聲波透射法檢測(cè)灌注樁PPT課件[通用]

1、灌注樁檢測(cè)-聲波透射法河北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院試驗(yàn)檢測(cè)室（河北銳志交通技術(shù)咨詢有限公司） 陳耀輝首先需要了解的三個(gè)內(nèi)容：1.建筑樁基的幾個(gè)術(shù)語2.建筑地基的概念3.灌注樁的施工需要了解的內(nèi)容-1.建筑樁基的幾個(gè)術(shù)語基 樁 Foudation pile ：樁基礎(chǔ)中的單樁 。樁身完整性 Pile integrity：反映樁身截面尺寸相對(duì)變化、樁身材料密實(shí)性和連續(xù)性的綜合性指標(biāo)。樁身缺陷 Pile defects：使樁身完整性惡化，在一定程度上引起樁身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐久性降低的樁身斷裂、裂縫、縮頸、夾泥(雜物)、空洞、蜂窩、松散等現(xiàn)象的統(tǒng)稱。需要了解的內(nèi)容-1.建筑樁基的幾個(gè)術(shù)語超聲波法ultrasonic

2、 logging method 根據(jù)超聲波透射或折射原理，在樁身混凝土內(nèi)發(fā)射并接收超聲波，通過實(shí)測(cè)超聲波在混凝土介質(zhì)中傳播的歷時(shí)、波幅和頻率等參數(shù)的相對(duì)變化來判定樁身完整性的檢測(cè)方法。需要了解的內(nèi)容-2.建筑地基的概念建筑地基分為天然地基和人工地基。無需經(jīng)過處理可以直接承受建筑物荷載的地基稱為天然地基，反之，需通過地基處理技術(shù)處理的地基稱為人工地基。 廣義上講，人工地基可分為：（1）均質(zhì)地基、多層地基：通過改良或置換，改善地基土的物理力學(xué)性質(zhì)，提高地基土的抗剪強(qiáng)度、增強(qiáng)土體的壓縮模量或減少土的滲透性。（2）復(fù)合地基：通過在地基中設(shè)置豎向或水平增強(qiáng)體，增強(qiáng)體與原地基形成復(fù)合地基，以提高地基土承載

3、力、減少地基沉降。（3）樁基礎(chǔ)：在地基中設(shè)置樁，通過基樁將荷載傳遞到深層土體中。需要了解的內(nèi)容-3.灌注樁的施工（一）設(shè)計(jì)分類： 1、摩擦樁： （1） 承載原理：主要考慮樁周土體摩擦承載。 （2） 影響因素：樁周土層土質(zhì)、設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)及樁徑，樁底承載力一般僅考慮10%左右。 2、端承樁： （1） 承載原理：主要考慮樁底巖體支撐。 （2） 影響因素：樁底巖層強(qiáng)度及嵌入深度、樁體自身強(qiáng)度、 剛度。鉆孔灌注樁特點(diǎn)：施工噪音和振動(dòng)小。不需大型設(shè)備，施工進(jìn)度快。適應(yīng)性強(qiáng)。直徑大，樁長(zhǎng)，因而承載力大。水下、地下施工，質(zhì)量難以保證。鉆孔灌注樁：是采用不同的鉆孔方法，在土中形成一定直徑的井孔到設(shè)計(jì)底標(biāo)高后，將預(yù)好

4、的鋼筋籠骨架吊入井孔中，然后灌注混凝土而形成的基礎(chǔ)。 鉆孔澆筑砼安放鋼筋籠補(bǔ)充：灌注樁的施工成孔工藝： 1 、鉆孔+泥漿護(hù)壁： （1） 正循環(huán)： A、原理：鉆孔過程中，鉆桿內(nèi)泵壓水沖，泥漿外溢排出。 B、特點(diǎn)：適合砂土地質(zhì)，易護(hù)壁，但速度慢、沉渣不易清除。 （2） 反循環(huán)： A、原理：鉆孔過程中，鉆桿內(nèi)泵吸泥漿排出。 B、特點(diǎn)：適合粘土地質(zhì)，速度快，便于清理沉渣，但易塌孔。2、沖抓、沖擊+開挖： 特點(diǎn)：適合有巖層樁、短樁、擴(kuò)孔樁等。補(bǔ)充：灌注樁的施工 常見缺陷： 1、 水下灌注（7種） ： （1） 斷樁（全斷面夾泥或夾砂） （2） 局部截面夾泥或縮頸 （3） 集中性氣孔 （4） 分散性泥團(tuán)及“

