基樁超聲波法檢測(cè)

1、聲波透射法樁基檢測(cè)聲波透射法樁基檢測(cè) 2014 2014年年1 1月月1717日日聲波透射法的基本原理聲波透射法的基本原理 基樁成孔后，灌注混凝土之前，在樁內(nèi)預(yù)埋若干根聲測(cè)基樁成孔后，灌注混凝土之前，在樁內(nèi)預(yù)埋若干根聲測(cè)管作為聲波發(fā)射和接收換能器的通道，在樁身混凝土灌注若管作為聲波發(fā)射和接收換能器的通道，在樁身混凝土灌注若干天后開(kāi)始檢測(cè)，用聲波檢測(cè)儀沿樁的縱軸方向以一定的間干天后開(kāi)始檢測(cè)，用聲波檢測(cè)儀沿樁的縱軸方向以一定的間距逐點(diǎn)檢測(cè)聲波穿過(guò)樁身各橫截面的聲學(xué)參數(shù)距逐點(diǎn)檢測(cè)聲波穿過(guò)樁身各橫截面的聲學(xué)參數(shù), , 然后對(duì)這些然后對(duì)這些檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和判斷檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和判斷, ,確

2、定樁身混凝土缺陷的位確定樁身混凝土缺陷的位置、范圍、程度，從而推斷樁身混凝土的連續(xù)性、完整性和置、范圍、程度，從而推斷樁身混凝土的連續(xù)性、完整性和均勻性狀況，評(píng)定樁身完整性等級(jí)。均勻性狀況，評(píng)定樁身完整性等級(jí)。 特點(diǎn)：準(zhǔn)確程度高，漏判概率低，但可能出現(xiàn)誤判特點(diǎn)：準(zhǔn)確程度高，漏判概率低，但可能出現(xiàn)誤判 根據(jù)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向不同，可將機(jī)械波分為縱波、橫波根據(jù)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向不同，可將機(jī)械波分為縱波、橫波和表面波。和表面波。 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向一致的波稱為縱波，又稱為質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向一致的波稱為縱波，又稱為P波。是依靠波。是依靠介質(zhì)時(shí)疏時(shí)密（即時(shí)而拉升，時(shí)而壓縮

3、）使介質(zhì)的容積發(fā)生變形引起壓強(qiáng)介質(zhì)時(shí)疏時(shí)密（即時(shí)而拉升，時(shí)而壓縮）使介質(zhì)的容積發(fā)生變形引起壓強(qiáng)的變化而傳播的，它和介質(zhì)的體積彈性有關(guān)。任何彈性介質(zhì)都具有體積彈的變化而傳播的，它和介質(zhì)的體積彈性有關(guān)。任何彈性介質(zhì)都具有體積彈性，所以縱波可以在任何固體、氣體、液體中傳播。性，所以縱波可以在任何固體、氣體、液體中傳播。 介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直的波稱為橫波，又稱為介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直的波稱為橫波，又稱為S波。波。是依靠使介質(zhì)產(chǎn)生剪切變形引起的剪切力變化而傳播的，它和介質(zhì)的剪是依靠使介質(zhì)產(chǎn)生剪切變形引起的剪切力變化而傳播的，它和介質(zhì)的剪切彈性相關(guān)。由于液體、氣體無(wú)一定形狀，

4、不具備切變彈性，不能承受切彈性相關(guān)。由于液體、氣體無(wú)一定形狀，不具備切變彈性，不能承受剪切應(yīng)力，所以橫波只能在固體介質(zhì)中傳播。剪切應(yīng)力，所以橫波只能在固體介質(zhì)中傳播。 固體介質(zhì)表面受到交替變化的表面張力作用，介質(zhì)表面質(zhì)點(diǎn)發(fā)固體介質(zhì)表面受到交替變化的表面張力作用，介質(zhì)表面質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相應(yīng)的縱向振動(dòng)和橫向振動(dòng)，結(jié)果使質(zhì)點(diǎn)做這兩種振動(dòng)的合成運(yùn)生相應(yīng)的縱向振動(dòng)和橫向振動(dòng)，結(jié)果使質(zhì)點(diǎn)做這兩種振動(dòng)的合成運(yùn)動(dòng)，即繞其平衡位置作橢圓運(yùn)動(dòng)，該質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)又波及相鄰質(zhì)點(diǎn)，動(dòng)，即繞其平衡位置作橢圓運(yùn)動(dòng)，該質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)又波及相鄰質(zhì)點(diǎn)，而在介質(zhì)表面?zhèn)鞑?，這種波稱為表面波，又稱而在介質(zhì)表面?zhèn)鞑?，這種波稱為表面波，又稱R波。表面波

