建筑基樁聲波透射法檢測(cè)技術(shù)方案

建筑基樁聲波透射法檢測(cè)技術(shù)方案1.1一般規(guī)定1.1.1本方法適用于混凝土灌注樁的樁身完整性檢測(cè)，判定樁身缺陷的位置、范圍和程度。對(duì)于樁徑小于0.6m的樁，不宜采用本方法進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)。1.1.2當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，不得采用本方法對(duì)整樁的樁身完整性進(jìn)行評(píng)定：1聲測(cè)管未沿樁身通長(zhǎng)配置；2聲測(cè)管堵塞導(dǎo)致檢測(cè)數(shù)據(jù)不全；3聲測(cè)管埋設(shè)數(shù)量不符合本規(guī)范第1.3.2條的規(guī)定。1.2儀器設(shè)備1.2.1聲波發(fā)射與接收換能器應(yīng)符合下列規(guī)定：1圓柱狀徑向振動(dòng)，沿徑向無(wú)指向性；2外徑小于聲測(cè)管內(nèi)徑，有效工作段長(zhǎng)度不大于150mm；3諧振頻率為30kHz～60kHz；4水密性滿(mǎn)足1MPa水壓不滲水。1.2.2聲波檢測(cè)儀應(yīng)符合下列規(guī)定：1具有實(shí)時(shí)顯示和記錄接收信號(hào)時(shí)程曲線(xiàn)以及頻率測(cè)量或頻譜分析的功能；2最小采樣時(shí)間間隔小于或等于0.5μs，系統(tǒng)頻帶寬度為1kHz～200kHz，聲波幅值測(cè)量相對(duì)誤差小于5%，系統(tǒng)最大動(dòng)態(tài)范圍不小于100dB；3聲波發(fā)射脈沖為階躍或矩形脈沖，電壓幅值為200V～1000V；4具有首波實(shí)時(shí)顯示功能；5具有自動(dòng)記錄聲波發(fā)射與接收換能器位置功能。1.3聲測(cè)管埋設(shè)1.3.1聲測(cè)管埋設(shè)應(yīng)符合下列規(guī)定：1聲測(cè)管內(nèi)徑應(yīng)大于換能器外徑；2聲測(cè)管應(yīng)有足夠的徑向剛度，聲測(cè)管材料的溫度系數(shù)應(yīng)與混凝土接近；3聲測(cè)管應(yīng)下端封閉、上端加蓋、管內(nèi)無(wú)異物；聲測(cè)管連接處應(yīng)光順過(guò)渡，管口高出混凝土頂面100mm以上；4澆灌混凝土前應(yīng)將聲測(cè)管有效固定。1.3.2聲測(cè)管應(yīng)沿鋼筋籠內(nèi)側(cè)呈對(duì)稱(chēng)形狀布置（圖1.3.2），并依次編號(hào)。聲測(cè)管埋設(shè)數(shù)量應(yīng)符合下列規(guī)定：1樁徑小于或等于800mm時(shí)，不少于2根聲測(cè)管；2樁徑大于800mm且小于或等于1600mm時(shí)，不少于3根聲測(cè)管；3樁徑大于1600mm時(shí)，不少于4根聲測(cè)管；4樁徑大于2500mm時(shí)，宜增加預(yù)埋聲測(cè)管數(shù)量。（a）2根管（b）3根管（c）4根管圖1.3.2聲測(cè)管布置示意圖注：檢測(cè)剖面編組（檢測(cè)剖面序號(hào)為j）分別為：2根管時(shí)，AB剖面（j=1）；3根管時(shí)，AB剖面（j=1），BC剖面（j=2），CA剖面（j=3）；4根管時(shí)，AB剖面（j=1），BC剖面（j=2），CD剖面（j=3），DA剖面（j=4），AC剖面（j=5），BD剖面（j=6）。1.4現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)1.4.1現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)開(kāi)始的時(shí)間除應(yīng)符合本規(guī)范第3.2.5條第1款的規(guī)定外，尚應(yīng)進(jìn)行下列準(zhǔn)備工作：1采用率定法確定儀器系統(tǒng)延遲時(shí)間；2計(jì)算聲測(cè)管及耦合水層聲時(shí)修正值；3在樁頂測(cè)量各聲測(cè)管外壁間凈距離；4將各聲測(cè)管內(nèi)注滿(mǎn)清水，檢查聲測(cè)管暢通情況；換能器應(yīng)能在聲測(cè)管全程范圍內(nèi)正常升降。