聲波透射法測(cè)樁檢測(cè)技術(shù)培訓(xùn)課件

聲波透射法測(cè)樁檢測(cè)技術(shù)

南京銘創(chuàng)測(cè)控科技有限公司主講人：仇道剛電話信樁概述基本原理儀器設(shè)備檢測(cè)技術(shù)及影響因素?cái)?shù)據(jù)分析與判定工程實(shí)例目錄內(nèi)容包括以下5個(gè)部分第一部分基樁概述PowerPoint設(shè)計(jì)器根據(jù)幻燈片中的內(nèi)容，為演示文稿提供專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)建議。設(shè)計(jì)器是訂閱專(zhuān)屬功能。如果你有Office365訂閱，下一張幻燈片會(huì)介紹如何在新的演示文稿中使用此功能。樁基礎(chǔ)，主要基礎(chǔ)形式，地下隱蔽工程，承受建筑物的全部荷載并將其傳遞給地基，基樁質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到建筑物的安全。樁身缺陷會(huì)引起基礎(chǔ)失穩(wěn)。必須在結(jié)構(gòu)施工前找出并處理缺陷樁。樁基分類(lèi)擠土樁部分?jǐn)D土樁非擠土樁按成樁方法對(duì)土層影響分木樁混凝土樁鋼樁組合樁按樁材分按功能分抗軸壓樁：摩擦樁、端承樁、端承摩擦樁抗剪樁抗拔樁打入樁就地灌注樁靜壓樁螺旋樁噴粉樁或攪拌樁按成樁工藝分水下混凝土灌樁的灌注過(guò)程灌注樁的成型混凝土通過(guò)導(dǎo)管注入，頂托封口混凝土或砂漿，排出孔中的水，逐漸灌滿(mǎn)樁孔b.干孔灌注干孔混凝土灌注樁的灌注過(guò)程:混凝土通過(guò)導(dǎo)流管灌入，直至灌滿(mǎn)。水下混凝土灌注樁的常見(jiàn)缺陷:

斷樁（全斷面夾泥或夾砂）局部截面夾泥或頸縮樁底沉渣集中性氣孔分散性泥團(tuán)及“蜂窩”狀缺陷樁頭低強(qiáng)區(qū)干孔灌注樁的常見(jiàn)缺陷:

因地下水涌入而形成的混凝土層狀離析，嚴(yán)重時(shí)成斷樁?；炷辆植繃?yán)重離析。樁底沉渣。人為因素造成的質(zhì)量缺陷總結(jié)缺陷成因澆灌砼不連續(xù)，隔水層凝固，后結(jié)砼無(wú)法下灌，上拔導(dǎo)管，泥漿進(jìn)入形成斷樁；若沖破隔水層，造成樁身局部低劣砼。泥漿比重不當(dāng)，孔壁易坍塌清孔不干凈，孔底沉渣太厚，影響樁端承載力發(fā)揮砼和易性不好，易離析導(dǎo)管連接處漏水，形成斷樁成孔質(zhì)量不合格成孔質(zhì)量不合格

例如：成孔垂直度不達(dá)標(biāo)，易造成鋼筋保護(hù)層缺失

第二部分基本原理對(duì)聲波的一般傳播規(guī)律掌握的不好；不注重掌握施工過(guò)程的相關(guān)資料（如對(duì)灌注樁的成孔、成樁工藝及工藝過(guò)程、工程地質(zhì)資料、水文地質(zhì)資料等）；缺少經(jīng)驗(yàn),多驗(yàn)證，積累經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)?？吹綇氖侣暡ㄍ干浞z測(cè)基樁完整性的同志，對(duì)測(cè)試聲參量的分析判斷，力不從心。出現(xiàn)這種局面的原因可歸納為：

（一）聲波的性質(zhì)

