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    桩基声波透射法检测
    发布日期:2018-12-15 8:45:27

      桩基声波透射法检测1.基本原理及方法:混凝土是由多种材料组成的多相非匀质体。对于正常的混凝土,声波在其中传播的速度是有一定范围的,当传播路径遇到混凝土有缺陷时,如断裂、裂缝、夹泥和密实度差等,声波要绕过缺陷或在传播速度较慢的介质中通过,声波将发生衰减,造成传播时间延长,使声时增大,计算声速降低,波幅减小,波形畸变,利用超声波在混凝土中传播的这些声学参数的变化,来分析判断桩身混凝土质量。声波透射法检测桩身混凝土质量,是在桩身中预埋2~4根声测管。将超声波发射、接收探头分别置于2根导管中,进行声波发射和接收,使超声波在桩身混凝土中传播,用超声仪测出超声波的传播时间t、波幅A及频率f等物理量,就可判断桩身结构完整性。2.适用范围声波透射法适用于检测桩径大于0.6m混凝土灌注桩的完整性,因为桩径较小时,声波换能器与检测管的声耦合会引起较大的相对测试误差。其桩长不受限制。3.仪器设备(1)试验装置声波透射法试验装置包括超声检测仪、超声波发射及接收换能器(亦称探头)、预埋测管等,也有加上换能器标高控制绞车和数据处理计算机。(2)超声检测仪的技术性能应符合下列规定:接收放大系统的频带宽度宜为5~50kHz,增益应大于100dB,并带有0~60(或80)dB的衰减器,其分辨率应为1dB,衰减器的误差应小于1dB,其档间误差应小于1%。发射系统应输出250~1000V的脉冲电压,其波形可为阶跃脉冲或矩发射系统应输出250~1000V的脉冲电压,其波形可为阶跃脉冲或矩形脉冲。显示系统应同时显示接收波形和声波传播时间,其显示时间范围宜大于300μs,计时精度应大于1μs,仪器必须稳定可行,2h中声时漂移不得大于±0.2μs。(3)换能器应采用柱状径向振动的换能器,将超声仪发出的电脉冲信号转换成机械振动信号,其共振频率宜为25~50kHz,外形为圆柱形,外径Φ30mm,长度200mm。换能器宜装有前置放大器,前置放大器的频带宽度宜为5~50kHz。绝缘电阻应达5MΩ,其水密性应满足在1MPa水压下不漏水。桩径较大时,宜采用增压式柱状探头。(4)声测管是声波透射法检测装置的重要组成部分,宜采用钢管、塑料管或钢质波纹管,其内径宜为50~60m。4.测试技术(1)预埋声测管应符合下列规定:桩径0.6~1.0m应埋设双管;1.0~2.5m应埋设三根管;桩径2.5m以上应埋设四根。 声测管底端及接头应严格密封,保证管外泥冰在1MPa压力下不会渗入管内。上端应加盖。声测管可焊接或绑扎在钢筋笼的内侧,检测管之间应互相平行。 在检测管内应注满清水。(2)现场检测前应测定声波检测仪发射至接收系统的延迟时间t0,并应按下式计算声时修正值tˊ:tˊ=(D-d)/Vt+(d-dˊ)/Vw (37-52)式中 D――检测管外径(mm); dˊ――检测管内径(mm);d――换能器外径(mm); Vt――检测管壁厚度方向声速(km/s);Vw――水的声速(km/s); T――声时修正值(μs)。将发、收换能器置于水中,间距0.5m左右,接收信号波幅调节到二或三格,改变发、收换能器间距,测量不同距离的声时值,按时距曲线求出t0值。(3)检测步骤应符合下列要求:接收及发射换能器应在装设扶正器后置于检测管内,并能顺利提升及下降。测量时上述发射与接收换能器可置于同一标高,当发射与接收换能器置于不同标高时,其水平测角可取30°~40°。测量点距20~40cm。当发现读数异常时,应加密测量点距,以保证测点间声场可以覆盖而不至漏测。发射与接收换能器应同步升降。各测点发射与接收换能器累计相对高差不应大于2cm,并应随时校正。检测宜由检测管底部开始,发射电压值应固定,并应始终保持不变,放大器增益值也应始终固定不变。调节衰减器的衰减量,使接收信号初至波幅度在荧光屏上为2或3格。由光标确定首波初至,读取声波传播时间及衰减器衰减量,依次测取各测点的声时及波幅并进行记录。一根桩有多根检测管时,应将每2根检测管编为一组,分组进行测试,见图37-22。每组检测管测试完成后,测试点应随机重复抽测10%~20%。其声时相对标准差不应大于5%;波幅相对标准差不应大于10%。并对声时及波幅异常的部位应重复抽测。珠相对标准差可按下式计算:式中σtˊ――声时相对标准差;σAˊ――波幅相对标准差; tˊ――第i个测点声时原始测试值(μs);Aˊ――第i个测点波幅原始测试值(dB);tji--第i个测点第j次抽测声时值(μs);Aji――第i个测点第j次抽测波幅值(dB)。5.检测数据的处理与判定(1)由现场所测的数据应绘制声时-深度曲线及波幅(衰减值)-深度曲线。其声时tc及声速VP应按下列公式计算:tc=t-to-tˊ (37-55)Vp=l/tc (37-56)式中 tc――混凝土中声波传播时间(μs);t――声时原始测试值(μs);t0――声波检测仪发射至接收系统的延迟时间(μs);tˊ――声时修正值(μs);l――两个检测管外壁间的距离(mm);VP-混凝土声速(km/s)。(2)桩身完整性应按下列规定判定:应采用声时平均值μt与声时2倍标准差σt之和作为判定桩身有无缺陷的临界值;并应按下列公式计算:式中 n――测点数; tci――混凝土中第i测点声波传播时间(μs);μt――声时平均值(μs); σt――声时标准差。亦可按声时-深度曲线相邻测点的斜率Ktz及相邻两点声时差值Δt的乘积Ktz·Δt作为缺陷的判据:Ktz=(tci-tci-1)/(Zi- Zi-1) (37-59)△t=tci-tci-1 (37-60)Ktz·Δt=( tci-tci-1)2/( Zi- Zi-1) (37-61)式中 tci――第i测点的声时(μs); tci-1――第i-1测点的声时(μs);Zi――第i测点的深度(m); Zi-1――第i-1测点的深度(m)。Ktz·Δt值能在声时-深度曲线上明显地反映出缺陷的位置及性能,可结合μt+2σt值进行综合判定。波幅(衰减量)比声速对缺陷反应更灵敏,可采用接收信号能量平均值的一半作为判断缺陷临界值。波幅值以衰减器的衰减量q表示。波幅判断的临界值qD有下列关系:qD=μq-6 式中 μq――衰减量平均值(dB);qi――第i测点的衰减量(dB);n――测点数。对超越临界值的测区应进行缺陷分析与判断。桩的完整性宜采用上述判据,并辅以接收波形的视频率做进一步的综合判定。在作出缺陷判定后,如需判定桩身缺陷尺寸及空间分布,宜进一步采用多点发射,不同深度接收的扇形测量法,用多条交会的声线所测取的波速及波幅的异常加以判定。