基桩混凝土完整性检测

超声波透射法检测基桩混凝土完整性第一讲超声波的基本理论声波透射法的基本原理基桩成孔后，灌注混凝土之前，在桩内预埋若干根声测管作为声波发射和接收换能器的通道，在桩身混凝土灌注若干天后开始检测，用声波检测仪沿桩的纵轴方向以一定的间距逐点检测声波穿过桩身各横截面的声学参数,然后对这些检测数据进行处理、分析和判断,确定桩身混凝土缺陷的位置、范围、程度，从而推断桩身混凝土的连续性、完整性和均匀性状况，评定桩身完整性等级。特点：准确程度高，漏判概率低，但可能出现误判。声波的频率范围次声波可闻声波超声波特超声波0~20Hz20Hz~20kHz20kHz~1000MHz1000MHz以上根据质点振动方向与波的传播方向不同，可将机械波分为纵波、横波和表面波。

纵波质点振动方向与波的传播方向一致的波称为纵波，又称为P波。是依靠介质时疏时密（即时而拉升，时而压缩）使介质的容积发生变形引起压强的变化而传播的，它和介质的体积弹性有关。任何弹性介质都具有体积弹性，所以纵波可以在任何固体、气体、液体中传播。横波介质质点的振动方向与波的传播方向垂直的波称为横波，又称为S波。是依靠使介质产生剪切变形引起的剪切力变化而传播的，它和介质的剪切弹性相关。由于液体、气体无一定形状，不具备切变弹性，不能承受剪切应力，所以横波只能在固体介质中传播。

表面波固体介质表面受到交替变化的表面张力作用，介质表面质点发生相应的纵向振动和横向振动，结果使质点做这两种振动的合成运动，即绕其平衡位置作椭圆运动，该质点的运动又波及相邻质点，而在介质表面传播，这种波称为表面波，又称R波。表面波传播时，质点振动的振幅随深度的增加迅速减少，当深度超过2倍的波长时，振幅已很小了。表面波也只能在固体中传播。

声波在固体传播过程中的衰减

吸收衰减：声波在介质中传播时，部分机械能被介质转换成其他形式的能量（如热能）而散失，这种衰减现象称为吸收衰减。

散射衰减：声波在一种介质中传播时，因碰到另一种介质组成的障碍物而向不同方向产生散射，从而导致声波减弱（即声传播的定向性减弱）的现象称为散射衰减。

扩散衰减：声波发射器发出的超声波波束都有一定的扩散角。波束的扩散，导致能量的逐渐分散，从而使单位面积的能量随传播距离的增加而减弱。第二讲检测技术桩内跨孔透射法

桩内单孔透射法

桩外孔透射法

混凝土内部缺陷对声波波速的影响

接收声波波幅与混凝土质量接收声波波幅是表征声波穿过混凝土后能量衰减程度的指标之一。接收波幅值越低，混凝土对声波的衰减就越大。根据混凝土中声波衰减的原因可知，当混凝土中存在低强度区、离析区以及存在夹泥、蜂窝等缺陷时，吸收衰减和散射衰减增大，使接收波波幅明显下降。幅值可直接在接收波上观察测量，也可用仪器中的衰减器测量，测量时通常以首波（即接收信号的前面半个周期）的波幅为准。接收声波幅值与混凝土质量紧密相关，它对缺陷区的反应比声时值更为敏感，所以它也是缺陷判断的重要参数之一。

频率变化与混凝土质量

声波脉冲是复频波，具有多种频率成分。当它们穿过混凝土后，各频率成分的衰减程度不同，高频部分比低频部分衰减严重，因而导致接收信号的主频率向低频端漂移。其漂移的多少取决于衰减因素的严重程度。所以，接收波主频率实质上是介质衰减作用的一个表征量，当遇到缺陷时，由于衰减严重，使接收波主频率明显降低。

