樁基檢測技術(shù)總結(jié)

1、樁基檢測技術(shù)總結(jié)一、低應(yīng)變檢測分析判定1、鉆孔灌注樁常見質(zhì)量通病 泥漿護(hù)壁的鉆孔灌注樁，樁底沉渣過厚； 水下澆注混凝土?xí)r，施工不當(dāng)如導(dǎo)管下口離開混凝土面、混凝土澆注不連續(xù)時(shí)，樁身會(huì)出現(xiàn)斷樁的現(xiàn)象，而混凝土攪拌不均、水灰比過大或?qū)Ч苈┧畷?huì)產(chǎn)生混凝土離析； 當(dāng)泥漿相對配置不當(dāng)、地層松散或呈流塑狀，或遇承壓水層時(shí)，導(dǎo)致孔壁不能直立而出現(xiàn)踏孔時(shí)，樁身就會(huì)不同程度的出現(xiàn)擴(kuò)徑、縮頸或斷樁的現(xiàn)象。2、檢測目的檢測樁身缺陷及其位置，判定樁身完整性類別。3、樁身完整性反映樁身截面尺寸相對變化、樁身材料密實(shí)性和連續(xù)性的綜合指標(biāo)。4、檢測方法彈性波反射法。5、檢測范圍規(guī)則截面混凝土樁且樁徑應(yīng)小于2.0m；樁長一般不

2、大于40m6、測試原理 一般嵌入地層的基樁具有較大的長徑比，可近似看作一維彈性桿件，當(dāng)在樁頭施加一機(jī)械脈沖力F(t) 時(shí)，樁頂在發(fā)生阻尼振動(dòng)的同時(shí)，將產(chǎn)生一彈性波，并沿樁身向下傳播。當(dāng)波傳至樁底或樁身某一缺陷時(shí)，由于這些部位均存在明顯的波阻抗差異(形成波阻抗界面)，因此在這些波阻抗界面上除一部分彈性波以透射波的形式往下傳播和被介質(zhì)吸收外，另一部分能量以反射波的形式往上傳播。而反射波的走時(shí)和振幅、相位、頻響等運(yùn)動(dòng)學(xué)特征和動(dòng)力學(xué)特征不僅與樁底、樁間缺陷位置有關(guān)，而且與缺陷性質(zhì)、類型密切相關(guān)。因此，在樁頭激振的同時(shí)，用安置在樁頭的檢波器接收來自樁底、樁間的反射信號(hào)及樁土體系的振動(dòng)信號(hào)，同時(shí)進(jìn)行濾波放

3、大和必要的數(shù)據(jù)處理，就能獲得樁間缺陷位置與性質(zhì)等方面的參數(shù)，確定樁身缺陷位置、性質(zhì)。7、檢測數(shù)據(jù)分析與判定樁身完整性分析宜以時(shí)域曲線為主，輔以頻域分析，并結(jié)合地質(zhì)資料、施工資料和波形特征等因素進(jìn)行綜合分析判定。樁身波速平均值的確定：1）當(dāng)樁長已知、樁底反射信號(hào)明顯時(shí)，選取相同條件下不少于5根類樁的樁身波速按下式計(jì)算樁身平均波速：式中樁身波速平均值(m/s)；參與統(tǒng)計(jì)的第根樁的樁身波速值(m/s)；測點(diǎn)下樁長(m)；時(shí)域信號(hào)第一峰與樁底反射波峰間的時(shí)間差(ms)；幅頻曲線上樁底相鄰諧振峰間的頻差(Hz)，計(jì)算時(shí)不宜取第一與第二峰；參與波速平均值計(jì)算的基樁數(shù)量(5)。2）當(dāng)樁身波速平均值無法按上款

4、確定時(shí)，可根據(jù)本地區(qū)相同樁型及施工工藝的其它樁基工程的測試結(jié)果，并結(jié)合樁身混凝土強(qiáng)度等級與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)綜合確定。不同混凝土強(qiáng)度等級的反射播波速經(jīng)驗(yàn)值混凝土強(qiáng)度等級應(yīng)力波波速范圍（m/s）C2030003400C2534003700C3037003900C4039004100 經(jīng)驗(yàn)值是針對普通混凝土提出的，僅供參考。高性能混凝土、添加粉煤灰及其他添加劑的混凝土波速與強(qiáng)度等級關(guān)系還有待于進(jìn)一步研究。3）如具備條件，可制作同混凝土強(qiáng)度等級的模型短樁測定波速，也可根據(jù)鉆取芯樣測定波速，確定基樁檢測波速時(shí)應(yīng)考慮土阻力及其它因素的影響。樁身缺陷位置應(yīng)按下列公式計(jì)算： 式中 測點(diǎn)至樁身缺陷的距離(m)； 時(shí)域信

