预埋管桩超声波检测.pdf

预埋管桩的超声波检测 高亚成 吕民康 罗增益 （河海大学土木工程学院） 摘要：大直径深长桩的质量检测一直是困扰工程界的一个难题，本文主要提出和探讨了预埋管超声波法对大直径深长桩质量检测 的方法与技术及可靠程度。工程实践中证实采用预埋管超声波法对大直径深长桩检测，其观测准确度高，结果直观可靠，可以较详细 查明桩内部缺陷的性质、深度位置、范围大小及严重程度，对控制大直径深长桩桩体质量提供了一种有效的检测方法。 关键词： 超声波 波速 波幅 质量检测 一、前言 随着国家基础建设快速发展，众多的高楼、桥梁等基础工程采用大直径钻孔灌注桩的地基基础形式。此类桩由于是 在水下钻孔和灌注混凝土，在施工过程中常遇到工程地质问题如地下水渗流、流砂层、淤泥层，引起塌孔和缩孔等客观 因素的影响，以及混凝土灌注过程中出现停顿，拨管过快或导管拔空等原因，使桩容易产生离析、夹泥、断桩、缩径、 疏松不密实等桩身缺陷。为了确保工程桩的施工质量，目前常采用低应变反射波动测法，由于低应变反射波动测对深部 缺陷反映不灵敏的局限性，当桩直径过大或桩径比（L ／D ）＞30 时，往往最有效的方法就是采用预埋管超声波法来检测 桩身质量。 由于预埋管超声波检测具有仪器轻便、抗干扰能力强、观测准确度高、结果直观可靠，还可以在桩身中上下移动测 试，详细查明桩内部缺陷与性质、深度位置、范围大小、严重程度等优点，因此超声波法检测大直径深长桩应该是最切 实可行的方法。 二、超声波检测方法原理及技术 超声探测技术是利用频率很高的超声波（10－50kHz ）作为信息的载体，来对混凝土构件进行探测的方法。因采用 的频率高，波长短，故该方法的分辨率高，对缺陷的反应灵敏。当混凝土的组成材料、工艺条件、均质性以及测试距离 都一定时，超声波在其中传播的速度，首波的幅度和接收信号的频率等声学参数的测量值应该基本一致。如果混凝土中 局部存在离析、夹泥、断裂、空洞和不密实现象等缺陷时，则在缺陷处声阻抗率减小，波传播速度减低，还会产生波的 反射和绕射，与正常混凝土相比较，就出现声时偏长，波幅和频率降低等异常现象。根据此类异常的大小、形态，结合 工程地质条件就能判断混凝土中缺陷的性质、位置、范围大小及严重程度。 超声波测试原理实质上是将电能→机械能，再由机械能→电能的一种能量转换过程。具体说是由一声源信号发生器 （发射系统），由压电材料制成的发射换能器发射一电脉冲，激励晶片振动，发射出超声波在混凝土中传播，后经接收换 能器接收，把声能转换成微弱的电信号送至接收系统，经信号放大后在屏幕上显示出波形图，从图中读出首波幅值（用 1 “dB ”表示），声波传播的初至时间（t ），由已知的探测距离（L ），便可计算出超声波在混凝土中传播的纵波速度（Vp ）。 Vp ＝L ／t 。 根据混凝土中声速、波幅的变化情况，以及工程中桩砼试块声速强度的实验关系（Vp －Rc ）回归公式，即可对桩身 混凝土的均质性及强度作出分析评价，发现局部低速异常就可以作为缺陷存在的标志。 桩身质量分析：它包括桩身完整性和缺陷的分析及桩身混凝土强度的分析。为确定一个桩有无缺陷异常存在，采用 了： ①波速判据分析，即以波速的小概率Vp －2S （ 编者注：该式以及下面的 计算式，是按《基桩低应变动力检测 V SV 规程》JGJ/T 93-95 “声波透射法”中的临界值计算方法）。作为判断有无缺陷异常的临界值，其中： n 平均波速 V V np ∑ pi / i 1 n S V V ( n − )