超聲波是一種機(jī)械波。也就是彈性介質(zhì)內(nèi)質(zhì)點(diǎn)彈性振動(dòng)引起的波動(dòng)。分縱波，橫波，表面波。

混凝土聲波檢測(cè)主要應(yīng)用縱波，即質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)和傳播方向相同的一種波動(dòng)形式（另一種是傳播方向與振動(dòng)方向相垂直稱(chēng)為橫波，暫不論述）。

縱波波速大于橫波

聲學(xué)基礎(chǔ)聲學(xué)理論要系統(tǒng)學(xué)的起來(lái)，內(nèi)容太多，但把它的一些重要的、結(jié)論性的內(nèi)容加以掌握和運(yùn)用，還是可以解決問(wèn)題的，現(xiàn)在就按這樣一個(gè)原則來(lái)論述（二）聲波的傳播速度由理論計(jì)算，可知無(wú)限體的縱波聲速VP如下式（1）式中E為彈性模量，σ為泊松比，ρ為密度。一般的混凝土密度大約在2400kg/m,泊松比約為0.23左右，彈性模量約在3.84×104MPa左右。灌注樁由于生產(chǎn)的特殊性，其縱波聲速：

水下灌注的在4000m/s上下;干作業(yè)灌注的在4000－4500m/s。一般情況:優(yōu)質(zhì)的、致密、堅(jiān)硬的混凝土聲速高；振搗不勻、疏松的、有缺陷的混凝土聲速低；混凝土聲速與混凝土強(qiáng)度的關(guān)系比較復(fù)雜，國(guó)內(nèi)有關(guān)科研單位的研究結(jié)果表明，其影響因素與石子的材質(zhì)、粒徑、養(yǎng)護(hù)條件有關(guān)；在基樁完整性檢測(cè)中，用聲速直接確定混凝土強(qiáng)度是困難的，甚至是不科學(xué)的。

（三）聲波在灌注樁中的傳播及特點(diǎn)

假設(shè)：混凝土是勻質(zhì)性介質(zhì)

在均勻介質(zhì)中,聲波按著發(fā)射時(shí)的方向，一往無(wú)前的向前傳播。當(dāng)遇到介質(zhì)變化時(shí)，會(huì)發(fā)生聲波的折射、反射、繞射、疊加等現(xiàn)象

當(dāng)介質(zhì)不均勻，例如混凝土中存在一個(gè)夾層,如圖1中的2。當(dāng)縱波P由介質(zhì)1入射到夾層2時(shí)，在1－2的分界面處會(huì)產(chǎn)生折射縱波PP,夾層2內(nèi)的縱波PP傳播到另一個(gè)分界面2－1時(shí)，同樣要產(chǎn)生折射波PPP,并進(jìn)入介質(zhì)1。

產(chǎn)生上述折射的先決條件是：界面兩邊介質(zhì)的聲速C和介質(zhì)的密度ρ的乘積不相等，這就是Snell定律。圖1聲波的傳播（1）聲波的折射─關(guān)于斯奈爾（Snell）定律（2）聲波的反射

當(dāng)混凝土不均勻，存在一個(gè)分界面（如二次澆灌面、振搗不均、漏振、完全沒(méi)有振搗、離析、夾泥、異物等與正常混凝土的分界面）如圖2，界面兩邊的聲速C與密度ρ的乘積不相等時(shí)，入射的P波，在界面處產(chǎn)生反射波PP。（上層介質(zhì)1的聲速為C1，下層介質(zhì)的聲速為C2）同樣,根據(jù)Snell定律，可知入射角與反射角是相等的。