1.4.2現(xiàn)場(chǎng)平測(cè)和斜測(cè)應(yīng)符合下列規(guī)定：1發(fā)射與接收聲波換能器應(yīng)通過(guò)深度標(biāo)志分別置于兩根聲測(cè)管中；2平測(cè)時(shí)，聲波發(fā)射與接收聲波換能器應(yīng)始終保持相同深度（圖1.4.2a）；斜測(cè)時(shí)，聲波發(fā)射與接收換能器應(yīng)始終保持固定高差（圖1.4.2b），且兩個(gè)換能器中點(diǎn)連線(xiàn)的水平夾角不應(yīng)大于30°；3聲波發(fā)射與接收換能器應(yīng)從樁底向上同步提升，聲測(cè)線(xiàn)間距不應(yīng)大于100mm；提升過(guò)程中，應(yīng)校核換能器的深度和校正換能器的高差，并確保測(cè)試波形的穩(wěn)定性，提升速度不宜大于0.5m/s；4應(yīng)實(shí)時(shí)顯示、記錄每條聲測(cè)線(xiàn)的信號(hào)時(shí)程曲線(xiàn)，并讀取首波聲時(shí)、幅值；當(dāng)需要采用信號(hào)主頻值作為異常聲測(cè)線(xiàn)輔助判據(jù)時(shí)，尚應(yīng)讀取信號(hào)的主頻值；保存檢測(cè)數(shù)據(jù)的同時(shí)，應(yīng)保存波列圖信息；5同一檢測(cè)剖面的聲測(cè)線(xiàn)間距、聲波發(fā)射電壓和儀器設(shè)置參數(shù)應(yīng)保持不變。（a）平測(cè)（b）斜測(cè)圖1.4.2平測(cè)、斜測(cè)示意圖1.4.3在樁身質(zhì)量可疑的聲測(cè)線(xiàn)附近，應(yīng)采用增加聲測(cè)線(xiàn)或采用扇形掃測(cè)（圖1.4.3）、交叉斜測(cè)、CT影像技術(shù)等方式，進(jìn)行復(fù)測(cè)和加密測(cè)試，確定缺陷的位置和空間分布范圍，排除因聲測(cè)管耦合不良等非樁身缺陷因素導(dǎo)致的異常聲測(cè)線(xiàn)。采用扇形掃測(cè)時(shí)，兩個(gè)換能器中點(diǎn)連線(xiàn)的水平夾角不應(yīng)大于40°。圖1.4.3扇形掃測(cè)示意圖1.5檢測(cè)數(shù)據(jù)分析與判定1.5.1當(dāng)因聲測(cè)管傾斜導(dǎo)致聲速數(shù)據(jù)有規(guī)律地偏高或偏低變化時(shí)，應(yīng)先對(duì)管距進(jìn)行合理修正，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。當(dāng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)明顯偏離正常值而又無(wú)法進(jìn)行合理修正時(shí)，檢測(cè)數(shù)據(jù)不得作為評(píng)價(jià)樁身完整性的依據(jù)。1.5.2當(dāng)采用平測(cè)時(shí)，各聲測(cè)線(xiàn)的聲時(shí)tci(j)、聲速vi(j)、波幅Api(j)及主頻fi(j)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)分別按下列公式計(jì)算，并繪制聲速-深度（vi(j)-z）曲線(xiàn)和波幅-深度（Api(j)-z）曲線(xiàn)，也可繪制輔助的主頻-深度（fi(j)-z）曲線(xiàn)以及能量-深度曲線(xiàn)。（1.5.2-1）（1.5.2-2）（1.5.2-3）（1.5.2-4）式中：i——j——檢測(cè)tci(j)ti(j)——t′——第i聲測(cè)線(xiàn)的斜測(cè)時(shí)，為聲波發(fā)射和接收換能器各自中點(diǎn)對(duì)應(yīng)的由樁頂面發(fā)射接收聲波換能器的高差計(jì)算得到；vi(j)——第i聲測(cè)線(xiàn)聲速（km/s）；Api(j)——第i聲測(cè)線(xiàn)的首波幅值（dB）；ai(j)——第i聲測(cè)線(xiàn)信號(hào)首波幅值（V）；a0——零分貝信號(hào)幅值（V）；fi(j)——第i聲測(cè)線(xiàn)信號(hào)主頻值（kHz），可經(jīng)信號(hào)頻譜分析得到；Ti(j)——第i聲測(cè)線(xiàn)首波周期（）。1.5.3當(dāng)采用平測(cè)或斜測(cè)時(shí)，第j檢測(cè)剖面的聲速異常判斷概率統(tǒng)計(jì)值應(yīng)按下列方法確定：1將第j檢測(cè)剖面各聲測(cè)線(xiàn)的聲速值vi(j)由大到小依次按下式排序：v1(j)≥v2(j)≥…vk′(j)≥…vi-1(j)≥vi(j)≥vi+1(j)≥…vn-k(j)≥…vn-1(j)≥vn(j)（1.5.3-1）式中：——第i聲測(cè)線(xiàn)聲速，i=1，2，……，n；n——第j檢測(cè)剖面的聲測(cè)線(xiàn)總數(shù)；k——擬去掉的低聲速值的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，k=0，1，2，……；k′——擬去掉的高聲速值的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，k′=0，1，2，……。