桩基检测技术
一、低应变检测分析判定
1、钻孔灌注桩常见质量通病
①泥浆护壁的钻孔灌注桩,桩底沉渣过厚;
②水下浇注混凝土时,施工不当如导管下口离开混凝土面、混凝土浇注不连续时,桩身会出现断桩的现象,而混凝土搅拌不均、水灰比过大或导管漏水会产生混凝土离析;
③当泥浆相对配置不当、地层松散或呈流塑状,或遇承压水层时,导致孔壁不能直立而出现踏孔时,桩身就会不同程度的出现扩径、缩颈或断桩的现象。 2、检测目的
检测桩身缺陷及其位置,判定桩身完整性类别。 3、桩身完整性
反映桩身截面尺寸相对变化、桩身材料密实性和连续性的综合指标。 4、检测方法
弹性波反射法。 5、检测范围
规则截面混凝土桩且桩径应小于2.0m;桩长一般不大于40m 6、测试原理
一般嵌入地层的基桩具有较大的长径比,可近似看作一维弹性杆件,当在桩头施加一机械脉冲力F(t) 时,桩顶在发生阻尼振动的同时,将产生一弹性波,并沿桩身向下传播。当波传至桩底或桩身某一缺陷时,由于这些部位均存在明显的波阻抗差异(形成波阻抗界面),因此在这些波阻抗界面上除一部分弹性波以透射波的形式往下传播和被介质吸收外,另一部分能量以反射波的形式往上传播。而反射波的走时和振幅、相位、频响等运动学特征和动力学特征不仅与桩底、桩
间缺陷位置有关,而且与缺陷性质、类型密切相关。因此,在桩头激振的同时,用安置在桩头的检波器接收来自桩底、桩间的反射信号及桩土体系的振动信号,同时进行滤波放大和必要的数据处理,就能获得桩间缺陷位置与性质等方面的参数,确定桩身缺陷位置、性质。 7、检测数据分析与判定
7.1桩身完整性分析宜以时域曲线为主,辅以频域分析,并结合地质资料、施工资料和波形特征等因素进行综合分析判定。 7.2桩身波速平均值的确定:
1)当桩长已知、桩底反射信号明显时,选取相同条件下不少于5根Ⅰ类桩的桩身波速按下式计算桩身平均波速:
1n
cmci
ni1
ci
2L1000T
ci2Lf
式中
cm
—桩身波速平均值(m/s);
ci
—参与统计的第i根桩的桩身波速值(m/s);
L—测点下桩长(m);
T—时域信号第一峰与桩底反射波峰间的时间差(ms);
f—幅频曲线上桩底相邻谐振峰间的频差(Hz),计算时不宜取第一与
第二峰;
n—参与波速平均值计算的基桩数量(n5)。
2)当桩身波速平均值无法按上款确定时,可根据本地区相同桩型及施
工工艺的其它桩基工程的测试结果,并结合桩身混凝土强度等级与实践经验综合确定。
不同混凝土强度等级的反射播波速经验值
经验值是针对普通混凝土提出的,仅供参考。高性能混凝土、添加粉煤灰及其他添加剂的混凝土波速与强度等级关系还有待于进一步研究。
3)如具备条件,可制作同混凝土强度等级的模型短桩测定波速,也可根据钻取芯样测定波速,确定基桩检测波速时应考虑土阻力及其它因素的影响。
7.3桩身缺陷位置应按下列公式计算:
L'
1
T'c2000 1c
2f
L'
'
式中L'—测点至桩身缺陷的距离(m);
T'—时域信号第一峰与缺陷反射波峰间的时间差(ms);
f
'
—幅频曲线上缺陷相邻谐振峰间的频差(Hz);
cm
c—桩身波速(m/s),无法确定时用
cm
值替代。
另国家规范要求取值的离散性不能太大,即 ∣Ci–Cm∣/ Cm≤5%
7.4桩身完整性类别应结合缺陷出现的深度、测试信号衰减特性以及设计桩型、成桩工艺、地质条件、施工情况,按规定和表所列实测时域或幅频
信号特征进行综合判定。
表 桩身完整性判定
