声波透射法检测技术方案

四、基桩声波透射法检测技术方案1检测目的目的是检测混凝土灌注桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的位置、范围和程度。2检测标准〔1〕广东省标准《建筑地基基础检测规范》DBJ15-60-2008；〔2〕国家行业标准《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）。3检测数量根据上述有关规范和设计的要求，本工程各标段检测数量见下表2。各标段基桩声波透射法检测数量表2序号工程部位施工桩总数检测桩数检测比例备注1标段一≥1500mm0根0根1.对于桩径≥1500mm的柱下桩，每个承台下的桩应采用钻芯法或声波透射法抽检，抽检数量不少于该承台下桩总数的30%且不少于1根。2.对于桩径1500mm的柱下桩和非柱下桩，应采用钻芯法或声波透射法抽检，抽检数量不少于相应桩总数的30%且不少于20根。对未抽检到的其余桩，宜采用低应变法或高应变法检测。1500mm335根不少于101根具体检测数量及检测桩号由建设单位、监理单位会同有关各方根据施工记录及现场情况综合考虑后确定。4验证与扩大检测(1)当对声波透射法检测结果有异议时，可重新组织声波透射法检测，或在同一基桩进行钻芯法验证。(2)当检测结果不满足设计要求时，应进行扩大抽检。扩大抽检应采用原抽检用的检测方法或准确度更高的检测方法。当因未埋设声测管而无法采用声波透射法扩大检测时，应采用钻芯法。扩大抽检的数量应按不满足设计要求的桩数加倍抽检。当采用高应变和声波透射法抽检桩身完整性所发现的Ⅲ、Ⅳ类桩之和大于抽检桩数的20%时，应按原抽检比例扩大抽检。当Ⅲ、Ⅳ类桩之和不于抽检桩数的20%时，应研究确定处理方案或扩大抽检的方法和数量。(3)验证检测和首次扩大抽检后，应根据检测结果，由监理单位或建设单位会同检测、勘察、设计、施工单位共同研究确定处理方案或进一步抽检的方法和数量。当对检测结果有怀疑或有争议但又不具备重新检测和验证检测条件时，应由监理单位或建设单位会同检测、勘察、设计、施工单位共同研究确定处理方案。5基本原理超声波透射法检测混凝土质量的原理是事先在桩内预埋若干条声测管，作为超声波接收和发射换能器的通道。检测时在一个管内放入发射超声波的发射探头，在另一个管内放入接收超声波的接收探头。两个探头由底部往上同步提升，仪器记录超声波在由二管组成的砼测面内传播的声学特征。根据波的到达时间，幅度大小，频率变化及波形畸变程度，经过分析处理，从而判定出砼质量状况，存在缺陷的性质、大小及空间位置、砼匀质性。6检测仪器(1)声波发射与接收换能器应符合下列规定：①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1MPa水压不渗水；⑤当测距较大时，宜选用带前置放大器的换能器。(2)声波换能器宜配置扶正器。(3)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功能。②声时测量精度优于或等于0.5μs，声波幅值测量相对误差小于5%，系统频带宽度为1～200kHz，系统最大动态范围不小于100dB。③声波发射脉冲为阶跃或矩形脉冲，电压幅值为200～1000V。本次检测使用武汉岩海工程技术有限公司生产的RS-ST01D型跨孔超声检测仪，该仪器满足上述技术要求。7配合工作要求在灌注混凝土之前，需要在被检测的基桩内预先埋入检测预埋管，当受检桩桩身混凝土强度不得低于设计强度等级的70%或预留立方体试块强度不得小于15MPa时方可进行检测。预埋管施工应满足下列要求:①管材要求及驳接方式预埋管用内径5cm的普通自来水管或黑铁管。用自来水管的螺口驳接方式，但驳接时不用麻丝，油漆，直接拧接即可。管内不能有泥沙或其它异物存在。上、下管口要封口，上管口要高出灌注砼面30cm以上，以便检测时安装探头电缆滑轮。②固定方式预埋管可直接用铁丝捆扎在钢筋笼竖筋上，各预埋管要大致相互平行，并大致垂直于桩底。如果钢筋笼不到底，则底部应用铁丝捆扎短钢筋作相对固定，为了安全，尽可能不要在桩底内焊接。