基樁檢測技術(shù)超聲波

相關(guān)標準、規(guī)范超聲法檢測灌注樁的方法涉及的全國性規(guī)程有：建設(shè)部行業(yè)標準《基樁低應(yīng)變動測規(guī)程》（JGJ/T93-95）；中華人民共和國行業(yè)標準《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2003J256-2003）；中國工程標準化委員會協(xié)會標準《超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》（CECS21：2000）?；炷脸暀z測原理超聲波檢測法是根據(jù)超聲波在混凝土中傳播后，其聲學參數(shù)將發(fā)生變化，通過分析這些聲學參數(shù)的變化，探測混凝土內(nèi)部缺陷、裂縫及質(zhì)量情況。常用混凝土超聲探測的聲學參數(shù)有：v（聲速）：波速就是聲波在介質(zhì)中傳播的速度。v Lt式中LL是發(fā)、收換能器間的最短距離。通過實體丈量得到；t——聲波傳播時間（聲時）。聲時由超聲儀測得。振幅A以分貝（db）表示，由超聲儀上讀出，也可憑示波器上的刻度（mm）度量。振幅參數(shù)是探測缺陷和裂縫的重要參數(shù)。收波主頻率（簡稱頻率）f能器發(fā)出的超聲脈沖波是復頻脈沖波，它包含各種頻率成分。超聲脈沖波在混凝土中傳播過程中高頻成分首先衰減，結(jié)果隨著傳播距離的增加，

（1）T超聲波的主頻率不斷下降。接收波主頻率的下降

圖1超聲測試波形LtLtA21~21~2個波的頻率?？梢酝ㄟ^移動游標的辦法測定兩個波谷（峰）t1、tf：2f 1 （2）t t2 1波形：即波的形狀。正常的混凝土，超聲波接收波形是衰減正弦波，其包絡(luò)線大致為半1許多因素影響，在判斷缺陷中只能作為一種輔助參數(shù)。在結(jié)構(gòu)物上布置換能器，讓聲傳播線通過需要檢測的部位，測量聲波通過這些部位后，聲學參數(shù)的大小及其變化情況，據(jù)此判斷混凝土內(nèi)部缺陷及質(zhì)量情況。檢測方法檢測方法分類按照聲波換能器在樁體中不同的布置方式，聲波透射法可分為樁內(nèi)跨孔檢測；樁內(nèi)單孔檢測；（3）.樁外孔透射法。常用的方法是跨孔檢測。跨孔檢測是在樁內(nèi)預埋兩根或兩根以上聲測管把發(fā)射接收換能器分別置于兩聲測管中。與小應(yīng)變相比，這種方法的優(yōu)勢在于不受樁徑、樁長限制，且對缺陷反應(yīng)更為直觀準確。聲測管的埋設(shè)聲測管是預留的聲波換能器的通道，需預先埋設(shè)在灌注樁中。通常，1m21~1.5m31.5m3根。聲測管呈等邊三角形（3根）或正方形（4根）布置彼此相互平行。（2）注樁。聲測管的直徑以能保證徑向換能器能在管中通暢上下提升為度。增加聲測管布置圖增加聲測管布置圖檢測步驟在檢測管中注滿清水，將徑向換能器放入管中，從上至下逐段檢測。檢測間距為20~50cm。每兩根聲測管組成一對檢測面，如 AB、BCCA。測定參數(shù)為聲時和振幅，同時注意觀察波形。在發(fā)現(xiàn)聲學參數(shù)反常的部位應(yīng)縮小測試間距，以10~20cm的間距進行加密測量。同時進行斜交叉測量以確定缺陷的性質(zhì)、范圍和部位，如圖3所示。 a） b） c）圖3灌注樁的斜交叉測量a）局部缺陷；b）層狀缺陷（斷樁）；c）縮頸或聲測管附著泥團測試結(jié)果處理數(shù)據(jù)處理波速vi

lvi t

（3）iliitii處的聲傳播時間，且有tt t （4）i I 00式中t ——超聲儀上的聲時讀數(shù)；It——測試初讀數(shù)，或稱零讀數(shù)。00初讀數(shù)標定在聲測管中使用徑向換能器檢測時，t需專門標定，方法00如下：t（換能器和儀器）產(chǎn)生的零讀數(shù))標定0將二徑向換能器置于水中，相互平行，高度相同，在彼此間相距為llttt1 2 1 2 0可按下式計算：t (ltlt)