8
图4.4.4-1 完整桩时域频域图
速度信号:
完整桩时域频域图
完整桩时域频域图
2 断桩时域频域图形的特点
时域波形和频域波形规则。在时域波形中反射信号明显并与入射波同相位,反射波周期为T'。在频域图形中,相邻峰间隔f'也基本相等。但由平均波速cm与T'算出的桩长L'比施工桩长要短,即L'
无桩底反射信号。
3 其它缺陷桩时域频域图形的特点(图4.4.4-3)
4 时域波形中有桩底反射,有完整桩的反射波周期T;缺陷反射与入射波同相位,缺陷的反射波周期为T'。频域图形中既有完整桩的特征频率
f,也有缺陷部位的特征频率f'。可根据公式4.4.3-1或4.4.3-2求
出缺陷沿桩长所在位置L'。 速度信号:
图4.4.4-3 缺陷桩的时域和频域图
8.3 当灌注桩截面渐变或突变,在阻抗突变处的一次或二次反射常表现为类似明显扩径、严重缺陷或断桩的相反情形,从而造成误判。因此,可结合施工、地质情况综合分析加以区分;无法区分时,应结合其它检测方法综合判定。 8.4对嵌岩桩,桩底沉渣和桩端持力层是否为软弱层、溶洞等是直接关系到该桩能否安全使用的关键因素。从理论上讲可以用低应变反射波法有效地检测出桩端嵌岩等质量,即在桩端波形呈反相反射时,认为嵌岩状况良好,反之则认为在桩端存在低劣混凝土或沉渣可能性较大,或者存在软弱层或岩溶孔洞等。实际检测中,当采用本方法判定桩端嵌固效果差时,应采用静载试验或钻芯法等其它检测方法核验桩端嵌岩情况,确保基桩使用安全。
二、应力波简单理论
1、没有扰动就没有波,只有扰动而没有传播的介质也不能形成波,如果介
质是弹性的,形成的就是弹性波。
2、在波动过程中,介质中各个质量都只在各自的平衡位置附近作振动,并
不随波动过程传到远处,被传播的是扰动的状态,而不是振动的质点。 3、扰动引起的介质质点运动方向与波的传播方向一致或相反的应力波是纵
波,垂直的是横波。
4、应力波波长公式 λ=cT=
c2c2== f k
式中 T——波动的周期,表示介质质点振动的周期(时间)
c——波传播速度,简称波速,表示单位时间内扰动在介质中
传播的距离(长度/时间)
λ——波长,在一个周期内,波传播的距离(长度) f——频率,单位时间(1秒)内,波前进的波长数,f
/单位时间
——圆频率,频率的2倍,
2
(1/时间) T
1
T
k——波数,圆频率与波速频率之比值,k
(1/时间)
5、桩身材料弹性模量公式E= c2
式中 E——桩身材料弹性模量(kPa) c——桩身应力波的传播速度(m/s)
c
(次/单位时间)
——桩身材料质量密度(t/m3)
另根据虎克定律弹性模量等于应力与应变之比
E=
6、桩身阻抗公式
F= 注意应变没有单位 A
Z= cA= E
7、桩顶质点运动速度与应变成正比
V= c
根据E= A cF=及E= c2公式得出 A
FEA= EA=±Z·V
8、应力波在桩不同阻抗界面处的反射和透射
L 界面上F和速度V应分别满足牛顿第三定律和连续条件得出
VI + VR=VT =V
FI + FR=FT =F
根据公式FEA= EA=±Z·V得出
VR =(Z1Z2)VI Z2Z1
Z2Z1)FI Z2Z1 FR =(
完整性系数Z2得出 Z1
1 VR =()VI 1
FR =(1)FI 1
反射系数R1则得出 1
VR =RVI
FR =RFI
三、超声波检测分析判定
1、检测目的
检测混凝土灌注桩桩身缺陷位置、范围和程度,判定桩身完整性类别。