5、號(hào)第一峰與缺陷反射波峰間的時(shí)間差(ms)；幅頻曲線上缺陷相鄰諧振峰間的頻差(Hz)；樁身波速(m/s)，無法確定時(shí)用值替代。 另國家規(guī)范要求取值的離散性不能太大，即CiCm/ Cm5% 樁身完整性類別應(yīng)結(jié)合缺陷出現(xiàn)的深度、測試信號(hào)衰減特性以及設(shè)計(jì)樁型、成樁工藝、地質(zhì)條件、施工情況，按規(guī)定和表所列實(shí)測時(shí)域或幅頻信號(hào)特征進(jìn)行綜合判定。表樁身完整性判定類別時(shí)域信號(hào)特征幅頻信號(hào)特征2L/c時(shí)刻前無缺陷反射波，有樁底反射波樁底諧振峰排列基本等間距，其相鄰頻差2L/c時(shí)刻前出現(xiàn)輕微缺陷反射波，有樁底反射波樁底諧振峰排列基本等間距，輕微缺陷產(chǎn)生的諧振峰與樁底諧振峰之間的頻差有明顯缺陷反射波，其它特征介于類和

6、類之間2L/c時(shí)刻前出現(xiàn)嚴(yán)重缺陷反射波或周期性反射波，無樁底反射波；或因樁身淺部嚴(yán)重缺陷使波形呈現(xiàn)低頻大振幅衰減振動(dòng)，無樁底反射波；或按平均波速計(jì)算的樁長明顯短于設(shè)計(jì)樁長樁底諧振峰排列基本等間距，相鄰頻差，無樁底諧振峰；或因樁身淺部嚴(yán)重缺陷只出現(xiàn)單一諧振峰，無樁底諧振峰注： 1、對同一場地、地質(zhì)條件相近、樁型和成樁工藝相同的基樁，因樁端部分樁身阻抗與持力層阻抗相匹配導(dǎo)致實(shí)測信號(hào)無樁底反射波時(shí)，可按本場地同條件下有樁底反射波的其它樁實(shí)測信號(hào)判定樁身完整性類別。 2、對于混凝土預(yù)制樁和預(yù)應(yīng)力管樁，若缺陷明顯且缺陷位置在接樁位置處，宜結(jié)合其它檢測方法進(jìn)行評價(jià)。 3、不同地質(zhì)條件下的樁身缺陷檢測深度和

7、樁長的檢測長度應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)確定。完整樁曲線斷樁曲線縮頸曲線擴(kuò)徑曲線 本方法判定樁身完整性，是以時(shí)域波形為主、頻域分析為輔。應(yīng)保證在受檢樁檢測波形信號(hào)真實(shí)、有效的基礎(chǔ)上，對檢測波形進(jìn)行判讀。由于多種干擾成分的存在，時(shí)域信號(hào)通常須采用濾波、平滑、線性放大或指數(shù)放大等手段來突出信號(hào)中的有效信息，而不當(dāng)?shù)奶幚硗鶗?huì)導(dǎo)致波形畸變，從而做出錯(cuò)誤的結(jié)論。 樁完整性和類別可根據(jù)時(shí)域頻域圖形特點(diǎn)結(jié)合表判定:1 完整樁時(shí)域頻域圖形的特點(diǎn)(圖-1、圖4.4.4-2)在時(shí)域波形中有樁底反射信號(hào)，其反射周期為，波形規(guī)則，波程中無其它明顯的阻抗變化反射。在頻域圖形中，譜峰排列規(guī)律，相鄰峰間隔即特征頻率基本相等，且1/。摩擦

8、樁樁底反射波與入射波同相位，且；嵌巖樁樁底反射波與入射波反相位，且0.5。加速度信號(hào)：圖-1 完整樁時(shí)域頻域圖速度信號(hào)：完整樁時(shí)域頻域圖完整樁時(shí)域頻域圖2 斷樁時(shí)域頻域圖形的特點(diǎn)時(shí)域波形和頻域波形規(guī)則。在時(shí)域波形中反射信號(hào)明顯并與入射波同相位，反射波周期為。在頻域圖形中，相鄰峰間隔也基本相等。但由平均波速與算出的樁長比施工樁長要短，即<，在時(shí)域頻域圖形中無樁底反射信號(hào)。3 其它缺陷樁時(shí)域頻域圖形的特點(diǎn)(圖-3)4 時(shí)域波形中有樁底反射，有完整樁的反射波周期；缺陷反射與入射波同相位，缺陷的反射波周期為。頻域圖形中既有完整樁的特征頻率，也有缺陷部位的特征頻率?？筛鶕?jù)公式-1或求出缺陷沿樁長所

9、在位置。速度信號(hào)：圖-3缺陷樁的時(shí)域和頻域圖 當(dāng)灌注樁截面漸變或突變，在阻抗突變處的一次或二次反射常表現(xiàn)為類似明顯擴(kuò)徑、嚴(yán)重缺陷或斷樁的相反情形，從而造成誤判。因此，可結(jié)合施工、地質(zhì)情況綜合分析加以區(qū)分；無法區(qū)分時(shí)，應(yīng)結(jié)合其它檢測方法綜合判定。 對嵌巖樁，樁底沉渣和樁端持力層是否為軟弱層、溶洞等是直接關(guān)系到該樁能否安全使用的關(guān)鍵因素。從理論上講可以用低應(yīng)變反射波法有效地檢測出樁端嵌巖等質(zhì)量，即在樁端波形呈反相反射時(shí)，認(rèn)為嵌巖狀況良好，反之則認(rèn)為在樁端存在低劣混凝土或沉渣可能性較大，或者存在軟弱層或巖溶孔洞等。實(shí)際檢測中，當(dāng)采用本方法判定樁端嵌固效果差時(shí)，應(yīng)采用靜載試驗(yàn)或鉆芯法等其它檢測方法核驗(yàn)

