DBJT45-桩底声呐反射波探测技术规程

UDC广西壮族自治区工程建设地方标准UDC广西壮族自治区工程建设地方标准DBPDBJ/T3PDBJ/T3桩底声呐反射波探测技术规程TechnicalRegulationsforsonarReflectedwavemethodofpilebottomdetection（征求意见稿）2023-X-X发布2023-X-X发布 2023-X-X实施广西壮族自治区住房和城乡建设厅发布制订说明《桩底声呐反射波探测技术规程》DBJ/T45-XXX-2022

经广西壮族自治区住房和城乡建设厅2022年X月X日以桂建标【2022】XX号公告批准、发布。为便于广大勘察、检测、设计、施工、科研、学校等单位有关人员在使用本标准时能正确理解和执行条文规定，《桩底声呐反射波探测技术规程》编制组按章、节、条顺序编制了本标准的条文说明，对条文规定的目的、依据以及执行中需注意的有关事项进行了说明。但是，本条文说明不具备与标准正文同等的法律效力，仅供使用者参考。在使用中如发现本条文说明有不妥之处，请将意见函寄广西交科集团有限公司（地址：南宁市西乡塘区新康西路158号，邮编：530001）。目次1总则 212术语和符号 232.1术语 233基本规定 244仪器设备 255现场探测 265.2桩基础现场探测 265.3浅基础现场探测 266数据处理与解译 277探测成果报告 311总则1.1.1本条阐明了制定本规程的目的。随着科技进步，目前提出的一种声呐反射波探测方法，经过大量工程实例验证，该探测方法针对桩底和浅基础持力层完整性探测效果显著，该方法具有明显的技术和经济优势，它具有易解释、精度高、异常明显、分辨能力强、工期短、仪器设备投资少、探测费用低等优点，但现有的技术标准及规程未对该方法进行明确及详细规定，本规程在国内外现有标准和规程的基础上，针对桩底和浅基础声呐反射波探测法，从应用阶段、探测精度、参数设置、资料处理及解释原则等环节上给出规程性结论，供勘察技术人员选择及物探技术人员参考，可提高勘察精度及可信度，为桩基及浅基础工程的勘察、设计和施工提供依据。1.1.2本条规定了本规程适用于房屋建筑和市政等基础设施工程勘察，公路、铁路、港口、石油、化工等行业可根据实际需要参照使用。采用声呐反射波探测技术，针对性地解决基础设施的桩底及浅基础持力层中软弱夹层、岩溶裂隙发育带、溶洞等不良地质体的发育和分布情况。1.1.3本规程是桩底和浅基础底部声呐探测技术应用的专业技术标准，在实际工作中除应符合本规程外，尚应符合国家、行业和广西壮族自治区现行有关技术标准。2术语和符号2.1术语2.1.1声呐反射波探测法是在桩基和浅基础底部泥浆等水环境中，利用声呐设备发射声呐弹性波，当弹性波遇到底部一定范围内的溶洞、溶蚀裂隙、软弱夹层等不良地质体时，会产生回波，通过接收回波并根据回波特性分析基础底部不良地质体分布情况的一种物探探测方法。可用于溶洞、软弱夹层、裂隙带等探测，评价桩基持力层完整性以及有基岩出露的浅基础底部持力层完整性，是解决构筑物桩基和浅基础持力层探测难、探测成本高两大难题的有效途径。3基本规定3.0.1本条是探测应用能否成功的一个基本条件和共性要求，也是决定采用探测方法与否的判断准则，开展探测工作前首先要充分分析工作条件是否具备，对于探测方法的应用条件则在后面现场探测章节中详细规定。物性差异是探测工作的前提条件，探测方法的应用主要基于目标地质体和周边介质物性差异的前提下进行的。声呐反射波探测法主要是利用探测目标体和周边介质的波阻抗差异来追踪目标。3.0.2框图3.0.2是声呐反射波探测法应遵循的探测工作程序。探测工作是根据委托方的要求或勘察、探测方案的要求确定探测内容。当探测获取的信号信息不完整、不全面或不准确等，不满足分析需要时，应重新进行探测。3.0.4本条规定了声呐反射探测方案应在收集资料、现场踏勘和进行必要的方法试验后编写，并对探测方案的内容作了规定，提出的探测方案内容为一般情况下包含的内容，制定探测方案要考虑的因素较多，如探测对象的特殊性、受探测工程所在地区的试验设备能力、场地局限性等，某些情况下还应包括场地处理、清孔等要求。