2、桩身完整性
反映桩身截面尺寸相对变化、桩身材料密实性和连续性的综合指标。
3、检测方法
声波透射法。
常用的声学参数为声速、波幅、频率及波形。
4、检测范围
预埋声测管的灌注桩。
一般桩径大于600mm(桩径太小时,换能器与声测管的耦合会引起较大的相
对误差)
5、测试原理
在被测桩内预埋2-4根竖向相互平行的声测管作为检测通道,将超声脉冲发
射换能器与接收换能器置于声测管中,管中注满清水作为耦合剂,由仪器发射换
能器发射超声脉冲,穿过待测的桩体混凝土,并经接收换能器被仪器所接收,判
读出超声波穿过混凝土的声时、接收波首波的波幅以及接收波主频等参数。超声
脉冲信号在混凝土的传播过程中因发生绕射、折射、多次反射及不同的吸收衰减,
使接收信号在混凝土中传播的时间、振动幅度、波形及主频等发生变化,这样接
收信号就携带了有关传播介质(即被测桩身混凝土)的密实缺陷情况、完整程度
等信息。由仪器的数据处理与判断分析软件对接收信号的各种声参量进行综合分
析,即可对桩身混凝土的完整性、内部缺陷性质、位置以及桩混凝土总体均匀性
等级等做出判断。
6、声波波速与混凝土质量的关系
6.1声速
读取的声时值是首波到达时间
1)声波波速是超声波检测的一个主要参数,声波在混凝土中传播的声速与
混凝土的弹性性质有关,也与混凝土的内部结构(是否存在缺陷及缺陷程度)有
关,对组成材料相同的混凝土,其内部越致密、孔隙率越低,则声波波速越高,
强度也越高。
但是混凝土材料是一种多项复合体,其强度与声速的关系不是完全稳定的,
受多种因素影响,具体如下:
A、混凝土原材料性质及配合比的影响;
B、龄期影响;
C、温度、湿度等混凝土硬化环境的影响;
D、施工工艺
对于同一工程的混凝土灌注桩,上述影响因素基本相近,因此声波波速的
高低基本可反映桩身强度的高低。
2)混凝土内部缺陷对声波波速的影响
低频超声波具有漫射的特点。
当桩身存在缺陷时,声波在缺陷位置的传播时间比正常部位传播时间长,
声速比正常部位小。
6.2 接收声波波幅与混凝土质量的关系
波幅是反映声波穿过混凝土后能量衰减的指标之一,检测时通常以首波(接
收信号的前面半个周期)的波幅为准。一般认为,接收波波幅强弱与混凝土的黏
塑性有关,波幅值越低,混凝土对声波的衰减就越大。
当桩身混凝土存在低强度区、离析区以及存在夹泥、蜂窝等缺陷时,声波
的吸收衰减和散射衰减增大,使接收波波幅明显下降。
波幅幅值的测量受换能器与试体耦合条件的影响较大,在灌注桩检测时,
换能器在声测管中通过水进行耦合,一般比较稳定,但要注意使换能器在管中处
于居中位置,因此须在换能器上安装定位器(扶正器)。
接收声波幅值与混凝土质量紧密相关,对缺陷区的反映比声时值更为敏感,
是缺陷判断的重要参数之一。
6.3 接收声波频率变化与混凝土质量的关系
声波脉冲是复频波,具有多种频率成分。当它们穿过混凝土后,各频率成
分的衰减程度不同,高频部分比低频部分衰减严重,因而导致接受信号的主频率
向低频端漂移。其漂移的多少取决于衰减因素的严重程度
接收波主频率是介质衰减作用的一个表征量,当遇到缺陷时,由于衰减严
重,使接收波主频率明显降低。
6.4 接收波波形变化与混凝土质量的关系
接收波波形:由于声波脉冲在缺陷界面的反射和折射,形成波线不同的波
束,这些波束由于传播路径不同,或由于界面上产生波形转换而形成横波等原因,
使得到达接收换能器的时间不同,因而使接受波成为许多同相位或不同相位波束