10、樁端嵌巖情況，確?；鶚妒褂冒踩?。二、應(yīng)力波簡單理論1、沒有擾動(dòng)就沒有波，只有擾動(dòng)而沒有傳播的介質(zhì)也不能形成波，如果介質(zhì)是彈性的，形成的就是彈性波。2、在波動(dòng)過程中，介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)量都只在各自的平衡位置附近作振動(dòng)，并不隨波動(dòng)過程傳到遠(yuǎn)處，被傳播的是擾動(dòng)的狀態(tài)，而不是振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)。3、擾動(dòng)引起的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向與波的傳播方向一致或相反的應(yīng)力波是縱波，垂直的是橫波。 4、應(yīng)力波波長公式 =cT=式中 T波動(dòng)的周期，表示介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期（時(shí)間） c波傳播速度，簡稱波速，表示單位時(shí)間內(nèi)擾動(dòng)在介質(zhì)中傳播的距離（長度/時(shí)間） 波長，在一個(gè)周期內(nèi)，波傳播的距離（長度） f頻率，單位時(shí)間（1秒）內(nèi)，波前進(jìn)的波長數(shù)

11、，（次/單位時(shí)間 圓頻率，頻率的2倍，（1/時(shí)間）k波數(shù)，圓頻率與波速頻率之比值，（次/單位時(shí)間）（1/時(shí)間） 5、樁身材料彈性模量公式E= 式中 E樁身材料彈性模量（kPa） c樁身應(yīng)力波的傳播速度（m/s）樁身材料質(zhì)量密度（t/m3）另根據(jù)虎克定律彈性模量等于應(yīng)力與應(yīng)變之比 E= = 注意應(yīng)變沒有單位 6、樁身阻抗公式Z= = 7、樁頂質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度與應(yīng)變成正比V= 根據(jù)E= =及E= 公式得出= =±Z·V 8、應(yīng)力波在樁不同阻抗界面處的反射和透射 VI ,FIZ1 VT,FT Z2VR ,FRL1L2L界面上F和速度V應(yīng)分別滿足牛頓第三定律和連續(xù)條件得出 VI + V

12、R=VT =V FI + FR=FT =F根據(jù)公式= =±Z·V得出 VR = FR =完整性系數(shù)得出 VR = FR =反射系數(shù)則得出VR =FR =三、超聲波檢測分析判定1、檢測目的檢測混凝土灌注樁樁身缺陷位置、范圍和程度，判定樁身完整性類別。2、樁身完整性反映樁身截面尺寸相對變化、樁身材料密實(shí)性和連續(xù)性的綜合指標(biāo)。3、檢測方法聲波透射法。常用的聲學(xué)參數(shù)為聲速、波幅、頻率及波形。4、檢測范圍預(yù)埋聲測管的灌注樁。一般樁徑大于600mm(樁徑太小時(shí)，換能器與聲測管的耦合會(huì)引起較大的相對誤差)5、測試原理在被測樁內(nèi)預(yù)埋2-4根豎向相互平行的聲測管作為檢測通道，將超聲脈沖發(fā)射換

13、能器與接收換能器置于聲測管中，管中注滿清水作為耦合劑，由儀器發(fā)射換能器發(fā)射超聲脈沖，穿過待測的樁體混凝土，并經(jīng)接收換能器被儀器所接收，判讀出超聲波穿過混凝土的聲時(shí)、接收波首波的波幅以及接收波主頻等參數(shù)。超聲脈沖信號(hào)在混凝土的傳播過程中因發(fā)生繞射、折射、多次反射及不同的吸收衰減，使接收信號(hào)在混凝土中傳播的時(shí)間、振動(dòng)幅度、波形及主頻等發(fā)生變化，這樣接收信號(hào)就攜帶了有關(guān)傳播介質(zhì)（即被測樁身混凝土）的密實(shí)缺陷情況、完整程度等信息。由儀器的數(shù)據(jù)處理與判斷分析軟件對接收信號(hào)的各種聲參量進(jìn)行綜合分析，即可對樁身混凝土的完整性、內(nèi)部缺陷性質(zhì)、位置以及樁混凝土總體均勻性等級等做出判斷。6、聲波波速與混凝土質(zhì)量的

14、關(guān)系6.1聲速 讀取的聲時(shí)值是首波到達(dá)時(shí)間1）聲波波速是超聲波檢測的一個(gè)主要參數(shù)，聲波在混凝土中傳播的聲速與混凝土的彈性性質(zhì)有關(guān)，也與混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（是否存在缺陷及缺陷程度）有關(guān)，對組成材料相同的混凝土，其內(nèi)部越致密、孔隙率越低，則聲波波速越高，強(qiáng)度也越高。但是混凝土材料是一種多項(xiàng)復(fù)合體，其強(qiáng)度與聲速的關(guān)系不是完全穩(wěn)定的，受多種因素影響，具體如下：A、混凝土原材料性質(zhì)及配合比的影響；B、齡期影響；C、溫度、濕度等混凝土硬化環(huán)境的影響；D、施工工藝對于同一工程的混凝土灌注樁，上述影響因素基本相近，因此聲波波速的高低基本可反映樁身強(qiáng)度的高低。2）混凝土內(nèi)部缺陷對聲波波速的影響 低頻超聲波具有漫射

