超声波透射法在检测大直径灌注桩中应用

( School of C iv il Engineerin g of L anzhou U niv . of T ech . L anzhou 730050 , Ch in a) A bstract : T h is paper in troduced th e basic princip le and in spection m eth od of u ltrason ic transm ission testin g the quality and integ rality o f p ile w ith large diam eter, T hrough eng in eering exa m p les, som e char acters o f u ltrason ic param eters of piles w ith de fects are g iv en T he detected resu lts show that th e m eth od can ju dge several defects of a long p ile U sin g the ultrason ic transm ission m ethod to test the quality o f concretes w ill be m ore reliab le . K ey w ords: ultrasonic transm ission m eth od ; large -dia m eter bored cast in -place ; acoustics param eter
1
为粘滞系数。
上式表 明, 桩 身工 程 质 量与 超 声 波 声 参 量有 联 系。 根据这些声参量的不同变化, 来判定桩的完整性。 2 检测方法 超声波透射法检测桩基 完整性 时, 整 个过 程由超 声波信号 的发射、 传播、 接收 和实 测波 形的 分析 处理 组成。 用 于基 桩完 整性检 测的 方法 是双 孔法, 声 测管 的埋设数量应符合以下要求。
5 结语 ( 1) 超声波透射检测法对 大直径超 长桩的 检测
[ 1] 社 , 1988. [ 2] 阎光辉 , 等
参考文献
吴慧敏 结构混凝土现场检测技术 [ M ] . 湖南 : 湖南大学出版 钻孔灌注桩 超声波检 测方法与 缺陷判断 [ J] . 河
准确度高, 速度快, 检 测结果直 观, 能反 映桩 身缺陷 的 确切位置、 严重程度 等。是在重 要工程 中值 得广泛 应 用的检测方法。 ( 2) 超声 波检 测中 若发 现特 殊情 况, 可 根据 各 种 曲线 的规 律, 结 合地质 资料、 施工 状况 用一 些辅 助 检测方 法, 来 综 合 判 断 异 常 情 况, 使 判 断 结 论 更 符 合实际。
/Vm,
Am =
声速判据 V 0 = Vm - 2 v,
波幅判据 A = A m - 6
2
( ti - ti- 1 ) PSD 判据: PSD = z i - zi- 1
( 4)
3 2 桩身完整性判定标准 (表 2)
表 2
桩类
桩身完 整性制定标准
判定标准 桩基各声测剖面测点声速、 波幅均超过临界值 , 波形正常。 某一检测剖面个别测点的声速、 波幅轻微 小于临界 值 , 波 形基本正常。 某一检测剖面连续 多个测 点的声 速、 波幅 值很 显然小 于 临界值 , PSD 值变大 , 波形畸变。 某一检测剖面连续有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 值变化很大 , 波形严重畸变。
大速度较大, 声时 最大 增加 到 838 m s , 超 临界 值 79 9 % , 声速值仅为 1729 m / s , 较临界值低 60 3% , PSD 值 变化较大, 波 形畸 变, 而其 他部 位 声测 剖 面正 常。经 钻孔证明 72500~ 74000mm 处桩底沉渣 (图 3 )。 4 2 4 断桩实例 同一工地 44#墩的 6# 桩, 桩 的直径 为 2600mm, 桩 的长度为 72200m, 在检 测过程 中发现, 四个 剖面 在距 离桩的顶部 6500~ 6750mm 处声 参量 异常, 声时 - 深 度、 声幅 - 深 度 曲 线 显 示。 四 个 剖 面 都 在 6500 ~ 6750mm 处声速降 低, 最 低 仅有 150m / s 左右, 平 均声 速仅有 3382m / s , 且四个剖面在 6500 ~ 6750mm 处的波 幅明显降 低, 有个 别 检 测 点甚 至 无 法 检 测 到 声波 信 号, 波形严重畸 变。这 就说 明在 6500 ~ 6750mm 处有 一层状缺陷, 属于断桩, 该桩完整性为 类 ( 图 4) 。
测量 A m 的平均值, 分别由以下各式计算: Vm = V i /n, Cv =
v v
ຫໍສະໝຸດ Baidu
=
Vi - nVm n- 1 A i /n
2
2
( 3)
风化岩核。 45# 主墩 上部 海 积层 主要 为 含砂 淤 泥、 细 砂、 淤泥质粘土、 亚粘土, 海 积层底 标高一 般分 布于 42000~ - 49000mm 左 右, 基 岩 风 化 层 厚 度 较 厚, 约 25000m 左 右, 基 岩 面 标 高 主 要 分 布 在 - 67000 ~ 71000mm 之间, 岩 性为凝 灰熔 岩, 局部 夹有 近 10000m 的风化岩核。 49#墩上部海积层主要为含砂淤泥、 淤泥 质 粘 土、 含 淤 泥 砂, 海 积 层 底 标 高 一 般 分 布 于 41000mm 左右, 基 岩风化 层厚 度约 10000mm 左 右, 基 岩面标 高主 要 分布 在 - 59000 ~ - 60000mm 之 间, 岩 性为凝灰熔岩。 4 2 实例分析 4 2 1 完整桩实例 某工地 45#墩 的 13#桩, 混凝土 设计 强度为 C20、 桩的直径为 2500mm、 桩的 长度 为 69800mm, 4 根 检测 管按规范规 定的 四 边形 分布。 使用 北京 智 博联 科技 有限公司的 ZBL- U 520 非金属超声检测仪, 采用一发 双收平测的方式, 两个 测点 之间的 间距 为 250 mm, 从 桩的底部到桩的顶部 逐点检测。 绘制的 声时 - 深度、 声幅 - 深度曲线显示, 该 桩的 4 个测面 的声 时、 声幅、 声速曲线波动比较小、 声 幅比较 均匀。桩 的声 速平均 值为 4378m / s, 该桩完整性为 类 ( 见图 1) 。
