声波透射法检测灌注桩综述

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1、灌注桩检测 -声波透射法 河北省交通规划设计院试验检测室 （河北锐志交通技术咨询有限公司） 陈耀辉 首先需要了解的三个内容：首先需要了解的三个内容： oo1.1.建筑桩基的几个术语建筑桩基的几个术语 oo2.2.建筑地基的概念建筑地基的概念 oo3.3.灌注桩的施工灌注桩的施工 需要了解的内容需要了解的内容-1.-1.建筑桩基的几个术语建筑桩基的几个术语 o基 桩 Foudation pile ：桩基础中的 单桩 。 o桩身完整性 Pile integrity：反映桩身截 面尺寸相对变化、桩身材料密实性和连续性 的综合性指标。 o桩身缺陷 Pile defects：使桩身完整性恶 化，在一定程

2、度上引起桩身结构强度和耐久 性降低的桩身断裂、裂缝、缩颈、夹泥(杂 物)、空洞、蜂窝、松散等现象的统称。 需要了解的内容需要了解的内容-1.-1.建筑桩基的几个术语建筑桩基的几个术语 o超声波法ultrasonic logging method 根据超声波透射或折射原理，在桩身混凝土 内发射并接收超声波，通过实测超声波在混 凝土介质中传播的历时、波幅和频率等参数 的相对变化来判定桩身完整性的检测方法。 需要了解的内容需要了解的内容-2.-2.建筑地基的概念建筑地基的概念 v建筑地基分为天然地基和人工地基 。无需经过处理可以直接承受建筑 物荷载的地基称为天然地基，反之 ，需通过地基处理技术处理的

3、地基 称为人工地基。 广义上讲，人工地基可分为： l（1）均质地基、多层地基：通过改良或置换 ，改善地基土的物理力学性质，提高地基土的 抗剪强度、增强土体的压缩模量或减少土的渗 透性。 l（2）复合地基：通过在地基中设置竖向或水 平增强体，增强体与原地基形成复合地基，以 提高地基土承载力、减少地基沉降。 l（3）桩基础：在地基中设置桩，通过基桩将 荷载传递到深层土体中。 需要了解的内容需要了解的内容-3.-3.灌注灌注桩的施工桩的施工 （一）设计分类： 1、摩擦桩： l （1） 承载原理：主要考虑桩周 土体摩擦承载。 l （2） 影响因素：桩周土层土质 、设计桩长及桩径，桩底承载力一般 仅考虑

4、10%左右。 l 2、端承桩： l （1） 承载原理：主要考虑桩底 岩体支撑。 l （2） 影响因素：桩底岩层强度 及嵌入深度、桩体自身强度、 刚度 。 钻孔灌注桩 特点： 施工噪音和振动小。 不需大型设备，施工进度快。适应性强。 直径大，桩长，因而承载力大。 水下、地下施工，质量难以保证。 钻孔灌注桩：是采用不同的钻孔方法，在土中形成一定直 径的井孔到设计底标高后，将预好的钢筋笼骨架吊入井孔 中，然后灌注混凝土而形成的基础。 钻孔 浇筑砼 安放钢 筋笼 补充：灌注桩的施工 成孔工艺： 1 、钻孔+泥浆护壁： l （1） 正循环： l A、原理：钻孔过程中，钻杆内泵压水冲，泥浆外溢排出。 l

5、B、特点：适合砂土地质，易护壁，但速度慢、沉渣不易清 除。 l （2） 反循环： l A、原理：钻孔过程中，钻杆内泵吸泥浆排出。 l B、特点：适合粘土地质，速度快，便于清理沉渣，但易塌 孔。 l2、冲抓、冲击+开挖： l 特点：适合有岩层桩、短桩、扩孔桩等。 补充：灌注桩的施工 常见缺陷： 1、 水下灌注（7种） ： （1） 断桩（全断面夹泥或夹砂） （2） 局部截面夹泥或缩颈 （3） 集中性气孔 （4） 分散性泥团及“蜂窝”状缺陷 （5） 桩底沉渣或泥浆沉渣层过厚 （6） 桩头低强区 （7） 桩孔深度不够 补充：灌注桩的施工 常见缺陷： 2、干孔灌注（4种）： （1） 因地下水漏入而形成的

6、 砼层状离 析，严重时成断桩 （2） 砼局部严重离析 （3） 因护筒渗漏而形成的局部夹泥或“ 蜂窝”状缺陷 （4） 桩底沉渣 声波透射法测桩 交 流 学 习 资 料 检测过程示意图 目 录 第一章 声学基础 第二章 仪器设备 第三章 准备工作 第四章 室内分析 第五章 现场操作 第六章 工程实例 第一章 声学基础 1.1.1 混凝土超声波检测技术的发展 混凝土超声检测技术因其用途广泛、探测 距离大、完全不破坏结构物等优点，迅速 在国内外普及推广，成为应用最广泛的混 凝土无破损检测方法。 应用情况 国外始于上世纪40年代后期； 国内始于上世纪50年代中期，1980年代用 于桩基检测，掀起了新一轮