5、傳播時(shí)，波。表面波傳播時(shí)，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅隨深度的增加迅速減少，當(dāng)深度超過(guò)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅隨深度的增加迅速減少，當(dāng)深度超過(guò)2倍的波長(zhǎng)時(shí)，倍的波長(zhǎng)時(shí)，振幅已很小了。表面波也只能在固體中傳播。振幅已很小了。表面波也只能在固體中傳播。 聲波在固體傳播過(guò)程中的衰減聲波在固體傳播過(guò)程中的衰減 吸收衰減：聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，部分機(jī)械能被介吸收衰減：聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，部分機(jī)械能被介質(zhì)轉(zhuǎn)換成其他形式的能量（如熱能）而散失，這種衰減質(zhì)轉(zhuǎn)換成其他形式的能量（如熱能）而散失，這種衰減現(xiàn)象稱為吸收衰減?，F(xiàn)象稱為吸收衰減。 散射衰減：聲波在一種介質(zhì)中傳播時(shí)，因碰到另一散射衰減：聲波在一種介質(zhì)中傳播時(shí)，因碰到另一種介質(zhì)組成

6、的障礙物而向不同方向產(chǎn)生散射，從而導(dǎo)致種介質(zhì)組成的障礙物而向不同方向產(chǎn)生散射，從而導(dǎo)致聲波減弱（即聲傳播的定向性減弱）的現(xiàn)象稱為散射衰聲波減弱（即聲傳播的定向性減弱）的現(xiàn)象稱為散射衰減。減。 擴(kuò)散衰減：聲波發(fā)射器發(fā)出的超聲波波束都有一定擴(kuò)散衰減：聲波發(fā)射器發(fā)出的超聲波波束都有一定的擴(kuò)散角。波束的擴(kuò)散，導(dǎo)致能量的逐漸分散，從而使的擴(kuò)散角。波束的擴(kuò)散，導(dǎo)致能量的逐漸分散，從而使單位面積的能量隨傳播距離的增加而減弱。單位面積的能量隨傳播距離的增加而減弱。接收聲波波幅與混凝土質(zhì)量接收聲波波幅與混凝土質(zhì)量 接收聲波波幅是表征聲波穿過(guò)混凝土后能量衰減程度的指接收聲波波幅是表征聲波穿過(guò)混凝土后能量衰減程度的

7、指標(biāo)之一。接收波幅值越低，混凝土對(duì)聲波的衰減就越大。根標(biāo)之一。接收波幅值越低，混凝土對(duì)聲波的衰減就越大。根據(jù)混凝土中聲波衰減的原因可知，當(dāng)混凝土中存在低強(qiáng)度區(qū)、據(jù)混凝土中聲波衰減的原因可知，當(dāng)混凝土中存在低強(qiáng)度區(qū)、離析區(qū)以及存在夾泥、蜂窩等缺陷時(shí)，吸收衰減和散射衰減離析區(qū)以及存在夾泥、蜂窩等缺陷時(shí)，吸收衰減和散射衰減增大，使接收波波幅明顯下降。幅值可直接在接收波上觀察增大，使接收波波幅明顯下降。幅值可直接在接收波上觀察測(cè)量，也可用儀器中的衰減器測(cè)量，測(cè)量時(shí)通常以首波（即測(cè)量，也可用儀器中的衰減器測(cè)量，測(cè)量時(shí)通常以首波（即接收信號(hào)的前面半個(gè)周期）的波幅為準(zhǔn)。接收信號(hào)的前面半個(gè)周期）的波幅為準(zhǔn)。接