波形的变化与混凝土质量

由于声波脉冲在缺陷界面的反射和折射，形成波线不同的波束，这些波束由于传播路径不同，或由于界面上产生波形转换而形成横波等原因，使得到达接收换能器的时间不同，因而使接收波成为许多同相位或不同相位波束的叠加波，导致波形畸变。实践证明，凡超声脉冲在传播过程中遇到缺陷，其接收波形往往产生畸变，所以波形畸变程度可作为判断缺陷程度的参考依据。正常声波畸变声波几种声摘学参数悔的比较声速的酸测试值姿较为稳怪定，结巾果的重距复性较遭好，受姥非缺陷庆因素的握影响小浓，在同击一桩的作不同剖形面以及夫同一工蜘程的不驶同桩之榴间可以枝比较，挤是判定框混凝土缺质量的停主要参具数，但喊声速对驶缺陷的眉敏感性馒不及波烦幅。接收波臭波幅（凑首波幅营值）对赠混凝土钳缺陷很摩敏感，查它是判权定混凝悬土质量路的另一酱个重要验参数。租但波幅珠的测试侨值受仪斑器系统僚性能、谢换能器驻耦合状效况、测术距等诸副多非缺垃陷因素券的影响粥，它的肉测试值隙没有声愁速稳定欠，目前寇只能用跑于相对财比较，恰在同一方桩的不造同剖面拦或不同他桩之间尤往往无收可比性现。接收波粗主频的阳变化虽恩然能反盐映声波另在混凝困土中的换衰减状所况，从蹲而间接外反映混刚凝土质做量的好延坏，但治声波主誓频的变放化也受防测距、近仪器设泥备状态尼等非缺蛛陷因素勤的影响拆，因此签在不同隶剖面以伸及不同丧桩之间详的可比轻性不强耳，只用谷于同一匠剖面内歇各测点霸的相对辟比较，磁其测试禁值也没登有声速逝稳定。惊因此，铁目前主趟频漂移恩指标仅聋作为声洽速、波漫幅的辅济助判据择。接收波呀形也是爹反映混钉凝土质购量的一被个重要汁方面，煎它对混父凝土内衔部的缺辩陷也较藏敏感，周在现场浪检测时伸，除逐骂点读取趣首波的鱼声时、烘波幅外演，还应筒注意观风察整个惩接收波音形态的惨变化，湖作为声肿波透射斩法对混宅凝土质掌量进行茶综合判工定时的出一个重敬要的参于考，因流为接收废波形是紫透过两辜声测管少间混凝粉土的声撕波能量泊的一个纷总体反窑映，它锯反映了再发、收挠换能器幼之间声卖波在混季凝土各肯种声传连播路径辉上的总止体能量成，其影孟响区域写大于直泉达波（洒首波）弃。零声鹊时问关题电延悔迟时屈间：房诚从声制波仪货电路直原理碗可知绕，发荒出触悄发电覆脉冲尖并开皆始计具时的念瞬间绩到电匆脉冲浇开始勺作用挡到压转电体搁的时旁刻，争电路锋中有迎些触笋发、鹅转换旧过程望。这疗些电弦路转忆换过愧程有红短暂瘦延迟挖的响牛应。电声担转换伟时间级：在品电脉传冲加毒到压神电体聪瞬间梦到产吓生振晌动发钢出声秋波瞬睁间有迷电声示转换容的延散迟。追接收手换能勒器也疯类似宵。声延迟远：换能咱器中压抱电体辐全射出的霸声波并臂不是直犯接进入耽被测体饥，而是鉴先通过极换能器樱壳体或只夹心式悔换能器号的辐射渠体，再斜通过耦疏合介质接层，然港后才进换入被测沈体。这三部泥分延迟乡丰构成了悔仪器测汽读时间t1与声波古在被测摔体中传歪播时间t的差异昂。声波纵在被测妻物体中部的传播跨时间t=t1-t0零声时侮的测量将发嗽、收粘换能验器平蔑行悬而于清其水中葛，逐覆次改逃变两请换能速器的盐间距态，并朋测定梦相应逼声时危和两扁换能五器间糟距，铅做若呜干点忧的声就时—毁间距花线性万回归劣曲线烘，就控可求部得t0t=手t0+烤bּl波幅捕检测波幅升是标嫁志接伍收换皂能器硬接收病到的虫声波斗信号让能量渡大小荷的参诉量。波幅的躁测量是善用某种歪指标来相度量接吓收波首秩波波峰伍的高度孟，并将视它们作些为比较软多个测晓点声波慨信号强群弱的一钥种相对傻指标。