15、的特點(diǎn)。當(dāng)樁身存在缺陷時(shí)，聲波在缺陷位置的傳播時(shí)間比正常部位傳播時(shí)間長，聲速比正常部位小。6.2 接收聲波波幅與混凝土質(zhì)量的關(guān)系波幅是反映聲波穿過混凝土后能量衰減的指標(biāo)之一,檢測時(shí)通常以首波（接收信號(hào)的前面半個(gè)周期）的波幅為準(zhǔn)。一般認(rèn)為，接收波波幅強(qiáng)弱與混凝土的黏塑性有關(guān)，波幅值越低，混凝土對聲波的衰減就越大。當(dāng)樁身混凝土存在低強(qiáng)度區(qū)、離析區(qū)以及存在夾泥、蜂窩等缺陷時(shí)，聲波的吸收衰減和散射衰減增大，使接收波波幅明顯下降。波幅幅值的測量受換能器與試體耦合條件的影響較大，在灌注樁檢測時(shí)，換能器在聲測管中通過水進(jìn)行耦合，一般比較穩(wěn)定，但要注意使換能器在管中處于居中位置，因此須在換能器上安裝定位器（扶

16、正器）。接收聲波幅值與混凝土質(zhì)量緊密相關(guān)，對缺陷區(qū)的反映比聲時(shí)值更為敏感，是缺陷判斷的重要參數(shù)之一。6.3 接收聲波頻率變化與混凝土質(zhì)量的關(guān)系聲波脈沖是復(fù)頻波，具有多種頻率成分。當(dāng)它們穿過混凝土后，各頻率成分的衰減程度不同，高頻部分比低頻部分衰減嚴(yán)重，因而導(dǎo)致接受信號(hào)的主頻率向低頻端漂移。其漂移的多少取決于衰減因素的嚴(yán)重程度接收波主頻率是介質(zhì)衰減作用的一個(gè)表征量，當(dāng)遇到缺陷時(shí)，由于衰減嚴(yán)重，使接收波主頻率明顯降低。6.4 接收波波形變化與混凝土質(zhì)量的關(guān)系接收波波形：由于聲波脈沖在缺陷界面的反射和折射，形成波線不同的波束，這些波束由于傳播路徑不同，或由于界面上產(chǎn)生波形轉(zhuǎn)換而形成橫波等原因，使得到

17、達(dá)接收換能器的時(shí)間不同，因而使接受波成為許多同相位或不同相位波束的疊加波，導(dǎo)致波形畸變。波形畸變程度可作為判斷缺陷程度的參考依據(jù)。1）聲波通過正常混凝土后的波形特征A、首波陡峭，振幅大；B、第一周波的后半周即達(dá)到較高振幅，接收波的包絡(luò)線呈半圓形；C、第一個(gè)周期的波形無畸變；2）聲波通過缺陷混凝土后的波形特征A、首波平緩，振幅?。籅、第一周波的后半周甚至第二個(gè)周期，幅度增加仍不夠，接收波的包絡(luò)線呈喇叭形；C、第一、二個(gè)周期的波形有畸變；D、當(dāng)缺陷嚴(yán)重且范圍大時(shí)，無法接收聲波。導(dǎo)致波形畸變的因素很多，某些非缺陷因素：如換能器本身振動(dòng)模式復(fù)雜，換能器性能的變化、耦合狀態(tài)的不同，都會(huì)導(dǎo)致波形的畸變。此

18、外后續(xù)波是各種不同類型波的疊加，同樣會(huì)導(dǎo)致波形畸變，因此觀測波形畸變的程度以接收波的第一、二個(gè)周期的波形為主。7、聲速、及接收波波幅、主頻的變化、波形判定混凝土質(zhì)量的比較1) 聲速的測試值比較穩(wěn)定，結(jié)果的重復(fù)性教好，受非缺陷因素的影響小，在同一樁的不同剖面以及同一工程的不同樁之間可以比較，是判定混凝土質(zhì)量的主要參數(shù)，但聲速對缺陷的敏感性不及波幅。2）接收波波幅（首波波幅）對混凝土缺陷很敏感，是判定混凝土質(zhì)量的另一個(gè)重要參數(shù)。但波幅的測試值受儀器系統(tǒng)的性能、換能器耦合狀態(tài)、測距等諸多非缺陷因素的影響，測試值沒有聲速穩(wěn)定，目前只能相對比較，在同一樁的不同剖面或不同樁之間無可比性。3）接收波主頻的變

19、化能反映聲波在混凝土中的衰減狀況。間接反映混凝土質(zhì)量的好壞，但聲波主頻的變化受測距、儀器設(shè)備狀態(tài)等非缺陷因素的影響，因此不同剖面及不同樁之間的可比性不強(qiáng)，只用于同一剖面內(nèi)各測點(diǎn)的相對比較，其測試值也沒有聲速穩(wěn)定，目前主頻漂移指標(biāo)僅作為聲速、波幅的輔助判椐。4）接收波形是透過兩聲測管間混凝土的聲波能量的一個(gè)總體反映，反映了發(fā)、收換能器之間聲波在混凝土各種聲波傳播路徑上的總體能量，其影響區(qū)域大與首波。因此接受波形態(tài)的變化，可作為混凝土質(zhì)量綜合判定的一個(gè)重要參考。 8、聲學(xué)參數(shù)的檢測1）聲速檢測在實(shí)測中，聲速不是直接測讀，而是根據(jù)測距和聲時(shí)計(jì)算得出，因此聲速的測試精度取決于測距和聲時(shí)的測試精度。測距