的叠加波,导致波形畸变。
波形畸变程度可作为判断缺陷程度的参考依据。
1)声波通过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达到较高振幅,接收波的包络线呈半圆形;
C、第一个周期的波形无畸变;
2)声波通过缺陷混凝土后的波形特征
A、首波平缓,振幅小;
B、第一周波的后半周甚至第二个周期,幅度增加仍不够,接收波的包络线
呈喇叭形;
C、第一、二个周期的波形有畸变;
D、当缺陷严重且范围大时,无法接收声波。
(包络线为半圆形)
正常混凝土的接收波形 (包络线呈喇叭形)
有缺陷混凝土的接收波形
导致波形畸变的因素很多,某些非缺陷因素:如换能器本身振动模式复杂,
换能器性能的变化、耦合状态的不同,都会导致波形的畸变。此外后续波是各种
不同类型波的叠加,同样会导致波形畸变,因此观测波形畸变的程度以接收波的
第一、二个周期的波形为主。
7、声速、及接收波波幅、主频的变化、波形判定混凝土质量的比较
1) 声速的测试值比较稳定,结果的重复性教好,受非缺陷因素的影响小,
在同一桩的不同剖面以及同一工程的不同桩之间可以比较,是判定混凝土质量的
主要参数,但声速对缺陷的敏感性不及波幅。
2)接收波波幅(首波波幅)对混凝土缺陷很敏感,是判定混凝土质量的另
一个重要参数。但波幅的测试值受仪器系统的性能、换能器耦合状态、测距等诸
多非缺陷因素的影响,测试值没有声速稳定,目前只能相对比较,在同一桩的不
同剖面或不同桩之间无可比性。
3)接收波主频的变化能反映声波在混凝土中的衰减状况。间接反映混凝土
质量的好坏,但声波主频的变化受测距、仪器设备状态等非缺陷因素的影响,因
此不同剖面及不同桩之间的可比性不强,只用于同一剖面内各测点的相对比较,
其测试值也没有声速稳定,目前主频漂移指标仅作为声速、波幅的辅助判椐。
4)接收波形是透过两声测管间混凝土的声波能量的一个总体反映,反映了
发、收换能器之间声波在混凝土各种声波传播路径上的总体能量,其影响区域大
与首波。因此接受波形态的变化,可作为混凝土质量综合判定的一个重要参考。
8、声学参数的检测
1)声速检测
在实测中,声速不是直接测读,而是根据测距和声时计算得出,因此声速的
测试精度取决于测距和声时的测试精度。
测距是声测管外壁间的净距,一般用钢卷尺在桩顶部量测。
桩内声测管的平行度对声速测试精度的影响是相当大的。
2)声时的测读方法
数字式声波仪有自动测读功能,采用采样方法将接收波采集后转变为数字
量储存,然后再把储存的数字波形转化为模拟波形,显示在屏幕上。
测量声时是发射的起点到首波起点所经过的时间。
声时显示范围应大于2000us,测量精度优于或等于0.5us。
3)测试系统的延时
A、仪器、换能器及高频电缆产生的声时初读数t''应按下式计算:
t''(L1t2L2t1) (L1L2)
式中 t''——声时初读数,精确至0.1s;
L1、L2分别表示两个换能器先后两次调节时内边缘的间距
t1、t2为其分别读取的相应声时值
系统延时的来源
在测试时,仪器所显示的发射脉冲与接收信号之间的时间间隔,实际上是发
射电路施加于压电晶片的电信号的前缘与接收到的声波被压晶体交换长的电信
号的起点之间的时间间隔,由于从发射电脉冲变成到达试体表面的声脉冲,以及
从声脉冲变成输入接收放大器的电信号,中间还有种种延迟,所以仪器所反映的
声时并非声波通过试件的真正时间,这一差异来自下列几个方面;