8、收聲波幅值與混凝土質(zhì)量緊密相關(guān)，它對(duì)缺陷區(qū)的反應(yīng)比聲接收聲波幅值與混凝土質(zhì)量緊密相關(guān)，它對(duì)缺陷區(qū)的反應(yīng)比聲時(shí)值更為敏感，所以它也是缺陷判斷的重要參數(shù)之一。時(shí)值更為敏感，所以它也是缺陷判斷的重要參數(shù)之一。 頻率變化與混凝土質(zhì)量頻率變化與混凝土質(zhì)量 聲波脈沖是復(fù)頻波，具有多種頻率成分。當(dāng)聲波脈沖是復(fù)頻波，具有多種頻率成分。當(dāng)它們穿過(guò)混凝土后，各頻率成分的衰減程度不同，它們穿過(guò)混凝土后，各頻率成分的衰減程度不同，高頻部分比低頻部分衰減嚴(yán)重，因而導(dǎo)致接收信高頻部分比低頻部分衰減嚴(yán)重，因而導(dǎo)致接收信號(hào)的主頻率向低頻端漂移。其漂移的多少取決于號(hào)的主頻率向低頻端漂移。其漂移的多少取決于衰減因素的嚴(yán)重程度。所

9、以，接收波主頻率實(shí)質(zhì)衰減因素的嚴(yán)重程度。所以，接收波主頻率實(shí)質(zhì)上是介質(zhì)衰減作用的一個(gè)表征量，當(dāng)遇到缺陷時(shí)，上是介質(zhì)衰減作用的一個(gè)表征量，當(dāng)遇到缺陷時(shí)，由于衰減嚴(yán)重，使接收波主頻率明顯降低。由于衰減嚴(yán)重，使接收波主頻率明顯降低。 波形的變化與混凝土質(zhì)量波形的變化與混凝土質(zhì)量 由于聲波脈沖在缺陷界面的反射和折射由于聲波脈沖在缺陷界面的反射和折射，形成波線不同的波束，這些波束由于傳播，形成波線不同的波束，這些波束由于傳播路徑不同，或由于界面上產(chǎn)生波形轉(zhuǎn)換而形路徑不同，或由于界面上產(chǎn)生波形轉(zhuǎn)換而形成橫波等原因，使得到達(dá)接收換能器的時(shí)間成橫波等原因，使得到達(dá)接收換能器的時(shí)間不同，因而使接收波成為許多同相

10、位或不同不同，因而使接收波成為許多同相位或不同相位波束的疊加波，導(dǎo)致波形畸變。實(shí)踐證相位波束的疊加波，導(dǎo)致波形畸變。實(shí)踐證明，凡超聲脈沖在傳播過(guò)程中遇到缺陷，其明，凡超聲脈沖在傳播過(guò)程中遇到缺陷，其接收波形往往產(chǎn)生畸變，所以波形畸變程度接收波形往往產(chǎn)生畸變，所以波形畸變程度可作為判斷缺陷程度的參考依據(jù)。可作為判斷缺陷程度的參考依據(jù)。 幾種聲學(xué)參數(shù)的比較幾種聲學(xué)參數(shù)的比較 聲速的測(cè)試值較為穩(wěn)定，結(jié)果的重復(fù)性較好，受非缺陷因素的影響小，在同一樁的聲速的測(cè)試值較為穩(wěn)定，結(jié)果的重復(fù)性較好，受非缺陷因素的影響小，在同一樁的不同剖面以及同一工程的不同樁之間可以比較，是判定混凝土質(zhì)量的主要參數(shù)，但聲不同剖面

11、以及同一工程的不同樁之間可以比較，是判定混凝土質(zhì)量的主要參數(shù)，但聲速對(duì)缺陷的敏感性不及波幅。速對(duì)缺陷的敏感性不及波幅。 接收波波幅（首波幅值）對(duì)混凝土缺陷很敏感，它是判定混凝土質(zhì)量的另一個(gè)重接收波波幅（首波幅值）對(duì)混凝土缺陷很敏感，它是判定混凝土質(zhì)量的另一個(gè)重要參數(shù)。但波幅的測(cè)試值受儀器系統(tǒng)性能、換能器耦合狀況、測(cè)距等諸多非缺陷因素要參數(shù)。但波幅的測(cè)試值受儀器系統(tǒng)性能、換能器耦合狀況、測(cè)距等諸多非缺陷因素的影響，它的測(cè)試值沒(méi)有聲速穩(wěn)定，目前只能用于相對(duì)比較，在同一樁的不同剖面或的影響，它的測(cè)試值沒(méi)有聲速穩(wěn)定，目前只能用于相對(duì)比較，在同一樁的不同剖面或不同樁之間往往無(wú)可比性。不同樁之間往往無(wú)可比