20、是聲測管外壁間的凈距，一般用鋼卷尺在樁頂部量測。樁內(nèi)聲測管的平行度對聲速測試精度的影響是相當(dāng)大的。2）聲時(shí)的測讀方法 數(shù)字式聲波儀有自動(dòng)測讀功能，采用采樣方法將接收波采集后轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量儲(chǔ)存，然后再把儲(chǔ)存的數(shù)字波形轉(zhuǎn)化為模擬波形，顯示在屏幕上。測量聲時(shí)是發(fā)射的起點(diǎn)到首波起點(diǎn)所經(jīng)過的時(shí)間。聲時(shí)顯示范圍應(yīng)大于2000us,測量精度優(yōu)于或等于0.5us。3）測試系統(tǒng)的延時(shí)A、儀器、換能器及高頻電纜產(chǎn)生的聲時(shí)初讀數(shù)應(yīng)按下式計(jì)算：式中 聲時(shí)初讀數(shù)，精確至0.1；、分別表示兩個(gè)換能器先后兩次調(diào)節(jié)時(shí)內(nèi)邊緣的間距、為其分別讀取的相應(yīng)聲時(shí)值 系統(tǒng)延時(shí)的來源 在測試時(shí)，儀器所顯示的發(fā)射脈沖與接收信號(hào)之間的時(shí)間間隔，

21、實(shí)際上是發(fā)射電路施加于壓電晶片的電信號(hào)的前緣與接收到的聲波被壓晶體交換長的電信號(hào)的起點(diǎn)之間的時(shí)間間隔，由于從發(fā)射電脈沖變成到達(dá)試體表面的聲脈沖，以及從聲脈沖變成輸入接收放大器的電信號(hào)，中間還有種種延遲，所以儀器所反映的聲時(shí)并非聲波通過試件的真正時(shí)間，這一差異來自下列幾個(gè)方面；（A） 電延遲時(shí)間：從聲波儀電路原理可知，發(fā)出觸發(fā)電脈沖并開始計(jì)時(shí)的瞬間到電脈沖開始作用到壓電體的時(shí)刻，電路中有些觸發(fā)、轉(zhuǎn)換過程。這些電路轉(zhuǎn)換過程有短暫延遲的響應(yīng)。另外，觸發(fā)電信號(hào)在線路及電纜上也需短暫的傳遞時(shí)間，接收換能器也類似。這些延遲統(tǒng)稱電延遲。（B） 電聲轉(zhuǎn)換時(shí)間：在電脈沖加到壓電體瞬間到產(chǎn)生振動(dòng)發(fā)出聲波瞬間有電聲

22、轉(zhuǎn)換的延遲。接收換能器也類似。（C） 聲延遲：換能器中壓電體輻射出的聲波并不是直接進(jìn)入被測體，而是先通過換能器殼體或夾心式換能器的輻射體，再通過耦合介質(zhì)層，然后才進(jìn)入被測體。接收過程也類似。超聲波在通過這些介質(zhì)時(shí)需要花費(fèi)一定的時(shí)間，這些時(shí)間統(tǒng)稱為聲延遲。 這三部分延遲構(gòu)成了儀器測讀時(shí)間t1與聲波在被測體中傳播時(shí)間t的差異。這三部分中，聲延遲所占的比例最大，這種時(shí)間上的差異統(tǒng)稱儀器零讀數(shù)，常用符號(hào)t0來表示。儀器零讀數(shù)的定義為：當(dāng)發(fā)收換能器間僅有耦合介質(zhì)（發(fā)、收各一層，共兩層）時(shí)儀器的測讀時(shí)間，而聲波在被測物體中的傳播時(shí)間t=t1一t0. 要準(zhǔn)確求得t應(yīng)首先標(biāo)定出儀器零讀數(shù)t0。顯然，不同的聲波

23、儀，不同的換能器，t0值均各不相同，應(yīng)分別標(biāo)定。2）測試系統(tǒng)延時(shí)t0的標(biāo)定方法使用徑向換能器時(shí)，系統(tǒng)延時(shí)t0的標(biāo)定方法時(shí)距法：徑向換能器輻射面是圓拄面，應(yīng)采用如下方法標(biāo)定：將發(fā)、收換能器平行懸于清水中，逐次改變兩換能器的間距，并測定相應(yīng)聲時(shí)和兩換能器的間距，做若干點(diǎn)的聲時(shí)一間距線性回歸曲線，就可求得t0： t=t0 +b*L 式中 b-回歸直線斜率； L-發(fā)、收換能器輻射面邊緣間距, t-儀器各次測讀的聲時(shí)； t0-時(shí)間軸上的截距（us），即測試系統(tǒng)的延時(shí)。 圖 徑向換能器t0表定的時(shí)一距法回歸直線B、聲測管及耦合水的聲時(shí)修正值應(yīng)按下式計(jì)算：式中 聲時(shí)修正值，精確至0.1； 聲測管的外徑(mm