至目前在赵波幅测貌量中一跳般都采妨用分贝泊（dB）表示恋法，叨即将关测点投首波基信号仙峰值a与某多一固喷定信乔号量窃值a0的比值已取对数先后的量误值定为谢该测点陪波幅的凡分贝（dB）值，揉表示至为欧。频率检跳测数字式盏声波仪樱都配有贸频域分牲析软件柔，可用浩频谱分杠析的方蝇法更精谎确地测愿试接收裁声波信排号的主晃频。计算方堆法为FF明T（傅立细叶变猴换）柜。声测管惯的埋设城及要求现行丈规范凉：中逆华人蛾民共敌和国漏行业任标准芽《建素筑基逆桩检辛测技马术规元程》JG狠J-亮20么03声测妈管的雀联结有足够凡的强度嫁和刚度狡，保证抹声测管积不致因谜受力而胆弯折、伴脱开；有足搬够的碑水密晃性，资在较光高的滨静水绿压力伪下，院不漏扮浆；接口芒内壁森保持己平整图通畅锡，不敢应有傻焊渣殿、毛倦刺等姓凸出居物，剃以免摇妨碍鼠接头铅的上穿、下及移动耽。检测粒前的纳准备键工作按照《淡规范》售要求，还安排检公测工作歪程序。按照《昼规范》弃要求，跌调查、宾收集待桂检工程反及受检坏桩的相穗关技术阿资料和瓜施工记瞎录。将伸出堪桩顶的宾声测管蚀切割到禾同一标统高，测丢量管口陪标高，季作为计匀算各测汽点高程灯的基准暴。向管授内注愁入清鲜水，春封口壁待检迈。在放策置换罚能器搭前，谈先用毯直径餐与换借能器用略同宽的圆杰钢作站吊绳析。检爱查声亲测管危的通墙畅情损况。用钢贿卷尺流测量爸桩顶斗面各翼声测黑管之绪间外抚壁净姐距。原则奏上，塞桩身释混凝损土满28颗d龄期后混进行声尤波透射猎法检测厘是最合疲理的，沈也是最带可靠的述。但是浓，为了辽加快工主程建设血进度、调缩短工艇期，当助采用声虹波透射记法检测温桩身缺牛陷和判井定其完谢整性等剩级时，弊可适当源将检测买时间提归前。《规范》中规定灵：“当其采用低吹应变法邀或声波眨透射法馆检测桩距身完整患性时，叫受检桩机混凝土寇强度至拐少达到凝设计强隔度的70御%，且旺不小卡于15蝴MP粉a。”，五混凝土鼓达到28d强度的70翼%一般药需要勒两周朵左右叨的时老间。检测前已对混凝导土龄期然的要求平测步骤将多向根声轮测管铁以两屠根为龟一个究检测肢剖面爱进行挤全组政合，驰剖面迷编码困。将发役、收驰换能溜器分搅别置巴于某犹一剖狮面的做两声裁测管芒中，范并放以至桩刑的底刮部，舅保持登相同柔标高拴。自下识而上简将发锤、收盒换能神器以饶相同料的步泪长（恨一般叛不宜扮大于250mm）向上耕提升鸡。在同嫌一桩姨的各管检测古剖面司的检性测过塘程中杠，声窑波发智射电注压和梳仪器驻设置贿参数团应保捧持不且变。测试方额法平测单向刃斜测交叉斜徒测对可疑缎测点的滥细测对可泳疑测牲点，助先进纤行加病密平投测（场换能择器提润升步酬长为10~知20c食m），核乒实可疑喝点的异湖常情况介，并确帐定异常台部位的窃纵向范竖围。再用犹斜测圈法对监异常蚂点缺组陷的搅严重鸽情况级进行澡进一迁步的凡探测.斜测误。就跨是让糖发、炕收换缩慧能器臂保持绸一定佣的高节程差水，在拉声测除管内谦以相欺同步毕长同围步升饿降进扁行测糟试，闯而不股是象亚平测供那样扰让发截、收舞换能循器在静检测枕过程权中始辛终保烦持相桶同的胳高程碗。由于径诸向换能市器在铅赛垂面上炮存在指吃向性，似因此，溜斜测时努，发、居收换能准器中心某连线与并水平面家的夹角穗不能太派大，一原般可取30°～40合°。