对于钢筋笼到底并且是用吊机吊入桩孔的，可在地面先把预埋管安装在钢筋笼上。此时如果采用点焊驳接固定预埋管，请注意不能焊穿或局部漏焊管材。③埋管根数及分布要求当桩直径D≤0.8m时，对称分布安装两条预埋管，当0.8m＜D≤2.0m时，按正三角形分布，安装3条预埋管，当D＞2.0m时，按正方形分布安装4条预埋管（见图3）。注：通知进场检测前请预先在所有声测管内注满清水。并再次确认声测管是否畅通，声测管露出混凝土面部分应无扭弯、压扁或穿洞，管内无异物，管底直达桩底，否则应做相应处理。RT桩砼T发射探头R接收探头充水测管桩截面图2桩基超声测试系统示意图8现场检测(1)现场检测前准备工作应符合下列规定：1)当受检桩桩身混凝土强度不得低于设计强度等级的70%或预留立方体试块强度不得小于15MPa时方可进行检测。2)采用率定法确定仪器系统延迟时间。3)计算几何因素声时修正值。4)在桩顶测量相应声测管外壁间净距离。5)将各声测管内注满清水，检查声测管畅通情况，换能器应能在全程范围内正常升降。(2)现场的检测过程一般分两个步骤进行，首先是采用平测法对全桩各个检测剖面进行普查，找出声学参数异常的测点。然后，对声学参数异常的测点采用加密测试、斜测或扇形扫测等细测方法，这样一方面可以验证普查结果，另一方面可以进一步确定异常部位的范围，为桩身完整性类别的判定提供可靠依靠。1)现场平测和斜测应符合下列规定：①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的测点处。平测时，发射与接收声波换能器始终保持相同深度（图4a）；斜测时，发射与接收声波换能器始终保持固定高差（图4b），且两个换能器中点连线即声测的水平夹角不应大于30°。②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200mm，并应及时校核换能器的深度。③对于每条声测线，应实时显示和记录接收信号的时程曲线，读取声时、D≤0.8m0.8mD≤2.0mD＞2.0m图3基桩预埋管分布图首波幅值，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混凝土灌注桩完整性检测时，任意两根声测管组合成一个检测剖面，分别对所有检测剖面完成普查检测。⑤地下连续墙墙身完整性检测时，将同一槽段的相邻两根声测管组成一个检测剖面进行检测。⑥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)平测(b)斜测图4平测、斜测示意图2)根据平测或斜测的结果，在桩身（墙身）质量可疑的声测线附近，应采用增加声测线或采用扇形扫测（图5）等方式进行复测和加密测试，进一步确定缺陷的位置和范围。采用扇形扫测时，两个换能器中点连线的水平夹角不宜大于40°。图5扇形扫测示意图9检测数据分析与判定(1)灌注桩的声波透射法检测需要分析和处理的主要声学参数是声速、波幅、主频，必要时观察和记录波形。判断依据主要有以下五方面：波速判据、PSD判据（斜率法判据）、波幅判据、主频判据以及实测声波波形。(2)依据桩身（墙身）混凝土声速和波幅参数的异常程度，结合实测波形的畸变程度以及斜测的结果，按表3所描述的特征确定各个检测剖面的各条声测线的完整性函数值。桩身完整性类别判定表表3声测线完整性函数I（j，i）值具备下列特征之一1声速和波幅参数均无异常，实测波形正常；2声速和波幅参数均存在轻微异常，实测波形畸变较明显；3声速和波幅参数均存在较明显异常，实测波形畸变明显；4声速和波幅参数均存在明显异常，实测波形畸变严重。(3)各检测横截面的完整性类别指数K(i)根据各声测线完整性函数I（j，i）值统计分析确定。(4)桩身完整性类别应结合对桩身质量可疑点加密测试后确定的缺陷范围按表4所描述的特征进行判定。桩身完整性类别判定表表4类别特征Ⅰ桩身各检测横截面完整性类别指数均为1。Ⅱ桩身存在完整性类别指数为2Ⅲ桩身存在完整性类别指数为3的检测横截面；Ⅳ桩身存在完整性类别指数为4的检测横截面；注：完整性类别由Ⅳ类往Ⅰ类依次判定。