声波透射法检测技术规范.doc

声波透射法检测技术规范17.1 适用范围17.1.1 声波透射法适用于已预埋两根或两根以上声测管、且桩径不小于0.6m的混凝土灌注桩桩身完整性检测及混凝土地下连续墙的墙身完整性检测，判定桩身及墙身缺陷的位置、范围和程度17.1.2声波透射法也适用于基桩经钻芯法检测后需进一步了解具有两个或两个以上钻芯孔之间的混凝土质量的检测17.1.2【条文说明】基桩声波透射法检测是利用声波的透射原理对桩身混凝土介质状况进行检测，当桩径小于0.6m时，声测管的声耦合会造成较大的测试误差，因此该方法适用于桩径不小于0.6m由于桩（墙）内跨孔测试误差高于上部混凝土的检测，且桩（墙）身混凝土纵向各部位硬化环境不同，粗细骨料分布不均匀，因此该方法不宜用于推定桩（墙）身混凝土强度17.2 仪器设备17.2.1 声波发射与接收换能器应符合下列规定：l 圆柱状径向振动，沿径向无指向性；2 外径小于声测管内径，有效工作段长度不大于150mm；3 谐振频率为30-60kHz；4 水密性满足lMPa水压不渗水17.2.1【条文说明】 声波换能嚣有效工作面长度指起到换能作用的部分的实际轴向尺寸，该长度过大将夸大缺陷实际尺寸并影响测试结果。

换能嚣的谐振频率越高，对缺陷的分辨率越高，但高频声波在介质中衰减快，有效测距变小选配换能嚣时，在保证有一定的接收灵敏度的前提下，原则上尽可能选择较高频率的换能器提高换能器谐振频率，可使其外径减少到30mm以下，有利于换能器在声测管中升降顺畅或减小声测管30~60kH声波发射频率的提高，将使声波穿透能力下降所以，本规程仍推荐目前普遍采用的30一60kHz的谐振频率范围桩中的声波检测一般以水作为耦合剂，换能器在1MPa水压下不渗水也就是在100m水深能正常工作，这可以满足一般的工程桩检测要求．对于超长桩，宜考虑更高的水密性指标当测距较大接收信号较弱时，宜选用带前置放大器的接收换能器，也可采用低频换能器，提高接收信号的幅度声波换能器宜配置扶正器，防止换能嚣在声测管内摆动影响测试声学参数的稳定性17.2.2声波检测仪应符合下列要求：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的功能2最小采样时间问隔小于或等于0.5μs，声波幅值测最相对误差小于5%，系统频带宽度为5-200kHz，系统最大动态范围不小于100dB3声波发射脉冲为阶跃或矩形脉冲，电压幅值为200-1000V4具有首波实时显示功能。

5具有自动记录声波发射与接收换能器位置功能6 连续工作时间不少于4小时17.2.2【条文说明】　最小采样时间间隔决定了声测时测量精度，因而也决定了声速测量精度声波透射法“测强”要求有足够精度（0.1μs），由于混凝土灌注桩的声波透射法检测没有涉及桩身混凝土强度的推定，因此系统的最小采样时间间隔放宽至0.5μs17.3 声测管埋设17. 3.1声测管埋设应符合下列规定：1 声测管内径应大于换能器外径2 声测管应有足够强度和径向刚度，有较大的透声率，声测管材料的温度系数应与混凝土接近3 声测管应下端封闭、上端加盖、管内无异物；有较大的透声率声测管连接处应光顺过渡，管口高出混凝土顶面100mm以上4 浇灌混凝土前应将声测管有效固定，声测管之间应保持平行5 有足够水密性，在较高的静水压力下不漏浆17.3.1【条文说明】声测管内径与换能器外径相差过大时，声耦合误差明显增加；相差过小时，影响换能器在管中的移动，因此两者差值取l0mm为宜．声测管管壁太薄或材质较软时，混凝土灌注后的径向压力可能会使声测管产生过大的径向变形，影响换能嚣正常升降，甚至导致试验无法进行，因此要求声测管有一定的径向刚度，如采用钢管、镀锌管等管材，不宜采用PVC管．由于钢材的温度系数与混凝土相近，可避免混凝土凝固后与声测管脱井产生空隙。