5、蜂窩”狀缺陷 （5） 樁底沉渣或泥漿沉渣層過厚 （6） 樁頭低強(qiáng)區(qū) （7） 樁孔深度不夠補(bǔ)充：灌注樁的施工常見缺陷：2、干孔灌注（4種）： （1） 因地下水漏入而形成的 砼層狀離析，嚴(yán)重時(shí)成斷樁 （2） 砼局部嚴(yán)重離析 （3） 因護(hù)筒滲漏而形成的局部夾泥或“蜂窩”狀缺陷 （4） 樁底沉渣聲波透射法測(cè)樁 交 流 學(xué) 習(xí) 資 料檢測(cè)過程示意圖目 錄第一章 聲學(xué)基礎(chǔ)第二章 儀器設(shè)備第三章 準(zhǔn)備工作第四章 室內(nèi)分析第五章 現(xiàn)場(chǎng)操作第六章 工程實(shí)例第一章 聲學(xué)基礎(chǔ)1.1.1 混凝土超聲波檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展混凝土超聲檢測(cè)技術(shù)因其用途廣泛、探測(cè)距離大、完全不破壞結(jié)構(gòu)物等優(yōu)點(diǎn)，迅速在國(guó)內(nèi)外普及推廣，成為應(yīng)用最廣泛

6、的混凝土無破損檢測(cè)方法。 應(yīng)用情況 國(guó)外始于上世紀(jì)40年代后期； 國(guó)內(nèi)始于上世紀(jì)50年代中期，1980年代用于樁基檢測(cè)，掀起了新一輪應(yīng)用高潮。1.1.2 超聲波測(cè)樁技術(shù)規(guī)范 建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn) 基樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)規(guī)程 （JGJ/T 93-95）中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn) 超聲法檢測(cè)混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程（CECS 21:2000）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50007-2002）建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn) 建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范（ JGJ 106-2003）交通部標(biāo)準(zhǔn)公路工程基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)規(guī)程（JTG/T F81-01-2004） 1.2.1 超聲波波形聲波是物體機(jī)械振動(dòng)時(shí)迫使周圍介質(zhì)也發(fā)生振動(dòng)并使振動(dòng)向外傳播而形成

7、的一種波動(dòng)。接收換能器接收到的由聲源傳過來的聲波，是該點(diǎn)在聲波作用下的振動(dòng)過程。 振動(dòng)大小和方向隨時(shí)間而變化的過程曲線稱為波形。超聲儀屏幕上的圖線就是傳播到接收換能器所在位置的聲波的波形。1.2.2 波形參數(shù)周期T:相位相同的相鄰的波之間所經(jīng)歷的時(shí)間；頻率f :周期的倒數(shù)，Hz；振幅A :波動(dòng)的幅度，表征波的強(qiáng)弱，以屏幕上波高度的毫米數(shù)、輸出電壓值或分貝（dB）表示；波長(zhǎng):聲波波動(dòng)一次所傳播的距離；聲時(shí)t:首波對(duì)應(yīng)的時(shí)間，us；波速v 單位時(shí)間波傳播的距離，m/s。1.2.2 波形參數(shù)1.3 波的分類縱波(P波) 介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向一致。縱波的傳播是依靠介質(zhì)時(shí)疏時(shí)密（即時(shí)而拉伸，

8、時(shí)而壓縮）使介質(zhì)的容積發(fā)生變形引起壓強(qiáng)的變化而傳播的，和介質(zhì)的容變彈性有關(guān)。任何彈性介質(zhì)（固體、液體、氣體）在容積變化時(shí)都能產(chǎn)生彈性力，縱波可以在任何固體、液體、氣體中傳播。1.3 波的分類橫波(S波) 介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波 的傳播方向垂直。橫波的傳播是使介質(zhì)產(chǎn)生剪切變形時(shí)引起的剪切應(yīng)力變化而傳播，和介質(zhì)切變彈性有關(guān)。由于液體、氣體無一定形狀，其形狀發(fā)生變化時(shí)不產(chǎn)生切變應(yīng)力，所以液體、氣體不能傳播橫波 ,橫波只能在固固體中傳播。1.3 波的分類表面波 沿固體表面?zhèn)鞑サ牟?，它是由縱波和橫波組合而成，又稱瑞利波，R波。通常的超聲換能器置于混凝土表面發(fā)射時(shí)，振動(dòng)狀況復(fù)雜，既有縱向振動(dòng)又有橫向振動(dòng)，