12、性。 接收波主頻的變化雖然能反映聲波在混凝土中的衰減狀況，從而間接反映混凝土接收波主頻的變化雖然能反映聲波在混凝土中的衰減狀況，從而間接反映混凝土質(zhì)量的好壞，但聲波主頻的變化也受測(cè)距、儀器設(shè)備狀態(tài)等非缺陷因素的影響，因此質(zhì)量的好壞，但聲波主頻的變化也受測(cè)距、儀器設(shè)備狀態(tài)等非缺陷因素的影響，因此在不同剖面以及不同樁之間的可比性不強(qiáng)，只用于同一剖面內(nèi)各測(cè)點(diǎn)的相對(duì)比較，其在不同剖面以及不同樁之間的可比性不強(qiáng)，只用于同一剖面內(nèi)各測(cè)點(diǎn)的相對(duì)比較，其測(cè)試值也沒(méi)有聲速穩(wěn)定。因此，目前主頻漂移指標(biāo)僅作為聲速、波幅的輔助判據(jù)。測(cè)試值也沒(méi)有聲速穩(wěn)定。因此，目前主頻漂移指標(biāo)僅作為聲速、波幅的輔助判據(jù)。 接收波形也是

13、反映混凝土質(zhì)量的一個(gè)重要方面，它對(duì)混凝土內(nèi)部的缺陷也較敏感接收波形也是反映混凝土質(zhì)量的一個(gè)重要方面，它對(duì)混凝土內(nèi)部的缺陷也較敏感，在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，除逐點(diǎn)讀取首波的聲時(shí)、波幅外，還應(yīng)注意觀察整個(gè)接收波形態(tài)的，在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，除逐點(diǎn)讀取首波的聲時(shí)、波幅外，還應(yīng)注意觀察整個(gè)接收波形態(tài)的變化，作為聲波透射法對(duì)混凝土質(zhì)量進(jìn)行綜合判定時(shí)的一個(gè)重要的參考，因?yàn)榻邮詹ㄗ兓?，作為聲波透射法?duì)混凝土質(zhì)量進(jìn)行綜合判定時(shí)的一個(gè)重要的參考，因?yàn)榻邮詹ㄐ问峭高^(guò)兩聲測(cè)管間混凝土的聲波能量的一個(gè)總體反映，它反映了發(fā)、收換能器之間形是透過(guò)兩聲測(cè)管間混凝土的聲波能量的一個(gè)總體反映，它反映了發(fā)、收換能器之間聲波在混凝土各種聲傳播路徑上

14、的總體能量，其影響區(qū)域大于直達(dá)波（首波）。聲波在混凝土各種聲傳播路徑上的總體能量，其影響區(qū)域大于直達(dá)波（首波）。零聲時(shí)問(wèn)題零聲時(shí)問(wèn)題 電延遲時(shí)間：從聲波儀電路原理可知，發(fā)出觸發(fā)電延遲時(shí)間：從聲波儀電路原理可知，發(fā)出觸發(fā)電脈沖并開(kāi)始計(jì)時(shí)的瞬間到電脈沖開(kāi)始作用到壓電體電脈沖并開(kāi)始計(jì)時(shí)的瞬間到電脈沖開(kāi)始作用到壓電體的時(shí)刻，電路中有些觸發(fā)、轉(zhuǎn)換過(guò)程。這些電路轉(zhuǎn)換的時(shí)刻，電路中有些觸發(fā)、轉(zhuǎn)換過(guò)程。這些電路轉(zhuǎn)換過(guò)程有短暫延遲的響應(yīng)。過(guò)程有短暫延遲的響應(yīng)。 電聲轉(zhuǎn)換時(shí)間：在電脈沖加到壓電體瞬間到產(chǎn)生電聲轉(zhuǎn)換時(shí)間：在電脈沖加到壓電體瞬間到產(chǎn)生振動(dòng)發(fā)出聲波瞬間有電聲轉(zhuǎn)換的延遲。接收換能器也振動(dòng)發(fā)出聲波瞬間有電聲