缺陷的挽细测第三讲检测数宋据分析嗓与结果姨判定测试掘数据狡的整茫理首先计嚼算各测钢点波速波幅频率波形记技录与观进察绘制劝声参特数～吩深度示曲线声速染判据概率驱法声速肤低限茂值法声速临坛界值的层计算方亚法将同一城检测面寸各测点疮的声速渠值vi由大祖到小满依次窝排序倡，即（1笼）式中vi——按序屋列排素列后点的第i个测点轿的声速遗测量值积；n—笑—某检伤测剖宏面的服测点猛数；k—割—逐一去贼掉（1）式vi序列尾平部最小顿数值的拔数据个鸦数。对逐一培去掉vi序列中长最小值致后余下白的数据区进行统啦计计算也，当去催掉最小蓄数值的惧数据个赞数为k时，对食包括vn-k在内的药余下数女据v1~vn-k按下列颗公式进哄行统计宁计算：v0——异常粪判断称值；vm——（n-k）个数据沈的平均过值；sv——（n-隔k）个数据炒的标准鼓差；λ1——由表查酒得的与蜓（n-朗k）相对应既的系数。（2）（3垮）（4）将vn-k与异常所判断值v0进行膛比较械，当vn-孙k≤v0时，vn-筝k及其以困后的数诱据均为症异常，约去掉vn-k及其以盏后的异亮常数据剖；再用钉数据v1~vn-k尤-1并重渗复式(2忧)至（4）的计彩算步骤已，直到vi序列浊中余慨下的桨全部善数据犹满足解：声速粮异常困时的倍临界细值判掌据为哀：vi≤vc0（5丽）当式（5）成谢立时鸭，声起速可剑判定千为异套常。概率法邻判据应活注意的勇几个问棋题以一猛个剖译面的中所有才测点俗测值盛为统某计样近本，成且测龙点总弊数不慰少于20个点津，当辰桩长阀很短敬时，与可减葡小测叶点间颠距，塘加大蹦测试竹点数砍。由于临爹界值的观计算是舒以正常织混凝土脖的声速饮分布服键从正态阁分布为熊前提，便统计计细算正常捎波动下胃可能出粪现的最卡低值。川因此参荷与统计再的测点锅都是正撑常波动落测点，雷异常点件不应该罗参与统走计计算vm和sv，否则，输将使计醉算统计坑的离散田度增大姑（sv变大习），替平均宫值降粒低（vm变小杰），匆影响死临界渐值的捆合理可取值俩。若桩身渴缺陷太垃多，不捡能获得政反映桩遍身混凝题土正常陪波动下级测值的瓶平均值渠、标准何差时，萌应扩大静检测范和围或参器考同一苦工程质边量较稳济定的桩稍的声速恳临界值县，来评拼定多缺牧陷桩。采用贝概率虚法计谱算桩宣身混雅凝土代声速展临界司值，殖只考跃虑了甚单边幸情况洁，即“小值蹦异常”情况，穗其原因桥如下：谁一方面记环境条色件恶劣巨或人为捉失误造堤成的过愈失误差虑一般只护会引起扑混凝土所质量的织恶化，隔即声速欣降低，毒而使测跟点的声染速向小泥值方向陈偏离正铁态分布清；另一的方面，群即使出汽现“大值估异常”，这蒸样的嘴偏离婆是有轮利于腐工程紧结构创安全眠的,不应季判为滚异常粮点。当声愤速的穴某些霸测值没明显纯高于枝混凝闭土声玩速的赞正常物取值融时，溜应分爽析原贞因（怪可能劳是声谷测管堂弯曲脾或系京统延隐时t0设置朋不正翁确）世后作翼适当生剔除踢，再安作数笨理统墨计分槽析，理或参揪考同魔一工勤程其酒他桩孕的声好速临曾界值欠。概率法韵本质上坊也是一像种相对李比较法权，在进茎行异常续点的鉴干别和缺竭陷的判赞定时，塌应结合矛测点的嚷实际声够速与正膜常值的轻偏离程荷度以及盟其他声读参数进顾行综合蚕判定。概率津法失赚效如果炊一混郑凝土丹灌注夜桩实乡丰测声夕速普滑遍偏豪低（储低于疮混凝抚土声脆速的背正常妇取值猜），初但离窜散度奥小，闸采用拐概率鲁法是雁无法唉找到穷异常仔测点础的，纤这样风将导仍致漏锐判。有的工言程，为程了抢进冒度，采厉用比桩阴身混凝欣土设计航强度高1~袜2个等级慢的混凝解土进行慌灌注，范虽然桩负身混凝巧土声速已有较大俩的离散旅性，可拆能出现速异常测宫点，但紧即使是金声速最绢低的测饿点也在鼓混凝土笛声速的吐正常取仗值范围掠，不应烫判为桩烘身缺陷狭。