7、应用高潮。 1.1.2 超声波测桩技术规范 建设部标准 基桩低应变动力检测规程 （JGJ/T 93-95） 中国工程建设标准化协会标准 超声法检测混凝土缺陷技术规程（CECS 21:2000） 国家标准 建筑地基基础设计规范（GB50007-2002） 建设部标准 建筑基桩检测技术规范（ JGJ 106-2003） 交通部标准公路工程基桩动测技术规程（JTG/T F81-01-2004） 1.2.1 超声波波形 声波是物体机械振动时迫使周围介质也发 生振动并使振动向外传播而形成的一种波 动。 接收换能器接收到的由声源传过来的声波 ，是该点在声波作用下的振动过程。 振动大小和方向随时间而变化的过

8、程曲线 称为波形。超声仪屏幕上的图线就是传播 到接收换能器所在位置的声波的波形。 1.2.2 波形参数 周期T:相位相同的相邻的波 之间所经历的时间； 频率f :周期的倒数，Hz； 振幅A :波动的幅度，表征波 的强弱，以屏幕上波高度的毫 米数、输出电压值或分贝（ dB）表示； 波长:声波波动一次所传播 的距离； 声时t:首波对应的时间，us； 波速v 单位时间波传播的距 离，m/s。 1.2.2 波形参数 1.3 波的分类 纵波(P波) 介质质点的振动方向与波的传播方向一致。 纵波的传播是依靠介质时疏时密（即时而拉伸， 时而压缩）使介质的容积发生变形引起压强的变 化而传播的，和介质的容变弹性

9、有关。任何弹性 介质（固体、液体、气体）在容积变化时都能产 生弹性力，纵波可以在任何固体、液体、气体中 传播。 1.3 波的分类 横波(S波) 介质质点的振动方向与波 的传播方向垂直。 横波的传播是使介质产生剪切变形时引起的剪切 应力变化而传播，和介质切变弹性有关。由于液 体、气体无一定形状，其形状发生变化时不产生 切变应力，所以液体、气体不能传播横波 ,横波 只能在固固体中传播。 1.3 波的分类 表面波 沿固体表面传播的波，它是由纵 波和横波组合而成，又称瑞利波，R波。 通常的超声换能器置于混凝土表面发射时 ，振动状况复杂，既有纵向振动又有横向 振动，发射出的超声波既有纵波,也有横 波和表

10、面波。 地震波属于哪种波？ 地震发生时,首先是从震源 P波（纵波）跟 S波（横波）2个地震波发生。P波在地壳 的浅层以毎秒約6km的速度, S波以毎秒 3.5km的速度传播. 因为P波跟S波传播的速度不同、首先会感 觉到（P波）的小小的晃动、然后是大的晃 动（S波）开始。离震源越远这个間隔就越 长。另外震源比较浅的地震、在地表传播 的叫表面波.大的摇晃会跟在S波后面出现. 1.4 声波在介质中的传播速度 同一种类型的波，在同一种介质中，边界条件不同， 传播速度也不同。 1.4 声波在介质中的传播速度 1.4 声波在介质中的传播速度 桩基检测时，声波透射法及低应变 反射波法测得的波速为什么不同？

11、 1.5 声波在介质界面的反射和折射 声波在传播过程中，由一种介质到达另一种 介质，在两种介质的分界面（界面）上，声波会 发生方向和能量的变化：一部分声波被反射回到 原来介质中，称为反射波；另一部分声波透过界 面在另一种介质中继续传播，称为折射波。 反射系数与透射系数的大小取决于两种介质 的声学特性，具体来说取决于介质的特性阻抗Z。 特性阻抗Z表征介质的声学特性，其值为介质 的密度和波速的乘积，即Z=v 1.5 声波在介质界面的反射和折射 R+T=1，符合能量守恒定律； Z1= Z2时，R=0，T=1，即当 两种介质特性阻抗相等时，声 波全部透过界面，无反射； 两种介质特性阻抗相差悬殊时 （Z

12、1 Z2或Z1 vD vJGJ/T F81-01-2004舍弃明显的波速异常值后 试算 4.2.1 异常测点判断概率法 4.2.1 异常测点判断概率法 4.2.2 异常测点判断PSD法 4.2.3 波速低限值判据 v当检测剖面n个测点的波速值普遍偏 低且离散性很小，采用波速低限值判据 vi mm，4根。 v6. 计算实际声时值时，应扣除两部分时间： 1) 声波检测系统延迟时间t0； 2) 声时修正值t，包括哪两部分？ v7检测前的准备应符合下列规定：被检桩的混凝土 龄期应大于 d； v8. 为什么声测管水泵灌水后不能立即检测？ v9.正常测量时，将两个换能器置于同一高程，从下 向上测量；测点间距不超过 cm。 v10. 发射与接收换能器应以相同标高同步升降，其 累计相对高差不应大于 mm，并随时校正； v谢谢大家， v如有不当之处， v欢迎批评指正。