声波透射法检测作业书

声波透射法检测作业书
1．目的
利用超声波在混凝土中传播的声学参数的变化，来分析判断桩身混凝土质量。

2．适用范围
本方法适用于已预埋声测管的混凝土灌注桩的完整性检测，判定缺陷的范围和程度并确定位置。

声波透射法适用于检测桩径大于0.6m混凝土灌注桩的完整性，因为桩径较小时，声波换能器与检测管的声耦合会引起较大的相对测试误差。

2.编制依据
本作业指导书是参照中华人民共和国行业标准JGJ 106-2014《建筑基桩检测技术规程》和《公路工程基桩动测技术规程》JTG/T F81-01-2004编写的。

其目的是规范检测人员以正确的检测方法对基桩进行质量检测，以检测其缺陷及其位置，并判定其完整性类别。

4. 检测仪器设备
4.1 声波透射法采用的是武汉中科智创声波检测系统、跨孔探头。

4.2 仪器设备的计量检定周期为一年。

其技术指标应满足有关规程、规范、规定的要求。

4.3 仪器有严格的使用、检查、维修、标定等记录。

5. 现场作业
混凝土是由多种材料组成的多相非匀质体。

对于正常的混凝土，声波在其中传播的速度是有一定范围的，当传播路径遇到混凝土有缺陷时，如断裂、裂缝、夹泥和密实度差等，声波要绕过缺陷或在传播速度较慢的介质中通过，声波将发生衰减，造成传播时间延长，使声时增大，计算声速降低，波幅减小，波形畸变，利用超声波在混凝土中传播的这些声学参数的变化，来分析判断桩身混凝土质量。

声波透射法检测桩身混凝土质量，是在桩身中预埋2～4根声测管。

将超声波发射、接收探头分别置于2根导管中，进行声波发射和接收，使超声波在桩身混凝土中传播，用超声仪测出超声波的传播时间t、波幅A及频率f等物理量，就可判断桩身结构完整性。

6．检测实施方法
6.1 检测前的准备工作
6.1.1 检测前应具有下列资料：工程地质资料、基础设计资料、施工原始记录（成孔及灌注记录等）和桩位布置图。

6.2.1 预埋检测管的数量及方式
根据《建筑基桩检测技术规程》（JGJ 106-2014）和《公路工程基桩动测技术规程》JTG/T F81-01-2004：桩径小于或等于800mm时，应埋设双管（对称中心轴线平行布置）；桩径0.8m-1.6m应埋设三根管（呈等边三角形布置）；桩径大于1.6m以上的应埋设四根管（呈正方形布置）；
6.2.2 检测管的选择及规格
检测管宜选用钢管或铁管，管内径宜为40～45mm；管的下端应封闭、上端应加盖；检测管的埋设深度应超过所需检范围的20cm或至桩底；管顶端宜高出桩顶面20～30cm。

6.2.3 检测管的安装
检测管可焊接或绑扎在钢筋笼的内侧，检测管之间应相互平行，且垂直。

6.3.1 检测前应做好下列准备：进行现场调查；对所需检测的桩进行检测前处理；检查仪器设备是否正常。

①依照相关规范要求将声测管注满清水、测量声测管内边距等；②架设深度记录滑轮；方法1：将深度记录滑轮固定在三角架上。

方法2：将深度记录滑轮固定在声测管的管口上。

方法1在更换声测剖面时，只需要更换管口导向轮，一般尽量使用该方式。

只有在现场狭小、不利于安放三角架时，才使用方法2。

三角架的放置位置不宜离桩头过近，避免传感器导线与深度记录轮之间形成很大夹角，影响换能器的提升。

在提升换能器过程中，三角架受力容易向测试人员方向倾倒，所以架设三角架时尽量将三角架的一角正对测试人员③安装管口导向轮：如果同一时间只测试一个剖面，只需使用两个管口导向轮，分别安装在正在测试的两个声测管上。

6.4、测试桩长
①第一种方法：将换能器下放到桩底，读取位于管口的传感器导线高度标记，计算桩长；
②第二种方法：在传感器导线无高度标记或标记不准确的情况下，可以使用深度记录轮测试桩长。