而用岗概率法捧判据，蝇可能视麦其为桩下身缺陷墨，造成仔误判。声速秤低限擦值法vi<vLvi——第i测点的怀声速；vL——声速肌低限汇值，让由预些留同阀条件荷混凝侮土试异件的革抗压墨强度悦与声杀速对装比试逐验结脱果，痒结合再本地嫌区实黎际经福验确除定。PS厌D法判胡据Ki——第i测点的PSD判据；tci、tci-1——分别为订第i测点和弹第i-1测点声乔时；zi、zi-1——分别盈为第i测点闪和第i-1测点锦深度躁。根据言实测京声时涂计算痰某一仿剖面兰各测暖点的PS句D判据，哲绘制“判据值售～深度”曲线，毕然后根芽据PS蓬D值在某菜深度处蹈的突变锡，结合痒波幅变象化情况挺，进行详异常点士判定。到采用PS凑D法突惯出了类声时络的变携化，扁对缺乖陷较筹敏感衡，同勇时，梯也减铸小了闯因声摘测管毫不平博行或勒混凝集土不昼均匀境等非您缺陷蹦因素迹造成唐的测宣试误番差对赶数据则分析回判断继的影师响。波幅判跑据在《规寻范》中聚采用下记列方法层确定波中幅临界岩值判据米：Am——同一胆检测醒剖面笋各测占点的炸波幅萍平均镇值（dB）；n——同一检酷测剖面昆测点数界。主频球判据在《规条范》中冷只是把强它作为没桩身缺胜陷的一滚个辅助扒判据，壳即“主频－邻深度曲亭线上主五频值明标显降低辰的测点瞒可判定魂为异常”。实测声腿波波形实测沃波形岸可以锐作为骑判断鹊桩身种混凝庄土缺附陷的问一个摩参。亩接收夏波的亲后续爸部分展是发哭、收催换能末器之领间各抱种路委径声睬波迭认加的揪结果优，目民前作昨定量屑分析院比较惑难，津但后柳续波葡的强葱弱在还一定膛程度宗上反鉴映了萌发、匙收换笼能器夫之间糕声波热在桩降身混屠凝土太内各通种声遮传播欺路径外上总汪的能膜量衰筒减。互在检性测过妖程中手应注唉意对渗测点飞实测很波形惕的观夜察，艰应选傍择混稍凝土粘质量吐正常悬的测忙点的子有代版表性元的波钳形记到录下腾来并品打印轰输出郑，对兄声参跌数异族常的欺测点著的实财测波逆形应僻注意梁观察腔其后宵续波往的强含弱，察对确培认桩找身缺龟陷的核测点因宜记贼录并撕打印汽实测浇波形芦。桩身混协凝土缺美陷的综饱合判定在《迎规范站》中杆第条椒明确到指出轨：桩摆身完虏整性情类别般应结炮合桩垄身混电凝土疾各声际学参址数临批界值蜻、PS莲D判据倍、混消凝土各声速指低限梯值以脖及桩盾身质团量可堵疑点旧加密替测试缸后确还定的莲缺陷里范围贵，按奔规范翠表的覆规定磨和表仪的特传征进环行综哄合判嗓定。综合判慕定的方侨法采用湖平测考法对矿桩的奔各检撇测剖孙面进枯行全野面普杯查。对各缎检测买剖面步的测币试结支果进哈行综附合分丈析确次定异振常测赢点。对各孙剖面少的异劈燕常测药点进灾行细巷测（神加密肚测试金）。综合各抵个检测油剖面细森测的结妈果推断石桩身缺织陷的范武围和程峡度。在对缺演陷的几亡何范围唉和程度崇作出推让断后，滑对桩身顷完整性嗓类别的挤判定可思按表4-2描述祝的各鞋种类助别桩慢的特百征进询行，累但还煮需综钢合考旗察下惩列因笛素：捡桩的阻承载荐机理谎（摩恼擦型土或端滤承型辽），举桩的减设计录荷载订要求史，受膜荷状果况（渣抗压淋、抗动拔、望抗水答平力厨等）术，基裹础类疯型（揪单桩薪承台买或群羊桩承归台）蒜，缺盈陷出饥现的扇部位威（桩春上部味、中者部还址是桩革底）甩等等脏。类别特征表10.4.7表3.5.1Ⅰ各检测剖面的声学参数均无异常，无声速低于低限值异常。桩身完整Ⅱ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。桩身有轻微缺陷，不会影响桩身结构承载力的正常发挥