(A) 电延迟时间:从声波仪电路原理可知,发出触发电脉冲并开始计时
的瞬间到电脉冲开始作用到压电体的时刻,电路中有些触发、转换
过程。这些电路转换过程有短暂延迟的响应。另外,触发电信号在
线路及电缆上也需短暂的传递时间,接收换能器也类似。这些延迟
统称电延迟。
(B) 电声转换时间:在电脉冲加到压电体瞬间到产生振动发出声波瞬间
有电声转换的延迟。接收换能器也类似。
(C) 声延迟:换能器中压电体辐射出的声波并不是直接进入被测体,而
是先通过换能器壳体或夹心式换能器的辐射体,再通过耦合介质层,
然后才进入被测体。接收过程也类似。超声波在通过这些介质时需
要花费一定的时间,这些时间统称为声延迟。
这三部分延迟构成了仪器测读时间t1与声波在被测体中传播时间t的差
异。这三部分中,声延迟所占的比例最大,这种时间上的差异统称仪器零
读数,常用符号t0来表示。仪器零读数的定义为:当发收换能器间仅有耦
合介质(发、收各一层,共两层)时仪器的测读时间,而声波在被测物体
中的传播时间t=t1一t0.
要准确求得t应首先标定出仪器零读数t0。显然,不同的声波仪,不同的
换能器,t0值均各不相同,应分别标定。
2)测试系统延时t0的标定方法
使用径向换能器时,系统延时t0的标定方法——时距法:径向换能器辐射
面是圆拄面,应采用如下方法标定:将发、收换能器平行悬于清水中,逐
次改变两换能器的间距,并测定相应声时和两换能器的间距,做若干点的
声时一间距线性回归曲线,就可求得t0:
t=t0 +b*L
式中 b----------回归直线斜率;
L-----------发、收换能器辐射面边缘间距,
t-----------仪器各次测读的声时;
t0----------时间轴上的截距(us),即测试系统的延时。
图 径向换能器t0表定的时一距法回归直线
B、声测管及耦合水的声时修正值t应按下式计算:
D1d1d1d'
tvtvw ''
'式中 t——声时修正值,精确至0.1s;
D1——声测管的外径(mm);
d1——声测管的内径(mm);
' d——换能器的外径(mm);
vt——声波在声测管管壁厚度方向的传播速度(km/s),精确至小
数点后三位;
参照上海及其它基桩规程钢管
PVC管
vwvt=5.940(km/s), vt=2.350(km/s) ——声波在水中的传播速度(km/s),精确至小数点后三位。
vw
vw
vw
vw
vw
vw 参照上海基桩规程钢管=1.450(km/s) 水温5度 =1.460(km/s) 水温10度 =1.470(km/s) 水温15度 =1.480(km/s) 水温20度 =1.490(km/s) 水温25度 =1.500(km/s) 水温30度
C、声时计算公式 tcitit0t'
l'
vitci
式中 tci——第i测点声时(s);
t i——第i测点声时测量值(s);
t0——仪器系统延迟时间(s);
' t——声测管及耦合水层声时修正值(s);
' 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);
2)波幅检测
A、波幅测量是用某种指标来度量接收波波峰的高度,并作为比较多个测点声波信号强弱的一种相对指标。采用分贝(dB)表示法。
B、波幅测量
数字式声波仪波幅测量有自动测读和自动测读功能,在数字化仪器中,数字化信号屏幕波幅可以量化,通过调整放大衰减系统,只要满足首波幅度不超出满屏的条件,仪器可自动判定首波波峰样品幅值并计算出接收到的原始信号幅值。