圖2聲波的反射

（3）聲波的繞射—關(guān)于惠更斯原理

惠更斯原理說(shuō)的是：彈性介質(zhì)中，在某一時(shí)刻t，聲波波前上的所有點(diǎn)，均可視為該時(shí)刻開(kāi)始振動(dòng)的新的點(diǎn)振源，各點(diǎn)振源產(chǎn)生新的球面波，這些球面波經(jīng)t+?t后，波前的包絡(luò)迭加組合，形成新的球面波前，如此循環(huán)不已。圖3聲波的繞射（4）聲三波的三疊加三─疊三加定三律在聲三波的三傳播三過(guò)程三中，三有時(shí)三從不三同路三徑傳三播的三聲波三先后三到達(dá)三接收三點(diǎn)，三如圖4中混三凝土三缺陷三部位三的繞三射、三折射三、多三次反三射的三聲波三。這三些不三同路三徑來(lái)三的聲三波脈三沖，三在接三收點(diǎn)三將按三照到三來(lái)的三先后三時(shí)間三順序三，疊三加成三新的三脈沖三聲波三，這三就是三疊加三定律三。不三同路三徑到三來(lái)的三波，三疊加三的結(jié)三果，三會(huì)使三接收三波形三復(fù)雜三、畸三變。圖4聲波三的疊三加（四三）聲三波波三幅的三衰減在混三凝土三中聲三波波三幅與三混凝三土內(nèi)三部結(jié)三構(gòu)特三征的三相關(guān)三關(guān)系三是有三一定三規(guī)律三的，三故波三幅成三為可三用的三聲參三量。聲波三在傳三播過(guò)三程中三，質(zhì)三點(diǎn)振三動(dòng)的三幅度三，隨三著傳三播距三離的三延伸三，而三逐漸三減小三，也三就是三波幅三的衰三減，三其規(guī)三律如三下：衰減三系數(shù)α與介三質(zhì)的三物理三性能三有關(guān)三。由此三可見(jiàn)三，聲三波是三按指三數(shù)規(guī)三律衰三減的三。1.致密三的混三凝土三衰減三?。蝗杷扇幕烊寥p三大；2.不均三勻的三混凝三土衰三減大三；3.有缺三陷的三混凝三土，三因繞三射、三折射三、反三射因三素衰三減大。Am——發(fā)射三點(diǎn)的三波幅A——為傳三播了L距離三后接三收點(diǎn)三的波三幅e——為自三然對(duì)三數(shù)的三底α——為聲三衰減三系數(shù)L——傳播三距離聲波三透射三法檢三測(cè)基三樁完三整性三的優(yōu)三點(diǎn)：檢測(cè)三細(xì)致三，結(jié)三果準(zhǔn)三確可三靠；不受三樁長(zhǎng)三、樁三徑限三制；不需三樁頂三露出三地面三即可三檢測(cè)三，方三便施三工；正因三為如三此，三雖然三該方三法需三要預(yù)三埋聲三測(cè)管三，用三較高三，但三仍然三得到三廣泛三的采三用，三特別三是橋三梁、三高層三建筑三的大三型、三特大三型灌三注樁三的檢三測(cè)。1、不三適合三檢測(cè)三水平三裂縫三、薄三層狀三缺陷三；2、聲三測(cè)管三外、樁徑三里的三區(qū)域三無(wú)法三檢測(cè)三；3、樁三基是三立體三的，三聲波三透射三法簡(jiǎn)三化成3個(gè)或三者6個(gè)面三來(lái)評(píng)三定立三體的三樁；聲波三透射三法檢三測(cè)基三樁完三整性三的缺三點(diǎn)規(guī)三范目前三，超三聲法三檢測(cè)三灌注三樁質(zhì)三量的三方法三已列三入許三多檢三測(cè)規(guī)三范中三。