射兵法在预制钢的混凝土予模型桩和部工程桩的犬桩身完整牵性进行检纹测，检测阁数据经分避析与判断生（或经钻决芯验证）抖，说明采淡用声波透宝射法对混洋凝土桩的理桩身完整道性进行检谢测，=1\*GB3胶①播准确性高凯，结论可泽靠；=2\*GB3偶②嚷对于桩身竹混凝土中脂包裹的木桐块，视其助材质、腐完朽程度及狠放置方向抱不同，在盈采用声波叹透射法检学测时会有起不同的检陡测结果。骄本文中，乔因在模型选桩中放置痛的木块材讨质较好，肚其声速与吨混凝土的图声速差别哥不大，因踪此，在采周用声波透滔射法检测斥时，不能熊很好的将沸木块区别葡出来；=3\*GB3武③姑对桩身混更凝土中包阔裹的盛满升水的塑料倦桶有比较跑明显的声疯速、波幅良异常反应衫（如图三晴、图四）克；=4\*GB3荡④堤对桩身混次凝土中夹夺泥的情况表，则有非脂常明显的躬声速、波呈幅异常反射应（如图撕三、图四凭）；=5\*GB3眠⑤旱通过对工隆程桩的实俱际检测，瞒效果良好吗。参考文献烤[1]阳优陈凡，徐辟天平，陈渴久照，关料立军。基翅桩质量检幅测技术。颈中国建筑抹工业出版缓社消。满200胡3随年。鄙[2]钱冠中华人民舌共和国行杠业标准，熄建筑基桩狠检测技术晕规范母（裹JGJ1越06-2炼00丽3佩）。中国概建筑工业调出版社迁，尸200错3垃年。年The值resu屿lto城fap夏plyi诞ngc霞ross外hole接son不icl豪oggi周ng简toi秆nspe抓ctt命hei畏nteg刚rity闪of眨cast衣-in-拣plac彼epi含le理Bian宝zha浩o-ji快n,T伍ang如hai-遭jun协（饱Huna勾nIn隆stit敢ute访ofG抖eolo缎gica董lEn帆gine彼erin晶gEx棉plor指atio捷n,Hu心nan择Zhuz搏hou,备412体003,势Chin孩a.岸）遍A物bstr化act互:Cr腾ossh说ole翁soni沫clo捉ggin惧gbe廉ing务intr赚oduc巾ed秩by参Inst谷ance市in塞this庄art廉icle墙to插appl疏ying现to鼓insp伏ect绕the铜inte普grit四yof渣cas建t-in潜-pla爹cep涨ile(煎mode匆lpi歉le)叔and迈tod盗eter糠mine肃the桌ran牙geo点fdi介sfig早urem招ent稳.thi吉sme缩thod晃are利pro临ved木bye漂xami机nati痛ont满obe超ver此yef绝fici朵ency怎.松K演eyw拍ords反:Cr候ossh仅ole殃soni善clo滑ggin挣g;c箭ast-遍in-p旦lace浙pil惕e(mo笨del透pile毁);in桥spec称tof乐int止egri出t次y沃。消作者简介系：卞兆津消，男妨，愧196梯4危年鹊3时月出生。抖湖南省地拉质工程勘逝察院，高买级工程师心，现从事闪地球物理袜勘探及基绝桩检测工香作。湖南鸟省株洲市劣向阳村水念文一队院纱内，邮吉编友4120筝0杂3功，电敞话嚷0733钱2490扔75卷0铸，传间真箭0733牺2491裹7