但此前应确保深度记录轮的提升精度准确。

测试精度在
0.2％左右，操作方法是：a.将换能器通过深度记录轮、导向轮放置到桩头任一声测管中；b.将超声仪置于自动模式，并进入测试状态，此时测试界面的“换能器位置”显示为0米； c.匀速下放换能器，直至桩底，此时“换能器位置”处显示的值即为测试桩长； d.可多次测量取平均值；
注：也可采用从下往上提升的方法测量。

6.5、超声检测方法
①将换能器放置到桩底，进行动态采样，将收、发换能器调整到同一水平位置。

在认为某段桩身没有缺陷的情况下，可以上下移动某一只换能器，一般来讲，首波声时最小、幅度最大时，两个换能器处于同一水平位置；
②调整好波形后，观察声速是否正常。

确认无误后，按存储键，输入此时的测点位置，作为该剖面的测试起点，同时保存该测点；
③确保首波清晰可见的情况下连续匀速提升换能器（提升速度不要超过1米/秒），提升过程中，若个别点自动判读不准确，但在首波清晰可见的情况下，可暂不予处理，待Windows平台分析处理时再进行人工重新判读；
④随时观察右侧测试曲线，若出现若干点连续的声速或幅度异常（显示为红色），需及时将换能器放回重测，确认该位置声参量是否确实异常，并记录发生异常的剖面名称和高度；
⑤完成所有剖面的测试后，对各剖面测试结果进行初步分析，剔除人为原因、声测管倾斜等因素造成的影响，最后确定是否有可疑区域，及区域的位置；对可疑区域进行加密、斜测或扇形测试；被检测的灌注桩必须按规定埋好检测管，受检混凝土强度至少达到设计强度的70%，且不小于15MPa（JGJ 106-2014）和《公路工程基桩动测技术规程》JTG/T F81-01-2004。

6.5.1 每根桩检测完毕后，存在异常的部位应进行加密或扇形检测，其声时相对标准差不应大于5%，波幅相对标准差不应大于10%，否则应重复检测。

测量的相对标准差可按下式计算：
∑=-
=
n
i m ji
i t
n t
t
t 1
22/ )
(σ
式中 σt —声时相对标准差； σA —波幅相对标准差；
ti —第i 个测点声时原始测试值（μs ）； Ai —第i 个测点波幅原始测试值(dB)； tji —第i 个测点第j 次抽测声时值（μs ）； Aji —第i 个测点第j 次抽测波幅值(dB)。

6.5.2 现场检测前应确定声波检测仪发射至接收系统的延迟时间t0，并应按下式计算声时修正值t’
式中 D —检测管外径（mm ）； d —检测管内径（mm ）； d `—换能器外径（mm ）；
υt —检测管壁厚度方向声速（km/s ）； υw —水的声速（km/s ）； t’ —声时修正值（μs ）。

6.6.1 每根桩检测完毕后，存在异常的部位应进行加密或扇形检测，其声时相对标准差不应大于5%，波幅相对标准差不应大于10%，否则应重复检测。

测量的相对标准差可按下式计算：
式中 σt —声时相对标准差；
w
t
d d d
D t υυ'
'
-+
-=
∑=-=
n
i m
ji i t n
t t t 1
22/)(
σn
A A A n
i m
ji i A 2/)(
21
∑=-=
σn
A A A n
i m
ji i A 2/)(
21
∑=-=
σ
σA—波幅相对标准差；
ti —第i个测点声时原始测试值（μs）；
Ai —第i个测点波幅原始测试值(dB)；
tji —第i个测点第j次抽测声时值（μs）；
Aji —第i个测点第j次抽测波幅值(dB)。

7.常见问题分析
7.1扶正器：测桩过程中，应经常观察扶正器的磨损情况并及时更换，否则会严重影响波形质量，并易出现首波反向；
7.2提升精度：定期对提升系统的提升精度进行校核；
7.3波形不理想的若干种情况分析：
波形不理想对最终测点声参量的判读结果影响很大，甚至导致无法判读。

