灌注樁超声波检测.docVIP

混凝土灌注桩超声检测的原理与方法 混凝土灌注桩超声检测法是在桩内预埋若干根平行于桩的纵轴的声测管道，将超声探头通过声测管直接伸人桩身混凝土内部进行逐点，逐段探测。其基本原理与上部结构构件的超声探伤原理相同，即根据超声脉冲穿越被测混凝土时传播时间、传播速度及能量的变化反映缺的存在，并估算混凝土的抗压强度和质量均匀性。但由于桩的混凝土灌注条件与上部结构的成型条件完全不同，尤其是水下灌注时差异更大，混凝土的配合比、灌注后的离析程度、声测管的平行度等许多因素，都会严重影对缺陷的判断和对强度及均匀性的推算，因此，灌注桩超声检测必须有一套适合其特点的方法和判据，而不能完全延用上部结构检测的现有方法。 灌柱桩的超声检测法检测方式双孔检测在桩内预埋两根以上的管道，把发射探头和接收探头分别置于两根管道中(如图3所示)，检测时超声脉冲穿过两管道之间的混凝土这种检测方式的实际有效范围，即为超声脉冲人发射探头到接收探头所穿过的范围。随着两探头沿桩的纵轴方向同步升降，使超声脉冲扫过桩的整个纵剖面，从而可得到各项声参数沿桩的纵剖面的变化数据。由于实测时是沿纵剖面逐点移动换能器、逐点测读各项声参数，测点间距一般采用20~40cm，若遇到缺陷可疑区，应加密测点。为了避免水平断缝被漏测，可采用斜测方法，即两探头之间有一定高差，其水平测角可取30o~40o；若采用自动提拉设备，测点距离可视提拉速度及数据采集速度而定。 双孔测量时，根据两探头相对高程的变化，可分为平测、斜测扇形扫测等方式，如图3所示，在检测时视实际需要灵活运用。 图3 双孔检测方式 a)双孔平测；b)双孔斜测；c)扇形扫测 1声测管；2超声检测仪；3发射探头；小接收探头 判断缺陷的基本物理参量 1、声时或声速。即超声脉冲穿过混凝土所需的时间。如果两声测管基本平行，则当混凝土质量均匀、没有内部缺陷时，在各横截面所测得的声时值基本相同；但当存在缺陷时，由于缺陷区的泥、水、空气等内含物的声速远小于完好混凝土的声速，所以穿越时间明显增大，而且当缺陷中物质的声阻抗与混凝土的声阻抗不同时，界面透过率很小，根据惠更斯原理，声波将绕过缺陷继续传播，波线呈折线状。由于绕行声程比直达声程长，因此，声时值也相应增大。可见，声时值是缺陷的重要判断参数。 声时值可用仪器精确测量，通常以微秒()计。为了使声时值沿桩的纵剖面的变化状况形象直观，在检测中常把检测结果绘成“声时—深度”曲线。 超声脉冲传播单位声程所需要的声时即为声速。因此，也可将声时值变换成声速值作为判断的依据。 2接收信号的幅值。它是超声脉冲穿过混凝土后的衰减程度的指标之一。接收波幅值越低，混凝土对超声脉冲的衰减就越大。根据混凝土中超声波衰减的原因可知，当混凝土中存在低强度区、离析区以及存在夹泥、蜂窝等缺陷时，将产生吸收衰减和散射衰减，使接收波波幅明显下降，从而在缺陷背后形成一个声阴影。幅值可直接在接收波上观察测量，也可用仪器中的衰减器测量，测量时通常以首波(即接收信号的前面半个或一个周期)的波幅为准，后继的波往往受其他叠加波的干扰，影响测量结果。幅值的测量受换能器与试体耦合条件的严重影响，在灌注桩检测中，换能器在声测管中通过水进行耦合，一般比较稳定，但要注意使探头在管中处于居中位置，为此应在探头上安装定位器。 幅值或衰减与混凝土质量紧密相关，它对缺陷区的反应比声时值更为敏感，所以它也是缺陷判断的重要参数之一，是采用声阴影法进行缺陷区细测定位的基本依据。 3接收频率。超声脉冲是复频波，具有多种频率成分。当它们穿过混凝土后，各频率成分的衰减程度不同，高频部分比低频部分衰减严重，因而导致接收信号的主频率向低频端漂移。 其漂移的多少取决于衰减因素的严重程度。所以，接收频率实质上是衰减值的一个表征量，当遇到缺陷时，由于衰减严重，使接收频率降低。 接收频率的测量一般以首波第一个周期为准，可直接在接收波的示波图形上作简易测量。近年来，为了更准确地测量频率的变化规律，已采用频谱分析的方法。它获得的频谱所包含的信息比采用简易方法时接收波首波频率所带的信息更为丰富，更为准确。在频域图上可准确地找到主频值，以及对应主频的幅值，若有发射信号的频谱资料，则可准确给出主频向低频端的漂移值。运用频谱分析时还应注意采样速率及截取长度等对频谱分析结果的影响，以便使各测点间分析结果具有可比性。 4接收波波形。由于超声脉冲在缺陷界面的反射和折射，形成波线不同的波束，这些波束由于传播路径不同，或由于界面上产生波型转换而形成横波等原因，使得到达接收换能器的时间不同，因而使接收波成为许多同相位或不同相位波束的叠加波，导致波形畸变。实践证明，当超声脉冲在传播过程中遇到缺陷，其接收波形往往产生畸变。所以，波形畸变可作为判断缺陷的参考依据。必须指出，波形畸变的原