声测管的平行度是影响测试数据可靠性的关键．因此，应保证成桩后各声测管之间是基本平行的17.3.2混凝土灌注桩桩身完整性检测时，声测管应沿钢筋笼内侧呈对称形状布置(图17.3.2-1)，并可按正北方向顺时针旋转依次编号声测管埋设数量应符合下列要求： 1 D<800mm，不少于2根管； 2 800mm 1500mm，不少于4根管 当桩径D大于2500mm时宜增加预埋声测管数量图17.3.2-1 声测管布置示意图注：检测剖面编组（检测剖面序号为j）分别为：2根管时．AB剖面（j=1）：3根管时AB剖面（j=1）BC剖面（j=2）．CA剖面(j=3)：4根管时AB剖面（j-l），BC剖面(j-2)．CD剖面(j-3)，DA剖面(j-4),AC剖面（j-5），BD剖面（j-6）17.3.2【条文说明】 检测剖面、声测线和检测横截面的编组和编号见图17.3.2-2，桩中预埋三根声测管时可构成三个检测剖面，声波的有效检测范围覆盖了绝大部分桩身横截面因此其声测管利用率是最高的，这符合检测工作既准确又经济的双重要求因此规范把预埋三根声测管的柱径范围放宽，大多数工程桩的桩径都在这个范围内。

声测管按规定的顺序编号，便于复检、验证试验，以及对桩身缺陷的加固、补强等工程处理图17.3.2-2检测剖面、声测线、检测横截面编组和编号示意图17.3.3地下连续墙的墙身完整性检测时，每个槽段声测管埋设数量不应少于4根（如图17.3.3）,声测管间距不宜大于1.2m，且声测管应布置在钢筋笼内测17.3.3【条文说明】工程中常见的地下连续墙槽段长度为4m、6m，声测管可按图17.3.3布置，检测剖面编组（检测剖面序号记为j）分别为：AB剖面（j=1），BC剖面（j=2），CD剖面（j=3）……，IJ剖面(j=9)( 4 m槽段),MN剖面(j=13)（6 m槽段）a) 4 m槽段b）6 m槽段图17.3.3 地下连续墙声测管布置示意图17.4 现场检测17.4.1现场检测前准备工作应符合下列规定：1 现场检测开始的时间应符合本规程第3.2.5条第1款的规定2 采用率定法确定仪器系统延迟时间将发射、接收换能器平行悬于清水中，逐次改变点源距离并测量相应声时，记录若干点的声时数据并作线性回归的时距曲线： （17.4.1-1）式中：——直线斜率（μs/mm）； ——换能器表面近距离（mm）； ——声时（μs）； ——仪器系统延迟时间（μs）。

3计算几何因素声时修正值声测管及耦合水声时修正值按下式计算： （17.4.1-2）式中：——声测管外径（mm）；——声测管内径（mm）；——换能器外径（mm）；——声测管材料声速（km/s）；——水的声速（km/s）；——声测管及耦合水层时修正值（μs）4在桩（槽段）顶测量相应声测管外壁间净距离，测试误差小于1%5将各声测管内注满清水，检查声测管畅通情况；换能器应能在声测管全程范围内正常升降17.4.1【条文说明】 原则上，桩身混疑土满28天龄期后进行声波透射法检测是合理的．但是，为了加快工程建设进度、缩短工期，当采用声波透射法检测桩身缺陷和判定其完整性类别时，可适当将检测时间提前，以便能在施工过程中尽早发现问题，及时补救，赢得宝贵时间这种适当提前检测时间的做法基于以下两个原因：一是声波透射法是一种非破损检测方法，不会因检测导致桩身混凝土强度降低或破坏；二是在声波透射法检测桩身完整性时，没有涉及混凝土强度问题，对各种声参数的判别采用的是相对比较法，混凝土的早期强度和令龄期后的强度有一定的相关性，而混凝土内因各种原因导致的内部缺陷一般不会因时间的增长而明显改善，因此，原则上只要求混凝土硬化并达到一定强度即可进行检测．规定：“当采用低应变法或声波透射法检测桩身完整性时，受检桩混凝土强度至少达到设计强度的70%”。