作為三全國(guó)三性的三規(guī)范三有：建設(shè)三部行三業(yè)標(biāo)三準(zhǔn)《建筑三基樁三檢測(cè)三技術(shù)三規(guī)程》J三GJ三1三06三-2三01三4中國(guó)三工程三建設(shè)三標(biāo)準(zhǔn)三化協(xié)三會(huì)標(biāo)三準(zhǔn)《超聲三法檢三測(cè)混三凝土三缺陷三技術(shù)三規(guī)程》C三EC三S三21：20三00交通三部行三業(yè)標(biāo)三準(zhǔn)《公路三工程三基樁三動(dòng)測(cè)三技術(shù)三規(guī)程》JT三G/三T三35三12三―2三02三0鐵路三系統(tǒng)三標(biāo)準(zhǔn)TB三1三02三18三-2三01三9鐵路三工程三基樁三檢測(cè)三技術(shù)三規(guī)程第三三部分儀器三設(shè)備儀器三的組三成1、主三機(jī)2、徑三向換三能器3、管三口輪4、計(jì)三數(shù)器5、三三腳架1、主三機(jī)發(fā)三射高三壓脈三沖至三發(fā)射三換能三器，三發(fā)射三換能三器將三電能三轉(zhuǎn)換三位聲三能傳三入被三測(cè)結(jié)三構(gòu)。2、接三收換三能器三將接三收到三的聲三波信三號(hào)轉(zhuǎn)三換為三電信三號(hào)被三主機(jī)三系統(tǒng)三采集三，聲三波信三號(hào)在三傳播三過(guò)程三中攜三帶了三大量三被測(cè)三介質(zhì)三的聲三參量三信息三，由三于聲三參量三與被三測(cè)介三質(zhì)的三性質(zhì)三具有三一定三的相三關(guān)性三，通三過(guò)信三號(hào)分三析處三理評(píng)三價(jià)被三測(cè)介三質(zhì)的三性能三。高壓脈沖發(fā)射A/D轉(zhuǎn)換顯示屏系統(tǒng)總線鍵盤(pán)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)程控系統(tǒng)直流高壓程控打印機(jī)專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)跟檢三測(cè)有三關(guān)的三幾個(gè)三重要三參數(shù)三：1、發(fā)射三電壓：50三v三2三50三v三5三00三v三10三00三v2、采樣三周期：0.三5u三s，1u三s3、增三益：三信號(hào)三放大三的倍三數(shù)4、聲三時(shí)：三聲波三傳播三的時(shí)三間5、波三幅：三聲波三傳播三過(guò)程三中能三量的三衰減三情況首波三：接三收的三超聲三波的三第一三個(gè)波三谷(向下)或波三峰(向上)。是聲三參量三判讀三的前三提首波三及其三判定1、完整三的接三收波首波三自動(dòng)三增大三到一三定幅三度（1/三4波形三區(qū)）三，后三續(xù)波三削波三。波形三清晰三?；€三較干三凈、三平直三。2、不三正常三的波延時(shí)三過(guò)小增益三過(guò)小零聲三時(shí)電延三遲時(shí)三間(儀器三內(nèi)部三電路三及信三號(hào)線)電聲三轉(zhuǎn)換三時(shí)間(傳感三器)聲延三遲時(shí)三間聲波三在聲三測(cè)管三中傳三播的三時(shí)間聲波三在水三中傳三播的三時(shí)間零聲三時(shí)t0的標(biāo)三定方三法:時(shí)距三曲線三法：三該部三分在三規(guī)范三中已三介紹t=三t0三+b三l記錄三不少三于4個(gè)點(diǎn)三，t0為零三時(shí)，b為斜三率直接三對(duì)測(cè)三法：三一般三認(rèn)為三，只三要將三發(fā)射三與接三收傳三感器三直接三耦合三即可三讀出t0。即三當(dāng)測(cè)三距為三零時(shí)三，聲三時(shí)也三應(yīng)當(dāng)三為零三。舉例三說(shuō)明三：如樁三徑為1.三5m，埋三設(shè)三三根聲三測(cè)管三，聲三測(cè)管三管距三為1.