9、發(fā)射出的超聲波既有縱波,也有橫波和表面波。地震波屬于哪種波？地震發(fā)生時(shí),首先是從震源 P波（縱波）跟S波（橫波）2個(gè)地震波發(fā)生。P波在地殼的淺層以毎秒約6km的速度, S波以毎秒3.5km的速度傳播. 因?yàn)镻波跟S波傳播的速度不同、首先會(huì)感覺到（P波）的小小的晃動(dòng)、然后是大的晃動(dòng)（S波）開始。離震源越遠(yuǎn)這個(gè)間隔就越長(zhǎng)。另外震源比較淺的地震、在地表傳播的叫表面波.大的搖晃會(huì)跟在S波后面出現(xiàn). 1.4 聲波在介質(zhì)中的傳播速度同一種類型的波，在同一種介質(zhì)中，邊界條件不同，傳播速度也不同。1.4 聲波在介質(zhì)中的傳播速度1.4 聲波在介質(zhì)中的傳播速度樁基檢測(cè)時(shí)，聲波透射法及低應(yīng)變反射波法測(cè)得的波速為什么

10、不同？1.5 聲波在介質(zhì)界面的反射和折射聲波在傳播過程中，由一種介質(zhì)到達(dá)另一種介質(zhì)，在兩種介質(zhì)的分界面（界面）上，聲波會(huì)發(fā)生方向和能量的變化：一部分聲波被反射回到原來介質(zhì)中，稱為反射波；另一部分聲波透過界面在另一種介質(zhì)中繼續(xù)傳播，稱為折射波。反射系數(shù)與透射系數(shù)的大小取決于兩種介質(zhì)的聲學(xué)特性，具體來說取決于介質(zhì)的特性阻抗Z。特性阻抗Z表征介質(zhì)的聲學(xué)特性，其值為介質(zhì)的密度和波速的乘積，即Z=v1.5 聲波在介質(zhì)界面的反射和折射 R+T=1，符合能量守恒定律； Z1= Z2時(shí)，R=0，T=1，即當(dāng)兩種介質(zhì)特性阻抗相等時(shí)，聲波全部透過界面，無反射； 兩種介質(zhì)特性阻抗相差懸殊時(shí)（Z1 Z2或Z11500

11、mm，4根。3.4 聲測(cè)管的安裝埋設(shè)5) 聲測(cè)管安裝1. 管口加蓋2. 管底封閉3. 管中灌水4. 管子綁牢5. 管間平行管口高出樁頂300mm以上；埋設(shè)至樁底；牢固焊接或綁扎在鋼筋籠的內(nèi)側(cè)。第四章 室內(nèi)分析4.1.1 透射法聲速計(jì)算計(jì)算實(shí)際聲時(shí)值時(shí)，應(yīng)扣除兩部分時(shí)間：1) 聲波檢測(cè)系統(tǒng)延遲時(shí)間t0；2) 聲時(shí)修正值t，包括兩部分:a) 超聲波在聲測(cè)管水中的傳播時(shí)間tw；b) 超聲波在聲測(cè)管管壁中的傳播時(shí)間tt。t = ti -t0 -tw -ttvi = L /t4.1.2 單孔折射法聲速計(jì)算t = t2 -t1vi = h /tt 兩個(gè)接收換能器間聲時(shí)差；t1近道接收換能器聲時(shí)；t2遠(yuǎn)道接

12、收換能器聲時(shí)；vi 第i測(cè)點(diǎn)的聲速值；h 兩個(gè)接收換能器間距離。4.2 缺陷分析方法4.2.1 異常測(cè)點(diǎn)判斷概率法4.2.1 異常測(cè)點(diǎn)判斷概率法4.2.1 異常測(cè)點(diǎn)判斷概率法4.2.1 異常測(cè)點(diǎn)判斷概率法步驟3 將vn-k與異常判斷值vD比較，當(dāng)vn-kvD時(shí)， vn-k及其以后的數(shù)據(jù)均為異常，去掉vn-k，對(duì)數(shù)據(jù)v1vn-k-1重復(fù)步驟1、步驟2，直到vi序列中余下的全部數(shù)據(jù)滿足vi vDJGJ/T F81-01-2004舍棄明顯的波速異常值后試算4.2.1 異常測(cè)點(diǎn)判斷概率法4.2.1 異常測(cè)點(diǎn)判斷概率法4.2.2 異常測(cè)點(diǎn)判斷PSD法4.2.3 波速低限值判據(jù)當(dāng)檢測(cè)剖面n個(gè)測(cè)點(diǎn)的波速值普