17.4.2 现场平测和斜测应符合下列规定：l 将发射与接收声波换能器通过深度标志分别置于两个声测管道中平测时，发射与接收声波换能器始终保持相同深度(图1 6.4.2a)；斜测时，发射与接收声波换能器始终保持固定高差（图1 6.4.2b），且两个换能器中点连线的水平夹角不应大于30o2 检测过程中，应将发射与接收声波换能器同步升降，声测线间距不应大于100mm，并应及时校核换能器的深度检测时应从桩底开始向上同步提升声波发射与接收换能器进行检测，提升过程中应根据桩的长短进行1-3次换能器高差校正，提升过程中应确保测试波形的稳定性，同步提升声波发射与接收换能器的提升速度不宜超过0.5m/s3 对于每条声测线，应实时显示和记录接收信号的时程曲线，读取首波声时、幅值，保存检测数据时应同时保存波列图信息，当需要采用信号主频值作为异常点辅助判据时，还应读取信号主频值4 在同一受检桩（槽段）各检测剖面的平测或斜测过程中，声测线间距、声波发射电压和仪器设置参数应保持不变 a） （b）图17.4.2 平测、斜测示意图（a）平测 ； （b）斜测17.4.2【条文说明】 1 由于每一个声测管中的测点可能对应多个检测剖面，而声测线则是组成某一检测剖面的两声测管中测点之间的连线，它的声学特征反映的是其声场辐射区域的混凝土质量，有明确的对应关系，故本规程采用“声测线”代替了《JGJ 106-2003》采用的“测点”．径向换能器在径向无指向性，但在垂直面上有指向性，且换能器的接收响应随着发、收换能器中心连线与水平面夹角θ的增大而非线性递减．因此为了达到斜测的目的，同时测试系统又有足够的灵敏度，夹角θ应不大于300。

2 声测线间距将影响桩身缺陷纵向尺寸的检测精度，间距越小，检测精度越高，但需花费更多的时间，一般混凝土灌注桩的缺陷在空间有一定的分布范围，规定声测线间距不大于100mm，可满足工程检测精度的要求，当采用自动提升装置时，声剥线间距还可进一步减小换能器提升过程中电缆线始终处于张拉状态，换能器位置是准确的，而下降过程中换能器在水中受到一定的悬浮力，下沉不及时可能导致电缆线处于松弛状态，从而导致换能器位置不准确，因此须从桩底开始同步提升换能器进行检测才能保证记录的换能器位置的准确性自动记录声波发射与接收换能嚣位置时，提升过程中电缆线带动编码器卡线轮转动．编码器计数卡线轮转动值换算得到换能器位置．电缆线与编码器卡线轮之间滑动、卡线轮直径误差等因素均会导致编码器位置计数与实际传感器住置有一定误差，因此每隔一定间距应进行一次高差校核此外，自动记录声波发射与接收换能器位置时，如果同步提升声波发射与接收换能器的提升速度过快，会导致换能器在声测管中剧烈摆动，甚至与声测管管壁发生碰撞，对接受的声波波形产生不可预测的影响因此换能器的同步提升速度不宜过快，必须保证测试波形的稳定性．3 在现场对可疑声测线应结合声时（声速）、波幅、主频、实测波形等指标进行综合判定。

4 桩内预埋n根声测管可以有个检测剖面，预埋2根声测管有1个检测剖面，预埋3根声剥管有3个检测剖面，预埋4根声测管有6个检测剖面，预埋5根声测管有10个检测剖面5同一根桩（槽段）检测时，强调各检测剖面声波发射电压和仪器设置参数不变，目的是使各检测剖面的声学参数具有可比性。