波幅的量值是放大器的增益值,衰减器的衰减值和屏幕显示波形的幅值的综合值。
3)波幅计算公式
Api20lg
Apiaia0 式中
——第i测点波幅值(dB); aia0——第i测点信号首波峰值(v); ——零分贝信号幅值(v);
4)保证波幅的相互可比性
接收波幅大小不仅取决于混凝土本身的性能、质量,还与换能器性能(灵敏度、频率及频率特性)、仪器等非缺陷因素及换能器与混凝土的声耦合状态有关。为使波幅值能相对地反映混凝土性质、质量、在波幅测量中必须保证测量系统因素的一致性,以确保波幅的相互可比性。
A、保持测试系统状态一致,即仪器、换能器及信号电缆线在同一批测试中保持不变。
B、保持测试参数不变,如发射电压、采样频率等。
C、注意接收换能器与混凝土之间的耦合状态,尽量使其良好一致。
D、运用波幅作相对比较时,应尽可能保持测试在相同测距和相同测试角度情况下进行。
3)频率检测
A、数字式声波仪配有频率分析软件,可用频谱分析的方法更精确的接收声波信号的主频。和波幅类似,频率测值与换能器种类、性能、声耦合状况、探测距离等因素有关。只有上述因素固定,频率值才能作为相对比较的参数而用于混凝土质量判断。
B、频率计算公式
fi1000
Ti
式中
fiTi——第i测点信号主频值(kHz),也可由信号频谱的主频求得; ——第i测点信号周期(s)。
4)波形的记录
数字式声波仪的高速数字信号采集系统可实时观测接收波形的动态变化,又可将波形以数字信号方式记录并储存在波形文件中,并可打印出波形图,将多次采样后的波形文件显示在同一屏中,可形成波列列表图。同一测线上的多个连续测点的波形记录组合为波列图后,可直观地显示出声参量的变化。
9、桩身混凝土缺陷综合判定方法
1、声速判据
声速临界值采用正常混凝土声速平均值与2倍声速标准差之差,
即:
vDv2v
vi1nnvin (viv)2
vn1i1
式中 v——正常混凝土声速平均值(km/s);
v——正常混凝土声速标准差;
vi
——第i个测点声速值(km/s);
n——测点数。
当实测混凝土声速值低于声速临界值时应将其视为可疑缺陷区。
vivD
式中
vi
——第i个测点声速值(km/s);
vD——声速临界值(km/s)。
当检测剖面n个测点的声速值普遍偏低且离散性很小时,宜采用声速低限值判据。即实测混凝土声速值低于声速低限值时,可直接判定为异常。
vivL
式中
vi
——第i个测点声速值(km/s);
vL——声速低限值(km/s)。
声速低限值应由预留同条件混凝土试件的抗压强度与声速对比试验结果,结合本地区实际经验确定。 2、波幅判据
波幅异常时的临界值判据应按下列公式计算:
1n
AmApi
ni1
ApiAm6
式中
Am
——波幅平均值(dB);
n——检测剖面测点数。
当式
ApiAm6
成立时,波幅可判定为异常。
3、PSD判据
当采用斜率法的PSD值作为辅助异常点判据时,PSD值应按下列公式计算:
PSDKt
K
tcitci1
zizi1
ttcitci1
式中 tci——第i测点声时(s); tci1——第i-1测点声时(s); zi——第i测点深度(cm);
zi1
——第i-1测点深度(cm);
根据PSD值在某深度处的突变,结合波幅变化情况,进行异常点判定。 4、当采用信号主频值作为辅助异常点判据时,主频-深度曲线上主频值明显降低可判定为异常。
