基桩声波透射法作业指导书(精)

作 业 指 导 书

基桩声波透射法试验

控 制 状 态：受控□ 非受控□ 

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2008-08-01发布 2008-08-01实施 

超声波法

一、适用范围

1本方法适用于直径不小于800mm的混凝土灌注桩的完整性检测，它包括跨孔透射法和单孔折射法。

二、检测仪器与设备

2.1检测仪系统应包括信号放大器、数据采集及处理存储器、径向振动换能器等。

2.2检测仪应具有一发双收功能。

2.3声波发射应采用高压阶跃脉冲或矩形脉冲，其电压最大值不应小于1000V，且分档可调。

2.4接收放大与数据采集器应符合下列规定：

2.4.1接收放大器的频带宽度为5～200kHz,增益不应小于100dB，放大器的噪声有效值不大于2μV；波幅测量范围不小于80dB，测量误差小于1 dB。

2.4.2计时显示范围应大于2000μs，精度优于0.5μs，计时误差不应大于2%。

2.4.3采集器模-数转换精度不应低于8bit，采集频率不应小于10MHz,最大采样长度不应小于32kB。

2.5径向振动换能器应符合下列规定：

2.5.1径向水平面无指向性。

2.5.2谐振频率宜大于25kHz。

2.5.3在1MPa水压下能正常工作。

2.5.4收、发换能器的导线均应有长度标注，其标注允许偏差不应大于10mm。

2.5.5接收换能器宜带有前置放大器，频带宽度宜为5-60kHz。

2.5.6单孔检测采用一发双收一体型换能器，其发射换能器至接收换能器的最近距离不应小于30cm，两接收换能器的间距宜为20cm。

三、现场检测技术

3.1声测管埋设应符合下列规定：

3.1.1当桩径不大于1500mm时，应埋设3根管；当桩径大于1500mm时，应埋设4根管。

3.1.2声测管宜采用金属管，其内径应比换能器外径大15mm，管的连接宜采用螺纹连接，且不漏水。

3.1.3声测管应牢固焊接或绑扎在钢筋笼的内侧，且互相平行、定位准确，并埋设至桩底，管口宜高出桩顶面300mm以上。

3.1.4声测管管底应封闭，管口应加盖。

3.1.5声测管的布置以路线前进方向的顶点为起始点，按顺时针旋转方向进行编号和分组，每两根编为一组。

3.2检测前的准备应符合下列规定：

3.2.1被检桩的混凝土龄期应大于14d。

3.2.2声测管内应灌满清水，且保证畅通。

3.2.3标定超声波检测仪发射至接收的系统延迟时间t0。

3.2.4准确量测声测管的内、外径和两相邻声测管外壁间的距离，量测精度为±1mm。

3.2.5取芯孔的垂直度误差不应大于0.5%，检测前应进行孔内清洗。

3.3检测方法应符合下列要求：

3.3.1测点间距不宜大于250mm。发射与接收换能器应以相同标高同步升降，其累计相对高差不应大于20mm，并随时校正。

3.3.2在对同一根桩的检测过程中，声波发射电压应保持不变。

3.3.3在对声时值和波幅值出现异常的部位，应采用水平加密、等差同步或扇形扫射等方法进行细测，结合波形分析确定桩身混凝土缺陷的位置及其严重程度。

四、检测数据分析与判定

4.1声时修正值可按下式计算：

t’=(D-d/vt+(d-d’/vw

式中t’—声时修正值（μs），（t为声波在混凝土中的传播时间，简称声时）；

D—声测管外径（mm）；

d—声测管内径（mm）；

d’—换能器外径（mm）；

vt—声测管壁厚度方向声速值（km/s）；

vw—水的声速值（km/s）。

4.2声时、声速和声速平均值应按下列公式计算，并绘制声速-深度曲线、波幅-深度曲线。

t=ti-t0-t’

vi=l/t

vm=

式中 t—声时值（μs）；

ti—超声波第i测点声时值（μs）；

t0—声波检测系统延迟时间（μs）；

t’—声时修正值（μs）；

vi—第i个测点声速值（km/s）；

l—两根检测管外壁间的距离（mm）；

vm—混凝土声速平均值（km/s）；

n—测点数。

4.3单孔折射法的声时、声速值应按下列公式计算：

Δt=t2-t1

vi=h/Δt

式中Δt—两个连接换能器间的声时差（μs）；

t1—近道接收换能器声时（μs）；

t2—远道接收换能器声时（μs）；

vi—第i个测点声速值（km/s）；

h—两个换能器间的距离（mm）。

4.4桩身混凝土缺陷应根据下列方法综合判定：

4.4.1声速判据

当实测混凝土声速值低于声速临界值时应将其作为可疑缺陷区。

vi＜vD

式中vi--第i个测点声速值（km/s）；

vD—声速临界值（km/s）。

声速临界值采用正常混凝土声速平均值与2倍声速标准差之差，即：

vD =-2σv

=

σv=

式中--正常混凝土声速平均值（km/s）；

σv—正常混凝土声速标准差；

vi--第i个测点声速值（km/s）；

n—测点数。

当检测剖面n个测点的声速值普遍偏低且离散性很小时，宜采用声速低限值判据。即实测混凝土声速值低于声速低限值时，可直接判定为异常。

vi＜vL

式中vi--第i个测点声速值（km/s）；

vL—声速低限值（km/s）。

声速低限值应由预留同条件混凝土试件的抗压强度与声速对比试验结果，结合本地区实际经验确定。

4.4.2波幅判据

用波幅平均值减6dB作为波幅临界值，当实测波幅低于波幅临界值时，应将其作为可疑缺陷区。

AD=AM-6

Am=

式中AD—波幅临界值（dB）；

Am—波幅平均值（dB）；

Ai—第i个测点相对波幅值（dB）；

n—测点数。

4.4.3PSD判据

采用斜率法作为辅助异常判据，当PSD值在某测点附近变化明显时，应将其作为可疑缺陷区。

PSD=(ti-ti-1^2/(zi-zi-1

式中ti—第i个测点声时值（μs）；

ti-1—第i-1个测点声时值（μs）；

zi—第i个测点深度（m）；

zi-1—第i-1个测点深度（m）。

4.5对于混凝土声速和波幅值出现异常并判为可疑缺陷区的部位，应按本规程6.3.3条第3款的要求，确定桩身混凝土缺陷的位置及影响程度。

4.6对支承桩或嵌岩桩，宜同时采用低应变反射波法检测桩段的支承情况。

4.7桩身完整性类别判定：

1 Ⅰ类桩：各声测剖面每个测点的声速、波幅均大于临界值，波形正常。

2 Ⅱ类桩：某一声测剖面个别测点的声速、波幅略小于临界值，但波形基本正常。

3 Ⅲ类桩：某一声测剖面连续多个测点或某一深度桩截面处的声速、波幅值小于临界值，PSD值变大，波形畸变。

4 Ⅳ类桩：某一声测剖面连续多个测点或某一深度桩截面处的声速、波幅值明显小于临界值，PSD值突变，波形严重畸变。

4.8检测报告应符合本规程附录A的规定。并应包括每根被检桩各剖面的声速-深度、波幅-深度曲线及各自的临界值，声速、波幅的平均值，桩身缺陷位置及程度的分析说明。