Ⅲ某一检测剖面连续多个测点的声学参数出现异常；两个或两个以上检测剖面在同一深度测点的声学参数出现异常；局部混凝土声速出现低于低限值异常。桩身有明显缺陷，对桩身结构承载力有影响

Ⅳ某一检测剖面连续多个测点的声学参数出现明显异常；两个或两个以上检测剖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异常或无法检测首波或声波接收信号严重畸变。桩身存在严重缺陷常见险缺陷街性质托与声龟学参财数的演关系沉渣：哈沉渣是植松散介棚质，其跨本身声启速很低方，对声割波的衰范减也相拜当剧烈肯，所以愧凡遇到波沉渣，害必然是猫声速和带振幅均善剧烈下姐降。通便常在桩纽奉底出现纠这种情张况多属烘沉渣所厦引起。夹泥：朱这类缺丈陷多由哨浇注导夸管提升耽不当造因成，若牢在桩身岂就是断尝桩；若黎在桩顶灾就是桩折顶标高嫂不够。燥其特点替也是声芝速和振落幅均明帆显下降悠。只不交过出现战在桩身丽时往往维是突变珠，在桩欲顶是缓既变。若软桩顶缓逗变低到迹某一界泻限（可竭根据波伙速值确数定这一隔界限）尚，其以窃上部位肥应截桩胀，根据愿应截桩弊的标高党可判定炸桩顶标帮高是否拦够。混凝狡土被芹洗浆薪：若跪是挖罢孔桩柳出现蚁各断蝴面均势测值纠异常喘的层肆状缺歉陷，蹦则往青往是纲施工猛中的涝事故揉引起助的疏黎松层宗或桩羽孔中愿沁水周控制衬不好枪或混陷凝土掀浇注仅后泌姑水过迈大所膏致。孔壁坍给塌或泥朱团：声锡速与振居幅均下腰降，但质下降多挂少则视概缺陷情冬况而定跳。如果睁是局部透的泥团赚，并未络包裹声细测管，求则下降使的程度洋并不很倾大；如剥果泥团峰包裹声芒测管，懒则下降胳程度较渴大，特耽别是振病幅的下驼降更为寄剧烈。爽一根声柱测管被照泥团包室裹将影冲响两个怕测试面谱。通过当斜测可脆以分辨虑这些情毯况。混凝土弟离析：右灌注桩球容易发装生混凝联土离析擦，造成休桩身某器处粗骨围料大量萄堆积，诵而相邻馅部位浆煮多骨料杨少的情肃况。粗幸骨料多络的地方罚，由于唇粗骨料钳多，而遗粗骨料脖本身波慢速高，钳往往造决成这些贡