有可能导致波形形态不理想的原因一般有以下几种：
①扶正器磨损严重，导致换能器与声测管内壁剧烈摩擦，会使波形畸变或反向，应尽快更换新的扶正器；
②接收换能器前置放大部分损坏或使用不带前置放大器的接收换能器，导致波形很弱或者根本不可见，只能看到被放大的噪声信号。

此时若将收、发换能器平行，近距离放置到水桶中，仍能观察到正常波形，只是波形幅度较低，应更换接收换能器或返回厂家进行修理；
③接收传感器导线损伤，导致渗水至传感器本体，此时换能器长时间干燥后，在空气中完好，入水一定深度波形异常，应更换接收换能器或返回厂家进行修理；
④发射换能器损坏，此时无发射信号，只能看到被放大的噪声信号，应更换发射换能器或返回厂家修理；
⑤桩身存在严重缺陷或声测管倾斜导致测管间距变得很大。

此时可反复提升、下放换能器，观察出现此现象的区域是否固定且可重复，若是，则可认为桩身存在问题；
⑥收、发换能器不处于同一水平位置，此时应调整换能器位置，使之位于同一水平位置；
⑦跨距过大，超过了系统测试范围，此时可考虑使用其他大功率信号发射源
或改变测试方法。

8. 检测数据处理与完整性判定
8.1 由现场所测的数据应绘声时（声速）—深度曲线及波幅—深度曲线，其声时tc 及声速υp应按下列公式计算：
tc =t – t0 –t’
υp=I/ tc
式中 tc —混凝土中声波传播时间（μs）；
t —声时原始测试值（μs）；
t0 —声波检测仪器发射至接收系统的延迟时间（μs）；
t’—声时修正值（μs）；
I —两个检测管外壁间的距离（mm）；
υp—混凝土声速（km/s）；
8.2 桩身完整性应按下列规定判定：
8.2.1 声时判据：采用声时平均值μt与声时2倍标准差σt之和作为判定
桩身有无缺陷的临界值t
c0: t
c0
=μ
t
+2σ
t
，其中
式中 n —测点数；
t
ci
—混凝土中第i测点声波传播时间（μs）；
μ
t
—声时平均值（μs）；
σ
t
—声时标准差。

当t
ci ＞t
c0
时，则桩身可能存在缺陷，结合其它判据进行综合判定。

8.2.2 PSD判据：按声时—深度曲线相邻测点的斜率Ktz及相邻两测点声时
差Δt的乘积K
tz ·Δt作为异常的判据。

∑
=
=
n
i
ci
t
n
t
1
/
μ
∑
=
-
=
n
i
t
ci
t
n
t
1
2/
)
(μ
σ
式中 t ci —第i 测点的声时（μs ）； t ci-1 —第i-1测点的声时（μs ） Z i —第i 测点的深度（m ）； Z i-1 —第i-1测点的深度（m ）；
根据K tz ·Δt 值在声时—深度曲线上出现的突变情况，能够准确地确定砼质量变化的位置及范围，结合其它判据可对其性质进行综合判定。

8.2.3 声幅判据：波幅比声速对缺陷反应更灵敏，可采用接收信号能量平均值的一半作为判断缺陷临界值。

波幅平均值μq 与波幅判断的临界值qD 有下列关系： qD =μq -6
式中 μq —波幅平均值（dB ）；
q i —第i 测点的波幅值（dB ）； n —测点数。

对小于临界值的测区应进行缺陷分析与判断。

8.4 桩身完整性判定宜采用上述判据，并辅以接收波形的视频率进一步综合判定。

在作出缺陷判断后，如需判定桩身缺陷尺寸及空间分布，宜进一步采用多点发射，不同深度接收的扇形测量法或斜平行测量法，用多条交汇的声线所测取的波速及波幅的异常加以判定。

1
1----=
i i ci ci tz Z Z t t K 1
--=∆c i c i t t t 1
2
1)(----=
∆•i i ci ci tz Z Z t t t K ∑==n
i i q n
q 1/μ
声波透射法基桩现场检测记录表
见证人：检测人员：日期：。