（5）1 20 (l

2 1l)t計算00

1 2t t00 0

(d2d1vg

(d1d)vw

（6）式中d——徑向換能器直徑；d1d2v1480m/s；wv5940m/s。g測試初讀數(shù)實際上包括測試系統(tǒng)產(chǎn)生的零讀數(shù)和由聲測管中的水層、聲測管的管壁產(chǎn)生的零讀數(shù)。扣除零讀數(shù)后所得的聲時就是聲測管間混凝210繪制深度～波速、振幅曲線根據(jù)所測結(jié)果繪制出各測試斷面深度～波速、振幅曲線。缺陷判斷用波速參數(shù)判斷在目前的有關(guān)灌注樁檢測規(guī)程中，根據(jù)波速來判斷灌注樁內(nèi)缺陷的方法有兩種：概率法和斜率法。概率法概率法是南京水利科學研究院羅騏先于1965年提出。用于判斷包括灌注樁在內(nèi)的各類混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷，目前載于各類超聲探測缺陷規(guī)程中。新修訂的《超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》（CECS21：2000）中“灌注樁混凝土缺陷檢測”一章中規(guī)定用概率法判斷缺陷。概率法的基本出發(fā)點是概率論。其計算臨界值的公式為：x xKS （7）L1 a在這里，不管測點多少，也不分單點或相鄰點，Ka一律取2。根據(jù)理2判的概率較高。斜率法斜率法是湖南大學吳慧敏于1984年提出。該判斷法的基本出發(fā)點Δt（Δt=ti-ti-1）Δd（Δd=di-di-1），既令：t ttSd

i i1 （8）ddi i1若深度~kPSDK，其定義為：(tt )2Ki i1

（9）ddi

i1K為正。檢測規(guī)程中要求繪制K~d曲線，并按K缺陷區(qū)的邊界。但到底K多大才能定為缺陷，規(guī)范并未給出。創(chuàng)立者曾提出各類缺陷PSD臨界值的計算方法，但需要預先知道或假設(shè)缺陷物質(zhì)（泥砂或其與水泥漿混合物）的波速。PSD值并不大，PSD值容易漏判。利用斜率法判斷樁的缺陷時，由于將聲學參數(shù)（聲時）變?yōu)闆]有單位和物理意義的PSD值作為判斷依據(jù)，PSD聲時的差值，因此可以削弱因聲測管不平行造成的測試誤差對判斷的干擾。用振幅參數(shù)判斷《超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》（CECS21：2000）中要求把振幅測值也按聲速值一樣進行概率法的臨界值計算。《基樁低應(yīng)變動測規(guī)程》（JGJ/T93-95）中則提出一個振幅臨界值A(chǔ)D的計算式：DA A6(db) （10）D式中A——各測點振幅平均值。以各測點振幅平均值（分貝，db）6db波的振幅以高度計，則相當于以各測點振幅高度平均值的一半作為有無缺陷的臨界值。以各測點振幅高度平均值的一半作為有無缺陷的臨界值似乎缺乏理論誤判的可能。最低極值法最低極值法是北京的徐攸在提出。該方法克服了以上兩種方法的弊求的混凝土強度等級，提出最低聲速（也可用波幅）行對比實驗確定，在沒有資料時可參照下表數(shù)值：混凝土最低聲速參考表強度等級強度等級聲速（m/s）C20C25C30C353400380042004600判斷步驟：判斷的步驟為：PSD缺陷的部位。偏低的測區(qū)定為有缺陷部位。根據(jù)細測和斜測資料，確定缺陷的范圍和大小。的性質(zhì)。特別提示：判斷時，要注意各個測試面間的相互關(guān)系和驗證。例3個測試面（3測管時）6個測試面（4根聲測管時）在聲測管上的泥團會同時使二個測試面測值低下，但并不是整個斷面的缺陷。注意事項聲測管接頭的影響影響結(jié)果：振幅驟減，聲時增大。影響結(jié)果：振幅驟減，聲時增大。特點：（1）只有一個測點；（2）影響二個測試面；（3）頭扶正器可探測到。斜測的重要性聲測管處常掛泥團，通過斜測可避免誤判為成層狀缺陷。二項指標判斷灌注樁檢測中測量二項聲學參數(shù)：聲速和振幅。應(yīng)充分利