声波透射法在基桩检测中的应用

关键词：

1 前言

1.1 测试原理

声波透射法是由仪器发出一系列电脉冲信号加在换能器极板上产生超声脉冲, 超声脉冲向桩内辐射, 声波在桩身混凝土中传播后达到另一个声测管, 被安置在其中的接收换能器所接收, 接收换能器将接收到的声波信号转变成电信号提供给仪器, 接收到的声波信号随混凝土的质量、缺陷的性质的客观情况, 使穿透的声波信号的传播时间、声波的振幅、频响特性 (主频) 以及脉冲波的波形、波列长度发生变化, 即可对桩身混凝土是否完整、致密 (胶结的优劣) 及缺陷是否存在及其分布情况作出判断, 因此可根据这些物理量与介质性质之间的关系判断桩身混凝土质量的变化及内部缺陷的大小和位置, 从而完成检测工作。

1.2 声波检测仪器

声波检测相应的仪器有发射换能器、接收换能器、RSM-SY5声波仪和笔记本电脑。RSM-SY5声波仪为武汉岩土所生产, 发射电压为300V, 记录长度1024μs, 观测点距20cm, 换能器采用径向井中换能器。见图1。

1.3 检测方法

将接收发射换能器置于检测管内, 并能顺利提升下降。测量时换能器可置于同一标高 (水平同步) , 或相差一定高程 (斜同步) , 斜同步测量时, 两换能器的水平测角可取30°～40°, 观测点可取20cm～40cm, 发现读数异常时, 应加密点距细测。两换能器必须同步升降, 各对测点两换能器累计误差不超过2cm, 并应随时校正。

2 工程实例分析

某工程为一五层框架结构, 基础全部采用嵌岩式钻孔灌注桩, 桩长20m, 采用超声透射法检测混凝土质量。检测中对已确定用超声透射法检测的灌注桩在未浇注混凝土前, 先予钢筋笼内侧按正三角形等分点焊3根声测管。检测时在声测管内注满清水作为藕和剂。

2.1 桩体完整性判据

2.1.1 桩体完整性声时、幅值判据

当声测管距离一定时, 混凝土完好, 则在每一高度所测的声时、幅值应基本一致, 若桩体混凝土存在缺陷时, 声时和幅值将会有大小变化, 通过对声时和幅值大小变化进行统计和分析可得到一个判定缺陷的临界值。

若某一测点的声时值t>t+2σ或幅值A

2.1.2 桩体完整性S·D判据

S·D判据值为相临两测点声时的斜率与差值之积, 当超声脉冲在桩体混凝土传播遇到混凝土介质发生突变时, 则声时值在该区的变化规律为一不连续函数, 表明存在缺陷。当无缺陷时, 则S·D值等于零;当有缺陷时, 此时S·D值大幅增加, 因此S·D判据对桩体内的缺陷反应十分敏感, 即使有微小的缺陷也将明显反应出来。

2.2

工程桩声时、幅值和S·D判据

2.3 工程桩桩身检测结果分析

通过对该工程中工程桩的检测发现有一根灌桩桩体内部存有缺陷, 该桩在距桩顶9.64m～10.34m段内声波波幅下降极大, 3个侧向衰减达到65%～100%, 而声时突出, 3个侧向增大10%～69%, 尤其在9.84m～10.04m范围内双向对侧和斜测时均存在声波穿透不了中部混凝土区域。以某一侧向为例如图3。

在某一测向上、下界面最大判据 (S·D) 为6760和6125, 而计算泥沙夹层 (胶结) 临界判据值 (S·D) 1为4813, 淤泥夹层临界判据值 (S·D) 2为25114, 而 (S·D) 1< (S·D) i< (S·D) 2, 所以距桩顶9.64m～10.34m深度为缺陷段, 其中9.84m～10.04m为全断面斜坡形泥沙胶结夹层, 厚约0.2m左右, 夹层上下各存在0.2m～0.3m左右的低强度混凝土区。