3.0.5实际实施探测时，由于不可预知的原因，如委托要求、现场作业环境的变化，都可能使原探测方案中的测点布设数量和位置发生变化，需根据实际情况动态调整。3.0.6~3.0.8对现场探测数据质量要求进行了规定。4仪器设备4.0.2仪器设备是获得可靠探测信息和提高工作效率的保证，是确保测试顺利进行的必备条件。故需对仪器设备精心使用和爱护，做到定期检验校正，经常维护保养，使其保持良好性能状态。发现问题应进行检修，直至自校合格后才能重新投入使用。由于现场探测工作的环境较差，使用期间仍可能由于使用不当或环境恶劣等造成仪器设备的受损或探测参数发生变化，因此现场探测前还应加强对仪器、配套设备的检查或模拟测试。4.0.4本条规定了声呐反射波探测仪必须具有的功能。5现场探测5.2桩基础现场探测5.2.6本条规定了在探测中发现异常时必须对桩基持力标高进行重新设计，按新设计标高复测，直至确保桩端以下3倍桩径且不小于5m内无溶洞或软弱夹层等不良地质体的存在。5.3浅基础现场探测5.3.3本条规定了在探测中发现异常时根据以下情况确定是否重新复测：1当发现异常时经设计确认后仍可达到原设计要求时不需复测。2当发现的异常较大时经钻探验证后可进行注浆等措施处理后宜进行复测。6数据处理与解译6.0.1本条规定了探测数据处理及解释有哪些具体要求。6.0.2本条为资料处理的主要框架，为了分析波形数据并标注各通道异常点，有必要对原始采样数据进行滤波、微分、反射提取等数字信号处理，并对信号处理前后的波形进行比较。其中反射提取信号处理需要考虑反射系数参数，选取合适的反射系数并进行反射提取可以非常明显地显示出波形的相位突变，从而找到异常点。6.0.3桩底声呐反射波探测原理如图6.0.3所示：图6.0.3声呐反射波探测原理图目标体的深度可由下式计算：(6.0.3-1)其中2L=vt(6.0.3-2)联合式（6.0.3-1）和式（6.0.3-2）可得式（6.0.3-3）(6.0.3-3)式中：D—发射探头的接收检波器间距；H—目标体深度；L—声波传播距离的一半；v—岩体速度；t—反射波传播时间；由此可见，获取正确的桩底岩体声波速度是定量解析是否准确的关键，有钻孔的应做声波测井或者获取岩块做试件波速测试。6.0.4界面反射系数可由式6.0.4确定：(6.0.4)式中：R—反射系数；PR—入射波的声压；p—反射波的声压；Z1—分界面上层介质的波阻抗；Z2—分界面下层介质的波阻抗；由此得到的反射系数R可用于分析桩（槽）底各地层的波阻抗差异，从而判断桩（槽）底完整、有溶洞、上软下硬、岩层破碎等情况。且R的绝对值越大说明上下介质的波阻抗差异越大。由反射系数可得表6.0.4中桩（槽）底岩体情况。表6.0.4桩底生声呐反射信号分析信号特征反射系数反射系数反射系数=0反射系数=0R＞0R＜0且信号能量强且信号能量弱探测结果岩体上软下硬岩体有溶洞岩体完整岩体破碎1当桩（槽）底基岩完整时，桩底声呐探头接收到的反射波时域曲线在理想状态下其形态呈指数衰减，振幅均匀衰减,未发生二次反射，即R=0，且信号能量强，如图6.0.4-1所示。图6.0.4-1桩底岩体完整时时域曲线图桩（槽）底有溶洞发育时，由于溶洞中的填充物的波阻抗比溶洞顶的基岩要小，所以反射系数R<0，反射波的相位与入射桩底的反射波相反，在时域曲线上的反映是出现二次反射，在溶洞发育处叠加了一个反相位的波形，如图6.0.4-2所示。图6.0.4-2桩底岩体有溶洞时时域曲线图3桩（槽）底遇到更坚硬的岩层，出现上软下硬的情况时，由于下层介质密度较大，其波阻抗也较大，所以反射系数R>0，分界面的反射波相位与入射桩底的反射波相反，在时域曲线上反映为在分界面处叠加了一个正相位的波形，如图5.1.4-3所示。图6.0.4-3桩底岩体上软下硬时时域曲线图4桩（槽）底岩层极为破碎时，桩（槽）底基岩没有一个完整清晰的放射面，接收到的反射信号与基岩完整时的信号相比非常微弱，即R=0，且信号能量弱，如图5.1.4-4所示。图6.0.4-4桩底岩体破碎时时域曲线图7探测成果报告