超声透射波法

《桥梁工程试验与检测》TestandMeasuringonBridgeEngineering

声波透射法检测桩身完整性2.检测工作程序1.声波透射法原理及依据4.现场检测3.现场准备

目录5.数据分析与判定1.1参考标准《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）（P48-58）《公路工程基桩动测技术规程》（JTG/TF81-01-2004）（P17-21）《超声法检测混凝土缺陷技术规程》（CECS21:2000）（P693-695）《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）1.声波透射法原理及依据1.2基本要求《公路工程基桩动测技术规程》直径不小于800mm混凝土灌注桩。1500mm以下桩径埋设3根声测管，超过1500mm埋设4根声测管。声测管内径比换能器外径大15mm，管口高出桩顶300mm。声测管布置以线路前进方向顶点为起点，顺时针编号分组，2根为一组。混凝土龄期大于14d。测点间距不大于250mm（垂直方向）。1.声波透射法原理及依据1.3数据分析判定《公路工程基桩动测技术规程》声时、声速、声速平均值。声速判据。波幅判据。PSD判据。1.声波透射法原理及依据声时、声速、声速平均值。1.声波透射法原理及依据1.声波透射法原理及依据声速判据（建筑基桩检测技术规范P52参考对比）1.声波透射法原理及依据波幅判据1.声波透射法原理及依据PSD判据1.声波透射法原理及依据1.声波透射法原理及依据1.4桩身完整性类别《公路工程基桩动测技术规程》（建筑基桩检测技术规范P57参考对比）2.检测工作程序3.现场准备3.1检测时间《公路工程基桩动测技术规程》规定被检桩的混凝土龄期应大于14d灌注桩混凝土龄期达到14d时，强度基本能达到设计强度值的70%，超声波声学参数的变化趋于平缓。公路桥梁基坑内有很多桩，检测前应要求委托方提供每一根桩的浇筑时间，进场检测的时间取决于最晚浇注的一根桩。3.现场准备3.2声测管灌水3.现场准备注意所有声测管管口高程应一致。正式检测前，建议用通孔器在每个声测管中试走一遍，以确保声测管畅通。即使声测管在浇注混凝土时已灌满水，水也会出现一些损耗，检测前需要补水。采用水泵灌水，由于充水很快，有时候空气来不及排出，虽然管口已冒水但实际上声测管并未充满水。因此采用水泵灌水，应提前灌水并静置一段时间，或者使用通孔器或换能器在声测管中预先走1遍，待管中空气排出后再补水。3.现场准备图中两条曲线分别是水泵灌水后以及1小时后测量得到的波幅-深度曲线，由图可见，刚灌满水后测量的波幅在0～-20m内偏小，1小时后恢复正常（波幅依然偏小的测点为异常测点）。水泵灌水后立即检测对检测结果的影响3.现场准备声测管的布置以路线前进方向的顶点为起始点，按顺时针旋转方向进行编号和分组，每两根编为一组。若埋设4根声测管先检测对角在线的两个剖面AC、BD，是因为这两个剖面通过桩中心，首先检测后就可大体了解桩身质量，如果这两个剖面未发现异常，则该桩不会出现大的问题。3.现场准备3.3声测管编号由超声仪测得的声时，除包括在混凝土中的传播时间外，还包括系统延迟时间、超声波在管壁及管内水中的传播时间。因此应进行声时修正，将这三个时间（有些规范或超声仪生产厂家将这三个时间统称为零声时或声时初读数）减去，得到超声波在混凝土中实际的传播时间。3.4声时修正3.现场准备系统延迟时间t0取决于超声仪、换能器、电缆，三者确定后，t0就是一个定值，t0包括以下三部分。电延迟时间电声转换时间声延迟时间t0的标定方法有线性回归法和长短测距法，前者精度较高，但后者精度也能满足测桩要求。而工地上常用直接相对法。3.现场准备1）t0测定：长短测距法3.现场准备t0测定：直接相对法中间部分交叉，可直接测定系统延迟时间3.现场准备2）tw测定（1）量测换能器直径d（2）量测管内径d`