表 1 声测管的埋设 指标
检测桩的设计桩径管 /mm D 800 < D 800 2000 根管 2 3 4
, 但检 测大直 径长 桩仍具 有
相当大的困难。声波 透射检测 法仪 器轻并 且方便、 抗 干扰能力比较强、 结 果可靠 等诸多 优点。文 中结合 某 跨海大桥工程实例 来说明对 于大直 径超长 桩, 采用 超 声波透射 法来 检 测桩 身混 凝土 质 量更 为有 效。现 将 这些结论整理成文, 供工程界同仁参考。 1 桩基混凝土质量与超声波声参量之间关系 超声波投射法的声参量与混凝土的物理指标之间的 关联性就是超声波检测的理论依据。其声波传播的特性 反映了混凝土材料的结构、 密度的关系 。超声波在混 凝土中主要以纵波形式传播。纵波波速为: Vp = [E ( 1) / (1) ( 1- 2 ) ] ( 1) 式中, E 为介质的动弹模; 为密度;
近年来, 随着高 速公路、 铁 路的 大发展, 大直径 桩 的应用越来越广泛。 在桩基施 工过 程中, 由 于地质 条 件等因素的 影 响, 容 易产 生 离析、 夹层、 断 桩等 缺 陷, 这就降低其耐用性, 若 不检测 将会给工 程质 量留下 隐 患。基桩检测手段较 多
[ 1]
式中, 为固 体介质 的密度; A 为 波幅; W 为频率; C v 为定容比热容; Cp 为定压比热容。 v为波速; 为吸收 系数; I0 为波的初始强度;
- ax [ 2]
D > 2000
为泊松比 。 声波仪器的组成: 计算机、 采集 仪、 声波发 射换能 器和声波接收换能器。 3 3 1 数据分析
[ 3]
声波在混凝土中传播时, 波的吸收计算公式为: I = I0 e , = w 3 2 v
2
I0 = 4 3
1
1 2 2 Aw v 2 1 1 Cv Cp
南交通科技 , 2000 , 20 ( 6) : 3 - 9 . [ 3] JTG /T F81- 01 - 2004 , 公路工程基桩动测技术规程 [ S] . [收稿日期 ] [作者简介 ]
2010- 01- 10 米海珍 ( 1956- ) , 男 , 甘肃庆阳人 , 博士 , 教授 , 从 事岩土工程的教学研究工作。
APPLICATION RESEARCH OF ULTRASON IC TRAN S M ISSION M ETHOD TO DETECTING INTEGR ITY OF LARGE-D IAM ETER BORED CAST-IN-PLACE P ILES M I H ai zhen, HAN W ei dong, YANG Ze -ping
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技
术
2011 年第 6期 ( 总第 156 期 )
超声波透射法在检测大直径灌注桩中应用
米海珍, 韩卫东 , 杨泽平
兰州 730050 ) ( 兰州理工大学土木工程学院 ,
摘
要
文中主要介绍了超声波透射法检测大直径桩的原理 、 检测方法。笔者 通过现场 工程检测实 例 , 给
出了桩存在缺陷时声参量的特征 。通过检 测结果表明 : 声波透射 法能够准确 地判别长 桩的缺陷 , 采用超 声波透射 法来检测桩身混凝土质 量更为可靠。 关键词 超声波透射法 ; 大直径灌注桩 ; 声学参数 TU 473 14 文献标识码 B 文章编号 1001- 6864( 2011) 06- 0106- 03 中图分类号
4 工程实例分析 4 1 地质资料 某大桥主 桥 44# 主墩 上 部 海积 层 主 要为 含 砂 淤 泥、 细砂、 粘土、 亚 粘土, 海积 层 底标 高一 般 分布 于 -
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2011 年第 6期 ( 总第 156 期 )
4 2 2 夹层桩实例 同一工地 49#墩 19#桩, 桩的直径为 2600mm, 桩长 75000mm, 在检测过程中发现, 四个剖 面中有三个 剖面 在距 离 桩的 顶 部 57000 ~ 57500mm 处 声 参量 有 些 异 常, 经对 57000~ 57500mm 处加密检测, 该处两侧 面声 时变 大, 声 速变 小, 声 幅衰 减很 大, 按 声时 - 深度、 声 幅 - 深度曲线 显示, 该 处声 时增 大 到 304 m s , 超过 临 界值 69 8 % , 声速值 为 3849 m / s , 较 临界值 低了 8 1 % , 幅值适当有些降低, 经 取芯证明, 57000 ~ 57500mm 处含有泥团, 该桩完整性为 4 2 3 低强度桩实例 同一工地 45#墩的 11# 桩, 桩 的直 径为 2700m, 桩 的长 度 74000mm, 按 声时 - 深度、 声幅 - 深 度 曲线 显 示, 四 个剖面 在距 离桩顶 处 72500 ~ 74000mm 处声 参 量异常, 该桩 4 根 测管 在 72500 ~ 74000mm 处 声时 增 类 (见图 2 )。
( 2)
+ x
检测数据分析参量 检测数据分析参量主要有声速测量的 平均值 Vm,
米海珍等 : 超声波透射法在检测大直径灌注桩中应用
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声速测量的标准差
v
, 声速测 量的变异系数 C v, 波幅
50000~ - 52000mm 左 右, 基 岩风 化层 厚 度约 9000 ~ 17000mm, 岩 面 起 伏 大, 基 岩 面 标 高 主 要 分 布 在 59000~ - 70000mm 之间, 岩 性为凝 灰熔岩, 局 部夹有