5、桩身完整性类别应结合桩身混凝土各声学参数临界值、PSD判据、混凝土声速低限值以及桩身可疑点加密测试(包括斜测或扇形扫测)后确定的缺陷范围按本规程表的特征进行综合判定。
桩身完整性判定
10、当声测管出现堵管情况时,按以下规定执行:
1、当出现个别声测管桩底附近堵管采用斜测法时,两个换能器中点连线的水平夹角应不大于40o;
2、其它情况下,应在所堵声测管附近钻芯,检测桩身混凝土完整性,并用钻芯孔作为通道进行声波透射法检测。
11、检测报告应符合铁路检测规程内容的规定。并应包括:
1 受检桩每个检测剖面声速-深度曲线、波幅-深度曲线,并将相应判据临界值所对应的标志线绘制于同一个座标系;
2 当采用主频值或PSD值进行辅助分析判定时,绘制主频-深度曲线或PSD曲线;
3 桩身缺陷位置及程度分析;
4 每个检测剖面有代表性的正常测点和异常测点的实测波形曲线。 1)系统延时的来源
在测试时,仪器所显示的发射脉冲与接收信号之间的时间间隔,实际上是发射电路施加于压电晶片的电信号的前缘与接收到的声波被压晶体交换长的电信号的起点之间的时间间隔,由于从发射电脉冲变成到达试体表面的声脉冲,以及从声脉冲变成输入接收放大器的电信号,中间还有种种延迟,所以仪器所反映的声时并非声波通过试件的真正时间,这一差异来自下列几个方面;
(D) 电延迟时间:从声波仪电路原理可知,发出触发电脉冲并开始计时
的瞬间到电脉冲开始作用到压电体的时刻,电路中有些触发、转换过程。这些电路转换过程有短暂延迟的响应。另外,触发电信号在线路及电缆上也需短暂的传递时间,接收换能器也类似。这些延迟统称电延迟。
(E) 电声转换时间:在电脉冲加到压电体瞬间到产生振动发出声波瞬间
有电声转换的延迟。接收换能器也类似。
(F) 声延迟:换能器中压电体辐射出的声波并不是直接进入被测体,而
是先通过换能器壳体或夹心式换能器的辐射体,再通过耦合介质层,然后才进入被测体。接收过程也类似。超声波在通过这些介质时需要花费一定的时间,这些时间统称为声延迟。
这三部分延迟构成了仪器测读时间t 1与声波在被测体中传播时间t的差异。这三部分中,声延迟所占的比例最大,这种时间上的差异统称仪器零读数,常用符号t0来表示。仪器零读数的定义为:当发收换能器间仅有耦合介质(发、收各一层,共两层)时仪器的测读时间,而声波在被测物体中的传播时间t=t1一t0.
要准确求得t应首先标定出仪器零读数t0。显然,不同的声波仪,不同的换能器,t0值均各不相同,应分别标定。 2)测试系统延时t0的标高方法
使用径向换能器时,系统延时t0的标定方法——时距法:径向换能器辐射面是圆拄面,应采用如下方法标定:将发、收换能器平行悬于清水中,逐次改变两换能器的间距,并测定相应声时和两换能器的间距,做若干点的
声时一间距线性回归曲线,就可求得t0: t=t0 +b*l (14—1)
式中 b----------回归直线斜率;
l-----------发、收换能器辐射面边缘间距, t (us) t-----------仪器各次测读的声时; t0----------时间轴上的截距(us),即测试 系统的延时。
低应变检测流程
1、检测前准备工作
①收集施工记录,桩位图、地质资料、受检桩在施工中有无异常;
②受检桩桩身混凝土强度应至少达到设计强度的70%,且不小于15MPa。 ③受检桩桩顶标高是否在设计标高处?混凝土质量是否良好?
