基桩声波透射法检测作业指导书

1 前言

为严格执行低应变检测规范（规程），不断提高基桩低应变检测水平，使相应技术标准的执行更具有可操作性，特按《安全作业管理程序》（JAGS/C－Ⅱ―16―2013）、《现场检测控制程序》（JAGS/C－Ⅱ―17―2013）编制本作业指导书，并作为《质量手册》的一部分，与其一并颁布执行。

本作业指导书则应和相应的技术标准一同执行使用。

2 适用范围

本方法适用于已预埋声测管的混凝土灌注桩桩身完整性检测。

3 技术标准

中华人民共和国行业标准《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2003）。

4 检测目的

检测桩身结构的完整性，判定桩身是否存在缺陷、缺陷的程度及其位置。

5 检测原理

声波是弹性波的一种，若视混凝土介质为弹性体，则声波在混凝土中的传播服从弹性波传播规律，由发射探头发射的声波经水的耦合传到测管，再在桩身混凝土介质中传播后，到接收端的测管，再经水耦合，最后到达接收探头。由于液体或气体没有剪切弹性，只能传播纵波，因此超声波测桩技术采用的是纵波分量。

探头发射的声波会在发射点和接收点之间形成复杂的声场，声波将分别沿不同的路径传播，最终到达接收点，其走时都不尽相同。但在所有的传播路径中总有一条路径，声波走时最短，接收探头接收到该声波时，形成信号波形的初始起跳，一般称为“初至”，当桩身完好时，可认为这条路径就是发射探头和接收探头的直线距离，是已知量；而初至对应的声时扣去声波在测管、水之间的传播时间以及仪器系统延迟时间，可得声波在两测管间混凝土介质中传播的实际声时，并由此可计算出所对应的声速。

当桩身存在断裂、离析等缺陷时，破坏了混凝土介质的连续性，使声波的传播路径复杂化，声波将透过或绕过缺陷传播，其传播路径大于直线距离，引起声时的延长，而由此算出的波速将降低。另外，由于空气和水的声阻抗远小于混凝土的声阻抗，声波在混凝土中传播过程中，遇到蜂窝、空洞或裂缝等缺陷时，在缺陷界面发生反射和散射，声能衰减，因此接收信

号的波幅明显降低，频率明显减小。再者，透过或绕过缺陷传播的脉冲波信号与直达波信号之间存在声程和相位差，叠加后互相干扰，致使接收信号的波形发生畸变。综上所述，当桩身某一段存在缺陷时，接收到的声波信号会出现波速降低、振幅减少、波形畸变、接收信号主频发生变化等特征。

超声波透射法桩基检测就是根据混凝土声学参数测量值的相对变化，分析、判别其缺陷的位置和范围，评定桩基混凝土质量类别。

6 检测仪器

6.1声波发射与接收换能器应符合下列要求：

6.1.1圆柱状径向振动，沿径向无指向性；

6.1.2外径小于声测管内径，有效工作段长度不大于150mm；

6.1.3谐振频率为30～50kHz；

6.1.4水密性满足1MPa水压不渗水。

6.2声波检测仪应符合下列要求：

6.2.1具有实时显示和记录接收信号的时程曲线以及频率测量或频谱分析功能；

6.2.2声时测量精度优于或等于0.5μs，声波幅值测量相对误差小于5%，系统频带宽度为1～200kHz，系统最大动态范围不小于100dB；

6.2.3声波发射脉冲为阶跃或矩形脉冲，电压幅值为200～1000V。

6.3本公司应用于检测仪器为ZBL-U520型非金属超声检测分析仪。

6.4 仪器设备的管理执行《设施和环境条件控制程序》（JAGS/C－Ⅱ―15―2013）。

6.5 检测必须使用经标定的仪器，并且检测（使用）日期必须在标定的有效日期之内。（即仪器三色管理标签为“绿色”标签状态下的仪器。）

7 现场检测

7.1 收集资料

按《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2003）第3章的要求及基桩检测业务联系单表式收集项目资料。

7.2 人员保证

为保证工作质量，检测工作至少应有2人参加，参加人员均应有上岗资格。检测人员检测前应取得内容完整和任务明确的检测任务（委托）单，并对检测任务计划进行设置。

7.3现场检测

7.3.1声测管埋设应按《建筑基桩检测技术规范》GJ106-2003附录H的规定。

7.3.2现场检测前准备工作应符合下列规定：

1）采用标定法确定仪器系统延迟时间。

2）计算声测管及耦合水层声时修正值。

3）在桩顶测量相应声测管外壁间净距离。

4）将各声测管内注满清水，检查声测管畅通情况；换能器应能在全程范围内正常升降。

7.3.3现场检测步骤应符合下列规定：

将发射与接收声波换能器通过深度标志分别置于两根声测管中的测点处。

发射与接收声波换能器应以相同标高或保持固定高差同步升降，测点间距不应大于250mm。

实时显示和记录接收信号的时程曲线，读取声时、首波峰值和周期值，宜同时显示频谱曲线及主频值。

将多根声测管以两根为一个检测剖面进行全组合，分别对所有检测剖面完成检测。

在桩身质量可疑的测点周围，应采用加密测点，或采用斜测扇形扫测进行复测，进一步确定桩身缺陷的位置和范围。

在同一检测剖面的检测过程中，声波发射电压和仪器设置参数应保持不变。

检测人必须认真执行《现场检测控制程序》（JAGS/C －Ⅱ―17―2013）,认真填写“基桩超声波检测现场记录表。

返回公司后，将检测所得的数据拷贝到计算机中备档，另外拷贝一份到光盘（或其他电子载体）。检查原始记录和拷贝的光盘无误后在原始记录上签字，一起交校核人。校核人应对原始记录表和光盘中的内容在全面校核的基础上重点对有否漏、错和不规范之处进行检查（如有，应退还检测人改正），确认无误后在原始记录上签字，以示负责。

*可在“现场检测工作记录”中的记载的其他信息有：桩身的倾斜程度、钢筋在桩顶以上的外露长度、PHC 桩孔内水位高度、浅部土层土性等，均可为实测波形的判断提供帮助。 7.5 环境要求

按程序文件《设施和环境条件控制程序》（JAGS/C-Ⅱ-15—2013）的规定执行并满足《建筑基桩检测技术规程》（JGJ 106-2003）对环境的要求。

8 数据处理及报告编写

8.1 各测点的声时tc 、声速v 、波幅Ap 及主频f 应根据现场检测数据，按下列各式计算，并绘制声速-深度（v-z ）曲线和波幅-深度（Ap-z ）曲线，需要时可绘制辅助的主频-深度（f-z ）曲线：

t t t t i i '--=0c i

i

t l v

c '=

p lg

20a a A i i =

i

i T f 1000=

式中 tci ——第i 测点声时(μs)； ti ——第i 测点声时测量值(μs)； t0 ——仪器系统延迟时间(μs)；

t′——几何因素声时修正值(μs)；

l′——每检测剖面相应两声测管的外壁间净距离（mm ）； vi ——第i 测点声速（km/s ）； Api ——第i 测点波幅值（dB ）； ai ——第i 测点信号首波峰值（V ）； a0——零分贝信号幅值（V ）；

fi —— 第i 测点信号主频值(kHz)，也可由信号频谱的主频求得；