24、)； 聲測管的內(nèi)徑(mm)； 換能器的外徑(mm)； 聲波在聲測管管壁厚度方向的傳播速度(km/s)，精確至小數(shù)點(diǎn)后三位； 參照上海及其它基樁規(guī)程鋼管=5.940（km/s），PVC管=2.350（km/s） 聲波在水中的傳播速度(km/s)，精確至小數(shù)點(diǎn)后三位。 參照上?；鶚兑?guī)程鋼管=1.450（km/s） 水溫5度=1.460（km/s） 水溫10度=1.470（km/s） 水溫15度=1.480（km/s） 水溫20度=1.490（km/s） 水溫25度=1.500（km/s） 水溫30度C、聲時(shí)計(jì)算公式 式中 第i測點(diǎn)聲時(shí)()； 第i測點(diǎn)聲時(shí)測量值()； 儀器系統(tǒng)延遲時(shí)間()； 聲測管

25、及耦合水層聲時(shí)修正值()； 每檢測剖面相應(yīng)兩聲測管的外壁間凈距離(mm)； 第i測點(diǎn)聲速(km/s)；2）波幅檢測 A、波幅測量是用某種指標(biāo)來度量接收波波峰的高度，并作為比較多個(gè)測點(diǎn)聲波信號(hào)強(qiáng)弱的一種相對指標(biāo)。采用分貝（dB）表示法。B、波幅測量數(shù)字式聲波儀波幅測量有自動(dòng)測讀和自動(dòng)測讀功能，在數(shù)字化儀器中，數(shù)字化信號(hào)屏幕波幅可以量化，通過調(diào)整放大衰減系統(tǒng)，只要滿足首波幅度不超出滿屏的條件，儀器可自動(dòng)判定首波波峰樣品幅值并計(jì)算出接收到的原始信號(hào)幅值。波幅的量值是放大器的增益值，衰減器的衰減值和屏幕顯示波形的幅值的綜合值。3）波幅計(jì)算公式式中 第i測點(diǎn)波幅值(dB)； 第i測點(diǎn)信號(hào)首波峰值(v)；

26、 零分貝信號(hào)幅值(v)；4）保證波幅的相互可比性接收波幅大小不僅取決于混凝土本身的性能、質(zhì)量，還與換能器性能（靈敏度、頻率及頻率特性）、儀器等非缺陷因素及換能器與混凝土的聲耦合狀態(tài)有關(guān)。為使波幅值能相對地反映混凝土性質(zhì)、質(zhì)量、在波幅測量中必須保證測量系統(tǒng)因素的一致性，以確保波幅的相互可比性。A、保持測試系統(tǒng)狀態(tài)一致，即儀器、換能器及信號(hào)電纜線在同一批測試中保持不變。B、保持測試參數(shù)不變，如發(fā)射電壓、采樣頻率等。C、注意接收換能器與混凝土之間的耦合狀態(tài)，盡量使其良好一致。 D、運(yùn)用波幅作相對比較時(shí)，應(yīng)盡可能保持測試在相同測距和相同測試角度情況下進(jìn)行。3）頻率檢測A、數(shù)字式聲波儀配有頻率分析軟件，

27、可用頻譜分析的方法更精確的接收聲波信號(hào)的主頻。和波幅類似，頻率測值與換能器種類、性能、聲耦合狀況、探測距離等因素有關(guān)。只有上述因素固定，頻率值才能作為相對比較的參數(shù)而用于混凝土質(zhì)量判斷。B、頻率計(jì)算公式式中第i測點(diǎn)信號(hào)主頻值(kHz)，也可由信號(hào)頻譜的主頻求得； 第i測點(diǎn)信號(hào)周期()。4）波形的記錄數(shù)字式聲波儀的高速數(shù)字信號(hào)采集系統(tǒng)可實(shí)時(shí)觀測接收波形的動(dòng)態(tài)變化，又可將波形以數(shù)字信號(hào)方式記錄并儲(chǔ)存在波形文件中，并可打印出波形圖，將多次采樣后的波形文件顯示在同一屏中，可形成波列列表圖。同一測線上的多個(gè)連續(xù)測點(diǎn)的波形記錄組合為波列圖后，可直觀地顯示出聲參量的變化。9、樁身混凝土缺陷綜合判定方法 1、

28、聲速判據(jù) 聲速臨界值采用正常混凝土聲速平均值與2倍聲速標(biāo)準(zhǔn)差之差，即：式中 正?；炷谅曀倨骄?km/s)； 正常混凝土聲速標(biāo)準(zhǔn)差； 第i個(gè)測點(diǎn)聲速值(km/s)； n測點(diǎn)數(shù)。 當(dāng)實(shí)測混凝土聲速值低于聲速臨界值時(shí)應(yīng)將其視為可疑缺陷區(qū)。式中 第i個(gè)測點(diǎn)聲速值(km/s)； 聲速臨界值(km/s)。當(dāng)檢測剖面n個(gè)測點(diǎn)的聲速值普遍偏低且離散性很小時(shí)，宜采用聲速低限值判據(jù)。即實(shí)測混凝土聲速值低于聲速低限值時(shí)，可直接判定為異常。式中 第i個(gè)測點(diǎn)聲速值(km/s)； 聲速低限值(km/s)。聲速低限值應(yīng)由預(yù)留同條件混凝土試件的抗壓強(qiáng)度與聲速對比試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合本地區(qū)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定。2、波幅判據(jù)波幅異常時(shí)的臨