15、轉(zhuǎn)換的延遲。接收換能器也類似。類似。 聲延遲：換能器中壓電體輻射出的聲波并不是直聲延遲：換能器中壓電體輻射出的聲波并不是直接進(jìn)入被測(cè)體，而是先通過(guò)換能器殼體或夾心式換能接進(jìn)入被測(cè)體，而是先通過(guò)換能器殼體或夾心式換能器的輻射體，再通過(guò)耦合介質(zhì)層，然后才進(jìn)入被測(cè)體。器的輻射體，再通過(guò)耦合介質(zhì)層，然后才進(jìn)入被測(cè)體。 這三部分延遲構(gòu)成了儀器測(cè)讀時(shí)間這三部分延遲構(gòu)成了儀器測(cè)讀時(shí)間t1與聲波在被測(cè)體與聲波在被測(cè)體中傳播時(shí)間中傳播時(shí)間t的差異。聲波在被測(cè)物體中的傳播時(shí)間的差異。聲波在被測(cè)物體中的傳播時(shí)間t = t1 - t0 檢測(cè)前的準(zhǔn)備工作檢測(cè)前的準(zhǔn)備工作 按照按照J(rèn)GJ 106 2003規(guī)范要求，安排檢

16、測(cè)工規(guī)范要求，安排檢測(cè)工作程序。調(diào)查、收集待檢工程及受檢樁的相關(guān)技術(shù)作程序。調(diào)查、收集待檢工程及受檢樁的相關(guān)技術(shù)資料和施工記錄。資料和施工記錄。 將伸出樁頂?shù)穆暅y(cè)管切割到同一標(biāo)高，測(cè)量管口將伸出樁頂?shù)穆暅y(cè)管切割到同一標(biāo)高，測(cè)量管口標(biāo)高，作為計(jì)算各測(cè)點(diǎn)高程的基準(zhǔn)。標(biāo)高，作為計(jì)算各測(cè)點(diǎn)高程的基準(zhǔn)。向管內(nèi)注入清水，封口待檢。向管內(nèi)注入清水，封口待檢。 在放置換能器前，先用直徑與換能器略同的圓在放置換能器前，先用直徑與換能器略同的圓鋼作吊繩。檢查聲測(cè)管的通暢情況。鋼作吊繩。檢查聲測(cè)管的通暢情況。 用鋼卷尺測(cè)量樁頂面各聲測(cè)管之間外壁凈距。用鋼卷尺測(cè)量樁頂面各聲測(cè)管之間外壁凈距。 檢測(cè)前對(duì)混凝土齡期的要求

17、檢測(cè)前對(duì)混凝土齡期的要求 原則上，樁身混凝土滿原則上，樁身混凝土滿28d齡期后進(jìn)行聲波透齡期后進(jìn)行聲波透射法檢測(cè)是最合理的，也是最可靠的。但是，為了射法檢測(cè)是最合理的，也是最可靠的。但是，為了加快工程建設(shè)進(jìn)度、縮短工期，當(dāng)采用聲波透射法加快工程建設(shè)進(jìn)度、縮短工期，當(dāng)采用聲波透射法檢測(cè)樁身缺陷和判定其完整性等級(jí)時(shí)，可適當(dāng)將檢檢測(cè)樁身缺陷和判定其完整性等級(jí)時(shí)，可適當(dāng)將檢測(cè)時(shí)間提前。測(cè)時(shí)間提前。 JGJ 106 2003規(guī)范規(guī)范中規(guī)定：中規(guī)定：“當(dāng)采用低應(yīng)變當(dāng)采用低應(yīng)變法或聲波透射法檢測(cè)樁身完整性時(shí)，受檢樁混凝土法或聲波透射法檢測(cè)樁身完整性時(shí)，受檢樁混凝土強(qiáng)度至少達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的強(qiáng)度至少達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的