13、遍偏低且離散性很小，采用波速低限值判據(jù)vi vLvL波速低限值，由預(yù)留同條件混凝土試件的抗壓強(qiáng)度與聲速對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合本地區(qū)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定4.2.4 聲測(cè)管管距問題及修正規(guī)范要求聲測(cè)管平行，實(shí)際上很難做到。極限狀況下兩根聲測(cè)管靠到一起。管口測(cè)量值并不能代表每一深度的實(shí)際管距。大廣高速京衡段LQ15合同K157+320分離立交橋0B-5#基樁1-3 剖面31.3-35m處波速變化4.2.5 用振幅判斷缺陷4.3 缺陷區(qū)域判斷陰影重疊法將所有相交的缺陷陰影區(qū)進(jìn)行疊加，其交陰影重疊法原理叉重疊所圍成的區(qū)域，稱為缺陷陰影區(qū)，即為缺陷的范圍。4.3 缺陷區(qū)域判斷陰影重疊法4.3 缺陷區(qū)域判斷陰影重疊法張

14、涿高速公路保定段LJ-S3合同小西河大橋右7-11-21-31-4病害位于14.9-15.1m之間 向樁中心約為18cm左右1-3 剖面 波列圖4.3 缺陷區(qū)域判斷陰影重疊法4.4.1 缺陷性質(zhì)的判斷1. 樁底沉渣 -聲速低，波幅衰減嚴(yán)重；2. 層狀缺陷- 聲速與波幅明顯下降，樁身則為斷樁，樁頭則超高不夠；3. 孔壁坍塌或泥團(tuán) -若包裹聲測(cè)管則波幅衰減嚴(yán)重，斜測(cè)可分辨。4. 混凝土離析 -石多漿少，聲速不降，波幅減小;漿多石少，波幅不降，聲速下降。5. 蜂窩- 聲速下降不大，波幅明顯衰減。4.4.2 樁身完整性評(píng)價(jià)JTG/T F81-01-20044.5.1 檢測(cè)報(bào)告內(nèi)容通用部分1. 委托方名

15、稱，工程名稱、地點(diǎn)，建設(shè)、勘察、設(shè)計(jì)、監(jiān)理和施工單位，基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)型式，層數(shù)，設(shè)計(jì)要求，檢測(cè)目的，檢測(cè)依據(jù)，檢測(cè)數(shù)量，檢測(cè)日期；2. 地質(zhì)條件描述，包括土層分布及物理力學(xué)指標(biāo)；3. 受檢樁的樁號(hào)、樁位和相關(guān)施工記錄；4. 檢測(cè)方法，檢測(cè)儀器設(shè)備，檢測(cè)過程敘述；5. 受檢樁檢測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)測(cè)與計(jì)算分析曲線、表格和匯總結(jié)果；6. 與檢測(cè)內(nèi)容相應(yīng)的檢測(cè)結(jié)論；7. 檢測(cè)中異常情況的說明，檢測(cè)機(jī)構(gòu)認(rèn)為有必要說明的問題。4.5.2 檢測(cè)報(bào)告內(nèi)容除超聲波法單樁檢測(cè)報(bào)告單中的內(nèi)容外，檢測(cè)報(bào)告還應(yīng)包括：1) 受檢樁各聲測(cè)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(duì)應(yīng)的標(biāo)志線繪制于同一坐標(biāo)系；2) 當(dāng)采用PS