2對(duì)逐一去掉vi(j)中k個(gè)最小數(shù)值和k′個(gè)最大數(shù)值后的其余數(shù)據(jù)，按下列公式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算：（1.5.3-2）（1.5.3-3）（1.5.3-4）（1.5.3-5）（1.5.3-6）式中：v01(j)——第j剖面的聲速異常小值判斷值；v02(j)——第j剖面的聲速異常大值判斷值；——（n-k-k′）個(gè)數(shù)據(jù)的平均值；Sx(j)——（n-k-k′）個(gè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差；Cv(j)——（n-k-k′）個(gè)數(shù)據(jù)的變異系數(shù)；λ——由表1.5.3查得的與（n-k-k′）相對(duì)應(yīng)的系數(shù)。表1.5.3統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)（n-k-k′）與對(duì)應(yīng)的λ值n－k－k′10111213141516171820λ1.281.331.381.431.471.501.531.561.591.64n－k－k′20222426283032343638λ1.641.691.731.771.801.831.861.891.911.94n－k－k′40424446485052545658λ1.961.982.002.022.042.052.072.092.102.11n－k－k′60626466687072747678λ2.132.142.152.172.182.192.202.212.222.23n－k－k′80828486889092949698λ2.242.252.262.272.282.292.292.302.312.32n－k－k′100105110115120125130135140145λ2.332.342.362.382.392.412.422.432.452.46n－k－k′150160170180190200220240260280λ2.472.502.522.542.562.582.612.642.672.69n－k－k′300320340360380400420440470500λ2.722.742.762.772.792.812.822.842.862.88n－k－k′5506006507007508008509009501000λ2.912.942.962.983.003.023.043.063.083.09n－k－k′1100120013001400150016001700180019002000λ3.123.143.173.193.213.233.243.263.283.293按k=0、k′=0、k=1、k′=1、k=2、k′=2……的順序，將參加統(tǒng)計(jì)的數(shù)列最小數(shù)據(jù)與異常小值判斷值進(jìn)行比較，當(dāng)≤時(shí)剔除最小數(shù)據(jù)；將最大數(shù)據(jù)與異常大值判斷值進(jìn)行比較，當(dāng)≥時(shí)剔除最大數(shù)據(jù)；每次剔除一個(gè)數(shù)據(jù)，對(duì)剩余數(shù)據(jù)構(gòu)成的數(shù)列，重復(fù)式（1.5.3-2）~（1.5.3-5）的計(jì)算步驟，直到下列兩式成立：＞（1.5.3-7）＜（1.5.3-8）4第j檢測(cè)剖面的聲速異常判斷概率統(tǒng)計(jì)值，按下式計(jì)算： （1.5.3-9）式中：v0(j)——第j檢測(cè)剖面的聲速異常判斷概率統(tǒng)計(jì)值。1.5.4受檢樁的聲速異常判斷臨界值，應(yīng)按下列方法確定：1應(yīng)根據(jù)本地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合預(yù)留同條件混凝土試件或鉆芯法獲取的芯樣試件的抗壓強(qiáng)度與聲速對(duì)比試驗(yàn)，分別確定樁身混凝土聲速低限值L和混凝土試件的聲速平均值p；2當(dāng)L＜v0(j)＜vp時(shí)vc(j)=v0(j)（1.5.4）式中：vc(j)——第j檢測(cè)剖面的聲速異常判斷臨界值；v0(j)——第j檢測(cè)剖面的聲速異常判斷概率統(tǒng)計(jì)值。