29、界值判據(jù)應(yīng)按下列公式計(jì)算：式中 波幅平均值(dB)； n檢測剖面測點(diǎn)數(shù)。當(dāng)式成立時(shí)，波幅可判定為異常。3、PSD判據(jù)當(dāng)采用斜率法的PSD值作為輔助異常點(diǎn)判據(jù)時(shí)，PSD值應(yīng)按下列公式計(jì)算： 式中 第i測點(diǎn)聲時(shí)()； 第i-1測點(diǎn)聲時(shí)()； 第i測點(diǎn)深度(cm)； 第i-1測點(diǎn)深度(cm)；根據(jù)PSD值在某深度處的突變，結(jié)合波幅變化情況，進(jìn)行異常點(diǎn)判定。4、當(dāng)采用信號(hào)主頻值作為輔助異常點(diǎn)判據(jù)時(shí)，主頻深度曲線上主頻值明顯降低可判定為異常。5、樁身完整性類別應(yīng)結(jié)合樁身混凝土各聲學(xué)參數(shù)臨界值、PSD判據(jù)、混凝土聲速低限值以及樁身可疑點(diǎn)加密測試(包括斜測或扇形掃測)后確定的缺陷范圍按本規(guī)程表的特征進(jìn)行綜合

30、判定。樁身完整性判定類 別特 征I各檢測剖面的聲學(xué)參數(shù)均無異常，無聲速低于低限值異常II某一檢測剖面?zhèn)€別測點(diǎn)的聲學(xué)參數(shù)出現(xiàn)異常，無聲速低于低限值異常III某一檢測剖面連續(xù)多個(gè)測點(diǎn)的聲學(xué)參數(shù)出現(xiàn)異常；兩個(gè)或兩個(gè)以上檢測剖面在同一深度測點(diǎn)的聲學(xué)參數(shù)出現(xiàn)異常；局部混凝土聲速出現(xiàn)低于低限值異常IV某一檢測剖面連續(xù)多個(gè)測點(diǎn)的聲學(xué)參數(shù)出現(xiàn)明顯異常；兩個(gè)或兩個(gè)以上檢測剖面在同一深度測點(diǎn)的聲學(xué)參數(shù)出現(xiàn)明顯異常；樁身混凝土聲速出現(xiàn)普遍低于低限值異?；驘o法檢測首波或聲波接收信號(hào)嚴(yán)重畸變10、當(dāng)聲測管出現(xiàn)堵管情況時(shí)，按以下規(guī)定執(zhí)行：1、當(dāng)出現(xiàn)個(gè)別聲測管樁底附近堵管采用斜測法時(shí)，兩個(gè)換能器中點(diǎn)連線的水平夾角應(yīng)不大于4

31、0o；2、其它情況下，應(yīng)在所堵聲測管附近鉆芯，檢測樁身混凝土完整性，并用鉆芯孔作為通道進(jìn)行聲波透射法檢測。11、檢測報(bào)告應(yīng)符合鐵路檢測規(guī)程內(nèi)容的規(guī)定。并應(yīng)包括：1 受檢樁每個(gè)檢測剖面聲速-深度曲線、波幅-深度曲線，并將相應(yīng)判據(jù)臨界值所對應(yīng)的標(biāo)志線繪制于同一個(gè)座標(biāo)系；2 當(dāng)采用主頻值或PSD值進(jìn)行輔助分析判定時(shí)，繪制主頻-深度曲線或PSD曲線；3 樁身缺陷位置及程度分析；4 每個(gè)檢測剖面有代表性的正常測點(diǎn)和異常測點(diǎn)的實(shí)測波形曲線。1）系統(tǒng)延時(shí)的來源在測試時(shí)，儀器所顯示的發(fā)射脈沖與接收信號(hào)之間的時(shí)間間隔，實(shí)際上是發(fā)射電路施加于壓電晶片的電信號(hào)的前緣與接收到的聲波被壓晶體交換長的電信號(hào)的起點(diǎn)之間的時(shí)

32、間間隔，由于從發(fā)射電脈沖變成到達(dá)試體表面的聲脈沖，以及從聲脈沖變成輸入接收放大器的電信號(hào)，中間還有種種延遲，所以儀器所反映的聲時(shí)并非聲波通過試件的真正時(shí)間，這一差異來自下列幾個(gè)方面；（D） 電延遲時(shí)間：從聲波儀電路原理可知，發(fā)出觸發(fā)電脈沖并開始計(jì)時(shí)的瞬間到電脈沖開始作用到壓電體的時(shí)刻，電路中有些觸發(fā)、轉(zhuǎn)換過程。這些電路轉(zhuǎn)換過程有短暫延遲的響應(yīng)。另外，觸發(fā)電信號(hào)在線路及電纜上也需短暫的傳遞時(shí)間，接收換能器也類似。這些延遲統(tǒng)稱電延遲。（E） 電聲轉(zhuǎn)換時(shí)間：在電脈沖加到壓電體瞬間到產(chǎn)生振動(dòng)發(fā)出聲波瞬間有電聲轉(zhuǎn)換的延遲。接收換能器也類似。（F） 聲延遲：換能器中壓電體輻射出的聲波并不是直接進(jìn)入被測體，