16、D值進(jìn)行輔助分析判定時(shí)，繪制PSD曲線 ；3) 樁缺陷位置及程度的分析說明 4.5.3 檢測(cè)報(bào)告示例4.5.4 報(bào)告簽章檢測(cè)、分析、校核、審批人員（技術(shù)負(fù)責(zé)人）簽名；加蓋機(jī)構(gòu)報(bào)告專用章（包括騎縫章）；加蓋計(jì)量認(rèn)證章（CMA章）。4.5.5 驗(yàn)證檢測(cè)對(duì)于聲波透射法檢測(cè)結(jié)果有爭(zhēng)議時(shí)重新檢測(cè)鉆芯法驗(yàn)證靜載試驗(yàn)（不常用）第五章 現(xiàn)場(chǎng)操作5.1 檢測(cè)前的準(zhǔn)備工作檢測(cè)前的準(zhǔn)備應(yīng)符合下列規(guī)定：1） 被檢樁的混凝土齡期應(yīng)大于14d；2）聲測(cè)管內(nèi)應(yīng)灌滿清水，且保證通暢；3）標(biāo)定超聲波檢測(cè)儀發(fā)射至接收的系統(tǒng)延遲時(shí)間t0；4）準(zhǔn)確量測(cè)聲測(cè)管的內(nèi)、外徑和兩相鄰聲測(cè)管外壁間的距離，量測(cè)精度為1mm；5）檢查換能器扶正器

17、是否完好、合適；6）取芯孔的垂直度誤差不應(yīng)大于0.5%，檢測(cè)前應(yīng)進(jìn)行孔內(nèi)清洗。水泵灌水后不能立即檢測(cè)5.1 檢測(cè)前的準(zhǔn)備工作檢測(cè)前還應(yīng)收集的信息：1）了解灌注樁有關(guān)技術(shù)資料，包括地質(zhì)資料、樁長(zhǎng)、樁徑、混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)、齡期；灌注樁施工情況，有無異常等；2）記錄樁底及樁頂?shù)脑O(shè)計(jì)標(biāo)高；3）測(cè)量聲測(cè)管管口標(biāo)高和每根聲測(cè)管的管底標(biāo)高；4）繪出各聲測(cè)管方位圖。5.2 檢測(cè)剖面的編號(hào)及檢測(cè)次序5.3 記錄表5.4 標(biāo)定t0及聲時(shí)修正5.4 標(biāo)定t0及聲時(shí)修正5.4 標(biāo)定t0及聲時(shí)修正5.4 標(biāo)定t0及聲時(shí)修正5.4 標(biāo)定t0及聲時(shí)修正5.4.4 聲時(shí)修正聲時(shí)修正值一般在分析時(shí)扣除，如要機(jī)內(nèi)扣除，需在正式測(cè)量

18、前，在儀器原“零聲時(shí)”基礎(chǔ)上，手工再加上計(jì)算得到的t，分析時(shí)不需再扣除 t。5.5 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)（1）現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)要求測(cè)點(diǎn)間距不宜大于250mm。發(fā)射與接收換能器應(yīng)以相同標(biāo)高同步升降，其累計(jì)相對(duì)高差不應(yīng)大于20mm，并隨時(shí)校正；在對(duì)同一根樁的檢測(cè)過程中，聲波發(fā)射電壓應(yīng)保持不變；對(duì)于聲時(shí)值和波幅值出現(xiàn)異常的部位，應(yīng)采用水平加密、等差同步或扇形掃描等方法進(jìn)行細(xì)測(cè)，結(jié)合波形分析確定樁身混凝土缺陷的位置及其嚴(yán)重程度。5.5 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)（2）儀器調(diào)試將換能器放入所要測(cè)量的通道內(nèi)（樁底信號(hào)不強(qiáng)時(shí)，應(yīng)將換能器上提一定高度），設(shè)置儀器各項(xiàng)參數(shù)，采樣時(shí)間間隔一般設(shè)置為0.4s，大直徑樁可適當(dāng)增加，發(fā)射電壓小樁設(shè)為500V，大樁設(shè)為1000V，儀器的發(fā)射電壓在整個(gè)測(cè)試過程中不能改變。5.5 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)將接收波形調(diào)至適當(dāng)位置，調(diào)整波幅至合適大小5.5 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)（3）正常測(cè)量將兩個(gè)換能器置于同一高程，從下向上測(cè)量；測(cè)點(diǎn)間距不超過25cm；在每一測(cè)點(diǎn)處自動(dòng)采集或手工采集聲學(xué)參數(shù)，聲時(shí)與波幅是必需的，也可記錄頻率與波形。最上面一個(gè)測(cè)點(diǎn)不低于樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高。注意：在整個(gè)測(cè)量過程中