④受检桩桩顶传感器安装处及锤击处宜用便携式砂轮机磨平,激振点与测量传感器安
装位置应避开钢筋笼的主筋影响。
D≤0.8m 0.8m<D≤1.25m 1.25m<D<2.0m
实心桩不同桩径激振点和传感器安装点布置示意图
2、现场检测
PHC管桩激振点和传感器安装点布置示意图
①对检测仪器设备进行检查调试,确定性能正常后,输入正确测试参数。 ②将传感器安装处清理干净,用粘接耦合剂将传感器粘在桩顶传感器安装处,并确保
粘接牢固且传感器的安装与桩顶面垂直,激振方向应沿桩轴线方向。
③每根单桩均进行多次激振,重复性测试,当多次测试波形重复良好时,方可存储,
每根桩至少采集存储3个以上好的波形。并根据缺陷所在位置的深浅,及时改变锤击脉冲宽度。当检测长桩的桩底反射信息或深部缺陷时,冲击入射波脉冲应较宽;当检测短桩或桩的浅部缺陷时,冲击入射波脉冲应较窄。
④检测中发现异常的桩,需采用多台设备进行检测并进行综合分析及判定。 ⑤填写野外检测记录及检测见证单。 3、成果提交
①每批次检测速报次日送交建设单位及监理。
②每单项工程检测结束后7日提交正式报告。
基桩低应变检测现场记录表
检测记录员: 资料提供: 见证人: 检测日期: 超声波检测流程 1、声测观的埋设
①声测管是检测过程中换能器移动的通道,其材料应具有一定的强度及刚度,宜采用焊接钢管(镀锌管或不镀锌管),内径宜为50mm~55mm,壁厚不宜小于2.5mm,管身不得有破损,管内不得有异物。
②根据桩径大小预埋声测管,桩径不大于800mm宜对称埋二根管;桩径大于800mm小于等于2000mm,宜埋三根,按等边三角形布置;桩径大于2000mm以上,宜埋四根,按正方形布置,测管之间要保持平行。
③声测管底部应预先封闭,宜用堵头封闭或用钢板焊封,以保证不漏浆。 ④每节钢管宜采用螺纹外套管接头连接,应保证连接处不渗浆。
⑤安放钢筋笼时应将声测管焊接或绑孔在钢筋笼内侧,每节声测管在钢筋笼上的固定点不应少于三处,声测管之间应相互平行。
⑥在桩身未配筋的部位,应制作三角形(或井字型)钢筋支架用于固定声测管。 ⑦声测管顶部高出桩顶的距离不应少于0.5m。
⑧埋设完后在声测管管口应立即加盖或堵头,以免异物入内。 2、检测前准备工作
①收集施工记录,桩位图、地质资料、确定受检桩混凝土强度满足检测要求,施工中有无异常;
②受检桩桩身混凝土强度应至少达到设计强度的70%,且不小于15MPa。
③在超声波检测前采用一段直径略大于换能器的圆钢做疏通吊锤,逐根检查声测管的畅通情况及实际深度,并打开声测管塞子,向管内注满清水。 ④采用标定法确定仪器系统延迟时间。
⑤声测管以线路小里程至大里程方向的顶点为起始点,按顺时针旋转方向呈对称形状布置并进行编号,并在桩顶用钢卷尺准确测量相应检测剖面声测管外壁间净距离。
D ≤ 800mm
1-2,1-3,1-4,2-3,2-4,3-4。 3、现场检测
①将发射与接收声波换能器以相同标高分别置于声测管中的测点处,同步升降,测点间距不宜大于250mm。检测过程中应校核换能器深度。
②实时显示和记录接收信号的时程曲线,读取声时、首波幅值和周期值,宜同时显示频
D >2000mm
谱曲线及主频值。
③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。采用斜测法时,两个换能器中点连线的水平夹角不宜大于40o。
平测、斜测和扇形扫测示意图
④在同一根桩的不同剖面的检测过程中,声波发射电压和仪器设置参数应保持不变。 ⑤检测开始前后应检查换能器扶正器的完好状态。
⑥检测中发现异常的桩,需采用多台设备进行检测并进行综合分析及判定。 ⑦填写野外检测记录及检测见证单。 4、成果提交
①每批次检测速报次日送交建设单位及监理。 ②每单项工程检测结束后14日提交正式报告
基桩声波透射法现场检测记录表