33、而是先通過換能器殼體或夾心式換能器的輻射體，再通過耦合介質(zhì)層，然后才進(jìn)入被測體。接收過程也類似。超聲波在通過這些介質(zhì)時(shí)需要花費(fèi)一定的時(shí)間，這些時(shí)間統(tǒng)稱為聲延遲。 這三部分延遲構(gòu)成了儀器測讀時(shí)間t 1與聲波在被測體中傳播時(shí)間t的差異。這三部分中，聲延遲所占的比例最大，這種時(shí)間上的差異統(tǒng)稱儀器零讀數(shù)，常用符號(hào)t0來表示。儀器零讀數(shù)的定義為：當(dāng)發(fā)收換能器間僅有耦合介質(zhì)（發(fā)、收各一層，共兩層）時(shí)儀器的測讀時(shí)間，而聲波在被測物體中的傳播時(shí)間t=t1一t0. 要準(zhǔn)確求得t應(yīng)首先標(biāo)定出儀器零讀數(shù)t0。顯然，不同的聲波儀，不同的換能器，t0值均各不相同，應(yīng)分別標(biāo)定。2）測試系統(tǒng)延時(shí)t0的標(biāo)高方法使用徑向換能器

34、時(shí)，系統(tǒng)延時(shí)t0的標(biāo)定方法時(shí)距法：徑向換能器輻射面是圓拄面，應(yīng)采用如下方法標(biāo)定：將發(fā)、收換能器平行懸于清水中，逐次改變兩換能器的間距，并測定相應(yīng)聲時(shí)和兩換能器的間距，做若干點(diǎn)的聲時(shí)一間距線性回歸曲線，就可求得t0： t=t0 +b*l (141)式中 b-回歸直線斜率； l-發(fā)、收換能器輻射面邊緣間距, t (us) t-儀器各次測讀的聲時(shí)； t0-時(shí)間軸上的截距（us），即測試 系統(tǒng)的延時(shí)。 低應(yīng)變檢測流程1、檢測前準(zhǔn)備工作 收集施工記錄，樁位圖、地質(zhì)資料、受檢樁在施工中有無異常； 受檢樁樁身混凝土強(qiáng)度應(yīng)至少達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%，且不小于15MPa。 受檢樁樁頂標(biāo)高是否在設(shè)計(jì)標(biāo)高處？混凝土質(zhì)

35、量是否良好？受檢樁樁頂傳感器安裝處及錘擊處宜用便攜式砂輪機(jī)磨平，激振點(diǎn)與測量傳感器安裝位置應(yīng)避開鋼筋籠的主筋影響。 D0.8m 0.8mD1.25m 1.25mD2.0m實(shí)心樁不同樁徑激振點(diǎn)和傳感器安裝點(diǎn)布置示意圖PHC管樁激振點(diǎn)和傳感器安裝點(diǎn)布置示意圖2、現(xiàn)場檢測 對檢測儀器設(shè)備進(jìn)行檢查調(diào)試，確定性能正常后，輸入正確測試參數(shù)。 將傳感器安裝處清理干凈，用粘接耦合劑將傳感器粘在樁頂傳感器安裝處，并確保 粘接牢固且傳感器的安裝與樁頂面垂直，激振方向應(yīng)沿樁軸線方向。 每根單樁均進(jìn)行多次激振，重復(fù)性測試，當(dāng)多次測試波形重復(fù)良好時(shí)，方可存儲(chǔ)，每根樁至少采集存儲(chǔ)3個(gè)以上好的波形。并根據(jù)缺陷所在位置的深淺

36、，及時(shí)改變錘擊脈沖寬度。當(dāng)檢測長樁的樁底反射信息或深部缺陷時(shí)，沖擊入射波脈沖應(yīng)較寬；當(dāng)檢測短樁或樁的淺部缺陷時(shí)，沖擊入射波脈沖應(yīng)較窄。 檢測中發(fā)現(xiàn)異常的樁，需采用多臺(tái)設(shè)備進(jìn)行檢測并進(jìn)行綜合分析及判定。填寫野外檢測記錄及檢測見證單。3、成果提交 每批次檢測速報(bào)次日送交建設(shè)單位及監(jiān)理。 每單項(xiàng)工程檢測結(jié)束后7日提交正式報(bào)告。基樁低應(yīng)變檢測現(xiàn)場記錄表工程名稱墩臺(tái)形式墩臺(tái)編號(hào)施工單位監(jiān)理單位檢測儀器儀器名稱檢測方法樁型規(guī)格型號(hào)檢測日期成樁方法極限承載力設(shè)計(jì)承載力樁號(hào)樁徑（m）實(shí)際樁長(m)澆注日期設(shè)計(jì)強(qiáng)度檢測日期地質(zhì)狀況及樁位布置示意圖檢測記錄員: 資料提供: 見證人： 檢測日期:超聲波檢測流程1、聲測觀的埋設(shè)聲測管是檢測過程中換能器移動(dòng)的通道，其材料應(yīng)具有一定的強(qiáng)度及剛度，宜采用焊接鋼管（鍍鋅管或不鍍鋅管），內(nèi)徑宜為50mm55mm，壁厚不宜小于2.5mm，管身不得有破損，管內(nèi)不得有異物。根據(jù)樁徑大小預(yù)埋聲測管，樁徑不大于800mm宜對稱埋二根管；樁徑大于800mm小于等于2000mm，宜埋三根，按等邊三角形