3.现场准备（3）量管外径D（2）量取管内径d`

3）tt测定3.现场准备4）管距

3.现场准备声时修正可以在检测时扣除，也可以在分析时扣除。检测前，在超声仪接口上提示输入零声时的框内输入三个时间的和，超声仪将在声时测值中自动减去该值，最后显示或存储的声时值就是在混凝土中的实际传播时间。如果检测时未进行修正，则可以在室内分析时扣除该修正值。3.现场准备一次性扣除将换能器放入管中，将两管平行相靠放入水中，直接测量声时修正值。这样测出的声时应为系统延迟时间、超声波在管壁及管内水中的传播时间三者之和。这种方法虽然方便，但应注意以下两点：标定用的钢管应与桩中埋设的声测管尺寸相同；标定时应设法使换能器处于钢管的中心并且相互平行。3.现场准备3.5记录信息——测量桩顶标高和桩长3.现场准备（1）基准标高基准标高指基准点的高程，以此作为检测时的相对零点。基准点可选择声测管管口。现在有很多仪器厂家将滑轮置于管口，换能器电缆经由滑轮上下移动，移动方便还可以避免管口磨损电缆，管口加装滑轮后应以滑轮顶部作为基准点。3.现场准备（2）管底读尺声测管管底与基准点之间的距离。通常将换能器放到管底后，由换能器电缆上的刻度读数。如果出现堵管，则各个声测管的管底读尺不一样。例如图，B管管底读尺为49.7m，A管出现堵塞，管底读尺为49.3m。3.现场准备（3）声测剖面底部读尺该剖面最下面一个测点与基准点之间的距离。当声测管管底有泥浆沉淀，或者声测管在某处出现堵塞时，声测剖面的两根声测管管底高程不一致，该声测剖面底部读尺为堵塞处的读数。例如图，AB声测剖面底部读尺为49.3m，该剖面所能检测的范围是桩顶至声测管堵塞处。3.现场准备（4）声测剖面顶部读尺指该剖面最上面一个测点与基准点之间的距离，声测剖面的顶部高程应不低于设计桩顶标高。例如图，AB声测剖面顶部读尺为0.5，声测剖面顶部高程与设计桩顶标高相同。3.现场准备（5）刻度标定手动测桩仪管底以及声侧剖面底部及顶部读尺由电缆上的刻度读数，而自动测桩仪由提升装置自动记录换能器深度位置。自动测桩仪提升装置在出厂时进行过标定，仪器上显示的深度和电缆提升的高度是相同的，设备使用一段时间，更换部分设备，或者环境温度变化较大时，二者会有一定误差，就需要标定。自动测桩仪提升装置的距离标定方法如下：将信号电缆线提升一定高度（比如50m），计算超声仪上显示的高度差，把两个数据输入超声仪内，仪器自动完成标定。3.现场准备3.现场准备3.6仪器准备仪器安装其它：钢卷尺卡尺水桶等3.现场准备仪器界面3.现场准备3.现场准备参数设置采样间隔一般设置为0.4μs，大直径桩可适当增加。声波发射电压应保持不变，小直径桩可设为500V，大直径桩可设为1000V。测点间距不宜大于250mm。若采用自动测桩仪，测点间距一般设为100—200mm。其它：桩长、桩径、砼标号等。3.现场准备4.1常规注意事项换能器放置到桩底。自动采样，间隔：0.1或0.2m。缓慢提升，注意首波显示。自动测桩仪在电缆提升过程中，为防止电缆线打滑、跑偏，保证两根电缆同步上升，采用双压轮或类似设计，因此必须从下往上检测。从下往上检测的优点是可以保证检测的连续性。4.现场检测缺陷图像4.现场检测常规对测测点间距S≤250mm。局部加密对测S≤100mm。A高B低斜测S同加密对测。A低B高斜测S同加密对测。4.2现场缺陷测试程序4.现场检测

扇形扫测实际检测中较少使用。当某一根声测管的管底有一小段（2～3m以内）出现堵塞，该检测剖面的检测范围是从堵管高程H至桩顶。为大致了解堵管以下的桩身混凝土质量，可以将一只换能器置于堵管处，另一只以堵管高程H为对称轴作扇形扫测，对相同传播距离的测线进行比较。4.现场检测5.1声速计算5.数据分析与判定

5.2PSD判据正常数据丢波，重找首波5.数据分析与判定丢波，找到首波5.数据分析与判定异常数据：波形放大，找首波，然后判断缺陷5.数据分析与判定5.3缺陷区域判断－－阴影重叠法声测管之间