3當(dāng)v0(j)≤L或v0(j)≥vp時(shí)，應(yīng)分析原因；第j檢測(cè)剖面的聲速異常判斷臨界值可按下列情況的聲速異常判斷臨界值綜合確定：1）同一根樁的其他檢測(cè)剖面的聲速異常判斷臨界值；2）與受檢樁屬同一工程、相同樁型且混凝土質(zhì)量較穩(wěn)定的其他樁的聲速異常判斷臨界值。4對(duì)只有單個(gè)檢測(cè)剖面的樁，其聲速異常判斷臨界值等于檢測(cè)剖面聲速異常判斷臨界值；對(duì)具有三個(gè)及三個(gè)以上檢測(cè)剖面的樁，應(yīng)取各個(gè)檢測(cè)剖面聲速異常判斷臨界值的算術(shù)平均值，作為該樁各聲測(cè)線(xiàn)的聲速異常判斷臨界值。1.5.5聲速vi（j）異常應(yīng)按下式判定，滿(mǎn)足式（1.5.5）的聲速值可判定為異常。 （1.5.5）1.5.6波幅異常判斷的臨界值，應(yīng)按下列公式計(jì)算：（1.5.6-1）Ac(j)=Am(j)–6（1.5.6-2）波幅異常應(yīng)按下式判定，滿(mǎn)足式（1.5.6-3）的波幅值可判定為異常。（1.5.6-3）式中：——第j檢測(cè)剖面各聲測(cè)線(xiàn)的波幅平均值（dB）；——第j檢測(cè)剖面第i聲測(cè)線(xiàn)的波幅值；——第j檢測(cè)剖面波幅異常判斷的臨界值；——第j檢測(cè)剖面的聲測(cè)線(xiàn)總數(shù)。1.5.7當(dāng)采用信號(hào)主頻值作為輔助異常聲測(cè)線(xiàn)判據(jù)時(shí)，主頻-深度曲線(xiàn)上主頻值明顯降低的聲測(cè)線(xiàn)可判定為異常。1.5.8當(dāng)采用接收信號(hào)的能量作為輔助異常聲測(cè)線(xiàn)判據(jù)時(shí)，能量-深度曲線(xiàn)上接收信號(hào)能量明顯降低可判定為異常。1.5.9采用斜率法作為輔助異常聲測(cè)線(xiàn)判據(jù)時(shí)，聲時(shí)-深度曲線(xiàn)上相鄰兩點(diǎn)的斜率與聲時(shí)差的乘積PSD值應(yīng)按下式計(jì)算。當(dāng)PSD值在某深度處突變時(shí)，宜結(jié)合波幅變化情況進(jìn)行異常聲測(cè)線(xiàn)判定。（1.5.9）式中：PSD——聲時(shí)-深度曲線(xiàn)上相鄰兩點(diǎn)連線(xiàn)的斜率與聲時(shí)差的乘積（μs2/m）；tci(j)——第j檢測(cè)剖面第i聲測(cè)線(xiàn)的聲時(shí)（μs）；tci-1(j)——第j檢測(cè)剖面第i-1聲測(cè)線(xiàn)的聲時(shí)（μs）；zi——第i聲測(cè)線(xiàn)深度（m）；zi-1——第i-1聲測(cè)線(xiàn)深度（m）。1.5.10樁身缺陷的空間分布范圍，可根據(jù)以下情況判定：1樁身同一深度上各檢測(cè)剖面樁身缺陷的分布；2復(fù)測(cè)和加密測(cè)試的結(jié)果。1.5.11樁身完整性類(lèi)別應(yīng)結(jié)合樁身缺陷處聲測(cè)線(xiàn)的聲學(xué)特征、缺陷的空間分布范圍，按本規(guī)范表3.5.1和表1.5.11所列特征進(jìn)行綜合判定。表1.5.11樁身完整性判定類(lèi)別特征Ⅰ所有聲測(cè)線(xiàn)聲學(xué)參數(shù)無(wú)異常，接收波形正常；存在聲學(xué)參數(shù)輕微異常、波形輕微畸變的異常聲測(cè)線(xiàn)，異常聲測(cè)線(xiàn)在任一檢測(cè)剖面的任一區(qū)段內(nèi)縱向不連續(xù)分布，且在任一深度橫向分布的數(shù)量小于檢測(cè)剖面數(shù)量的一半Ⅱ存在聲學(xué)參數(shù)輕微異常、波形輕微畸變的異常聲測(cè)線(xiàn),異常聲測(cè)線(xiàn)在一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)剖面的一個(gè)或多個(gè)區(qū)段內(nèi)縱向連續(xù)分布，或在一個(gè)或多個(gè)深度橫向分布的數(shù)量大于或等于檢測(cè)剖面數(shù)量的一半；存在聲學(xué)參數(shù)明顯異常、波形明顯畸變的異常聲測(cè)線(xiàn),異常聲測(cè)線(xiàn)在任一檢測(cè)剖面的任一區(qū)段內(nèi)縱向不連續(xù)分布，且在任一深度橫向分布的數(shù)量小于檢測(cè)剖面數(shù)量的一半Ⅲ存在聲學(xué)參數(shù)明顯異常、波形明顯畸變的異常聲測(cè)線(xiàn),異常聲測(cè)線(xiàn)在一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)剖面的一個(gè)或多個(gè)區(qū)段內(nèi)縱向連續(xù)分布，但在任一深