三12三6m，取三混凝三土聲三速為45三00三m/三s。此三時(shí)，三聲波三傳播三時(shí)間三約為25三0μ三s，水中三聲速V水＝1.三5k三m/三s鋼材三中聲三速V鋼＝5.三8k三m/三s換能三器直三徑d＝26三mm聲測(cè)三管外三徑φ外＝60三mm，內(nèi)三徑φ內(nèi)＝54三mm水平三面無(wú)三指向三性。鉛垂三面指三向性三，它的三輻射三聲場(chǎng)三實(shí)際三是以三換能三器縱三軸為三回轉(zhuǎn)三軸的三一個(gè)三回轉(zhuǎn)三體。三因此三斜測(cè)三角度三要保三證信三號(hào)有三良好三的接三收條三件下三，盡三量選三大的三斜測(cè)三角度三。徑向三換能常用三頻率50三kH三z，波三長(zhǎng)8~三10三cm計(jì)量為保三證基三樁檢三測(cè)數(shù)三據(jù)的可靠三性，和可追三溯性，檢三測(cè)所三用的三儀器三必須三送至三省級(jí)三法定三計(jì)量三檢測(cè)三單位三進(jìn)行三檢定三。證三書(shū)在三有效三期內(nèi)三。第四三部分三現(xiàn)三場(chǎng)檢三測(cè)技三術(shù)方三法及三影響三因素現(xiàn)場(chǎng)三檢測(cè)三原理聲測(cè)三線遇三到缺三陷會(huì)三引起三聲參三量的三突變?yōu)槭踩磿?huì)三突變?nèi)?？因三為介三質(zhì)發(fā)三生了三變化具體三表現(xiàn)三為：1、Ps三d突變2、聲三速突三變3、波三幅突三變聲測(cè)三管的三根數(shù)三依據(jù)三樁的三直徑三而定三，目三的是三在保三證所三有剖三面聲三場(chǎng)的三覆蓋三范圍三，占三樁的三截面三積一三定比三例的三前提三下，三盡可三能節(jié)三省費(fèi)三用、三提高三檢測(cè)三效率三。建筑三規(guī)范：樁三徑小三于等三于80三0m三m，兩三根聲三測(cè)管三。樁徑三大于80三0、小三于等三于16三00三mm，三三根聲三測(cè)管三。樁徑三大于16三00三mm，四三根聲三測(cè)管三。2、聲三測(cè)管三布置三示意三圖3.聲測(cè)三管的三安裝檢測(cè)三管材三質(zhì)的三選擇三以透三聲率三大，三便于三安裝三，費(fèi)三用較三低為三原則三。一三般采三用鋼三管。管徑三大于三換能三器的三直徑三，一三般以三內(nèi)徑Ф5三0~三60三mm為宜三。管子三一般三采用三與鋼三筋籠三架立三筋焊三接或三綁扎三的方三式固三定。安裝三管子三時(shí)應(yīng)三注意三管子三接頭三應(yīng)不三漏漿三，內(nèi)三壁光三滑平三順，三管底三密封三。管子三之間三力求三平行三。4、聲測(cè)三管的三聯(lián)接聯(lián)接三方式三主要三有：三套筒三聯(lián)接三、螺三紋聯(lián)三接、三對(duì)接三焊聯(lián)三接三三種方三式，三最常三用的三方式三是套三筒聯(lián)三接，三效果三比較三好。注意三：管三距測(cè)三量，三聲測(cè)三管外三邊緣三到外三邊緣三的距三離5、檢三測(cè)前三的準(zhǔn)三備工三作收集三資料三，工三程地三質(zhì)資三料、三基樁三設(shè)計(jì)三圖紙三和施三工記三錄、三監(jiān)理三日志三等。了解三工藝三及施三工過(guò)三程中三出現(xiàn)三的異三常情三況。制定三相應(yīng)三的檢三測(cè)方三案。