声波透射法对桥基桩质量检测判别及分析.docVIP

PAGE PAGE 7 声波透射法对桥基桩质量检测的判别及分析 袁 帅 （一公司） 摘要：本文讨论桥梁基桩工程中超声波透射法检测的原理、方法，通过声速、波幅等声学参数分析，判据基桩缺陷位置和完整性。 关键词：超声波透射法 桩基检测 桩的完整性1、概述? ? 超声波（简称声波）透射法测试是弹性波测试方法的一种，其理论基础建立在固体介质中弹性波的传播理论上，以人工激振的方法向混凝土介质发射声波，在一定的空间距离上接收介质物理物性调制的声波，通过观测和分析声波在混凝土介质中的传播速度、振幅、频率等声学参数，对桩基缺陷和完整性进行判别及分析。?2 、测试原理? ?声波在桩体砼中的传播特性反映了砼材料的结构、密度及应力应变关系。根据波动理论，知跨孔对穿测试其弹性波的波速可近似为：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?VP= ? ? ?式中：VP— 纵波波速；E—介质的动态弹性模量；ρ—密度；σ—泊桑比。 声波在桩体砼中的传播参数（声时、声速、波幅、频率等）与混凝土介质的物理力学指标（动弹模、密度、强度等）之间的相联关系就是声波透射法检测的理论依据。当混凝土介质的构成材料、均匀度、养护方法、施工条件等因素基本一致时，声波在桩体传播中运动学特征和动力学特征一致；反之在施工中由于塌孔、离析、夹泥等现象出现，声波在传播中，必将在运动学特征和动力学特征上发生变化。3、 测试方法3.1?检测前的准备 检测前应进行现场调查，多方面收集基桩的技术资料，如工程地质资料、基桩设计图纸和施工方法、施工日志等；为了保证检测结果的可靠性，同时考虑到砼在龄期14天后声波波速等性能参数已经趋于平缓，一般要求砼桩基的龄期大于14天；检测前应冲洗声测管，以保证换能器在全程范围内升降顺畅，同时防止声测管中的浑浊水加大声波衰减和延长时间，给声波检测结果带来误差。 3.2测试装置形式 声波透射测试装置有平测法、斜测法和扇面测法三种，一般采用平测和斜测两种方法。? ? 平测法是将发射和接收两换能器始终保持在同一标高上，进行测试，通过平测可知道缺陷在垂直方向上的区域大小和严重程度，但不能确定缺陷在水平方向上的大概部位。? ? 斜测法是发射和接收两个换能器不在同一标高上，进行测试。在斜测过程中，采用固定的相差高程（即高差同步），且同一剖面进行两次单独的测试。一般来说高程相差越大，越能缩小缺陷在水平方面的范围，但是高程相差越大，测试信号就越弱，各种干扰信号就越强，就越容易形成误判。所以测试时在保证信号较好的情况下，可适当增大两换能器间的高程差。斜测法常作为平测法的补充测试方法，一个测线一般需测两次，即第一次发射换能器比接收换能器标高高，第二次使发射换能器比接收换能器标高低。但高差绝对值保持一致。通过斜测，可以缩小缺陷在水平方向上的范围。? ? 扇形测法即固定某一固定换能器，将另一换能器等间距移动，两换能器高程差不停变换，形成一扇面。该方法比斜测法操作复杂且数据处理较麻烦，只针对可能有较严重缺陷的桩采用这一测试方法。4、 测试数据分析及缺陷判定? 测试数据的分析处理及缺陷判定严格按照《中华人民共和国行业标准基桩低应变动力检测规程（JGJ/T93-95）》的相关规定进行，即根据声时、声幅、PSD等三条曲线来判定缺陷的部位和大小。 4.1桩身混凝土缺陷声速判据 声速是判定砼缺陷的主要参数之一，运用概率统计理论原理确定声速临界值，声速平均值、标准差。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： 式中：νD ——声速临界值（km/s）; ——正常混凝土声速平均值(km/s); σν ——正常混凝土声速标准差； νi ——第i个测点声速值(km/s) n ——测点数。 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。 式中：νi——第i个测点声速值（km/s） νD——声速临界值(km/s) 当检测剖面n个测点的声速普遍低且离散性很小时，宜采用声速低限值判据。声速低限值由同条件混凝土试件做强度和速度对比试验，结合地区经验确定。声速低限值相对应的混凝土强度不宜低于0.9R（R为混凝土设计强度），若试件为钻孔芯样，则不宜低于0.85R。 当