檢測(cè)三方案三包括三：工程三概況目的三與任三務(wù)方法三與技三術(shù)儀器三設(shè)備檢測(cè)三場(chǎng)地三要求檢測(cè)三人員三和時(shí)三間安三排檢測(cè)三報(bào)告檢測(cè)三時(shí)間三應(yīng)滿(mǎn)三足齡期要求三；檢測(cè)三前應(yīng)三沖洗三聲測(cè)三管，三在孔三中注三滿(mǎn)清三水作三為耦三合劑標(biāo)定三超聲三儀從三發(fā)射三至接三收的三系統(tǒng)三零聲三時(shí)；用直三徑大三于換三能器準(zhǔn)確測(cè)量并記錄聲測(cè)管內(nèi)、外徑和各個(gè)聲測(cè)剖面兩聲測(cè)管外壁間的距離，精度為±1mm。測(cè)試三方法依據(jù)三收發(fā)三換能三器的三相對(duì)三位置三關(guān)系三，有平測(cè)三、斜三測(cè)、三扇測(cè)1）平三測(cè)法一般三先用三平測(cè)三法，三一對(duì)三換能三器分三別置三于兩三個(gè)對(duì)三應(yīng)的三聲測(cè)三管中三，位三于同三一高三度；三相鄰三兩測(cè)三點(diǎn)間三距不三大于10三Cm。平測(cè)三法速三度快三、效三率高三，可三作為三是否三存在三缺陷三的初三步判三斷依三據(jù)；2）斜三測(cè)法將一三對(duì)換三能器三分別三置于三兩個(gè)三對(duì)應(yīng)三的聲三測(cè)管三中，三換能三器保三持一三定的三高程三差。由于三平測(cè)三有局三限性三，對(duì)三于缺三陷范三圍及三其嚴(yán)三重程三度進(jìn)三行判三定時(shí)三，應(yīng)三至少三結(jié)合三斜測(cè)三加以三綜合三判定3）扇測(cè)三法扇形三掃測(cè)三是將三一對(duì)三換能三器分三別置三于兩三個(gè)對(duì)三應(yīng)的三聲測(cè)三管中三，保三持一三個(gè)換三能器三高度三位置三固定三，另三一個(gè)三以一三定的三高程三差上三下移三動(dòng)進(jìn)三行測(cè)三試。扇測(cè)三法工三作量三大沒(méi)有三公認(rèn)三判據(jù)4）平測(cè)三斜三測(cè)三特點(diǎn)平測(cè)只能三分辨三缺陷三在樁軸三向上的位三置和三大小三，無(wú)三法分三辨缺三陷在樁徑三向上三的位置三和大三小。斜測(cè)三加平三測(cè)，三近似三一個(gè)三二維三坐標(biāo)三，能三定位三缺陷三在剖三面（三平面三）上三大小三和位三置。第五三部分三數(shù)三據(jù)分三析與三判定數(shù)據(jù)三分析三處理首波三判定三錯(cuò)誤三的要三重新三改判管斜三的進(jìn)三行自三動(dòng)糾三偏三，嚴(yán)三重管三斜的三應(yīng)改三用其三他方三法判三定輕微三管斜使用三管斜三修正三功能，并在三報(bào)告三上注三明修三正的三范圍嚴(yán)重三管斜依據(jù)三規(guī)范三不能三采用三聲測(cè)三的方三法評(píng)三定判據(jù)主判三據(jù)波速三臨界三值概三念波幅三臨界三值概三念輔助三判決頻譜三主三頻是三否頻三散PS三D是否三突變波速三臨近三值計(jì)算三方法三復(fù)雜三，先三剔除三異常三值，三再計(jì)三算平三均值三、標(biāo)三準(zhǔn)差波幅三臨近三值平均三值－6單位dbps三d值反映三聲速三變化三，比三聲速三敏感沒(méi)有三單位聲參三量與三缺陷三關(guān)系混凝三土離三析粗骨三料堆三積的三地方三，聲三速不三降低三甚至三偏高三，幅三值降三低。砂漿三多的三低強(qiáng)三區(qū)，三其波三速偏三低，三但幅三值可三能沒(méi)三有明三顯降三低。坍塌三形成三的縮三徑、三夾泥三（砂三）缺三陷聲速三、幅三度均三有明三顯的三下降三。沉渣波速三和幅三度的三明顯三下降三。樁頭三低強(qiáng)三區(qū)波速三和幅三度明三顯或三緩慢三下降斷樁三二三次澆三筑聲速三和幅三度的三急劇三下降三、波三形嚴(yán)