18、70%，且不小于，且不小于15MPa?！?，混凝土達(dá)到，混凝土達(dá)到28d強(qiáng)度的強(qiáng)度的70%一般需要一般需要兩周左右的時(shí)間兩周左右的時(shí)間。 平測(cè)步驟平測(cè)步驟 將多根聲測(cè)管以兩根為一個(gè)檢測(cè)剖面進(jìn)行全將多根聲測(cè)管以兩根為一個(gè)檢測(cè)剖面進(jìn)行全組合，剖面編碼。組合，剖面編碼。 將發(fā)、收換能器分別置于某一剖面的兩聲測(cè)將發(fā)、收換能器分別置于某一剖面的兩聲測(cè)管中，并放至樁的底部，保持相同標(biāo)高。管中，并放至樁的底部，保持相同標(biāo)高。 自下而上將發(fā)、收換能器以相同的步長(zhǎng)（一自下而上將發(fā)、收換能器以相同的步長(zhǎng)（一般不宜大于般不宜大于250mm）向上提升。向上提升。 在同一樁的各檢測(cè)剖面的檢測(cè)過(guò)程中，聲波在同一樁的各檢測(cè)剖

19、面的檢測(cè)過(guò)程中，聲波發(fā)射電壓和儀器設(shè)置參數(shù)應(yīng)保持不變。發(fā)射電壓和儀器設(shè)置參數(shù)應(yīng)保持不變。對(duì)可疑測(cè)點(diǎn)的細(xì)測(cè)對(duì)可疑測(cè)點(diǎn)的細(xì)測(cè) 對(duì)可疑測(cè)點(diǎn)，先進(jìn)行加密平測(cè)（換能器提升對(duì)可疑測(cè)點(diǎn)，先進(jìn)行加密平測(cè)（換能器提升步長(zhǎng)為步長(zhǎng)為1020cm），核實(shí)可疑點(diǎn)的異常情況，并），核實(shí)可疑點(diǎn)的異常情況，并確定異常部位的縱向范圍。確定異常部位的縱向范圍。 再用斜測(cè)法對(duì)異常點(diǎn)缺陷的嚴(yán)重情況進(jìn)行進(jìn)再用斜測(cè)法對(duì)異常點(diǎn)缺陷的嚴(yán)重情況進(jìn)行進(jìn)一步的探測(cè)一步的探測(cè).斜測(cè)。就是讓發(fā)、收換能器保持一定斜測(cè)。就是讓發(fā)、收換能器保持一定的高程差，在聲測(cè)管內(nèi)以相同步長(zhǎng)同步升降進(jìn)行的高程差，在聲測(cè)管內(nèi)以相同步長(zhǎng)同步升降進(jìn)行測(cè)試，而不是象平測(cè)那樣讓發(fā)

20、、收換能器在檢測(cè)測(cè)試，而不是象平測(cè)那樣讓發(fā)、收換能器在檢測(cè)過(guò)程中始終保持相同的高程。過(guò)程中始終保持相同的高程。 由于徑向換能器在鉛垂面上存在指向性，因此，由于徑向換能器在鉛垂面上存在指向性，因此，斜測(cè)時(shí)，發(fā)、收換能器中心連線與水平面的夾角斜測(cè)時(shí)，發(fā)、收換能器中心連線與水平面的夾角不能太大，一般可取不能太大，一般可取3040。 測(cè)試數(shù)據(jù)的整理測(cè)試數(shù)據(jù)的整理 首先計(jì)算各測(cè)點(diǎn)波速首先計(jì)算各測(cè)點(diǎn)波速 波幅波幅 頻率頻率 波形記錄與觀察波形記錄與觀察 繪制聲參數(shù)深度曲線繪制聲參數(shù)深度曲線 聲速判據(jù)聲速判據(jù) 概率法概率法 聲速低限值法聲速低限值法 聲速臨界值的計(jì)算方法聲速臨界值的計(jì)算方法將同一檢測(cè)面各測(cè)點(diǎn)

21、的聲速值將同一檢測(cè)面各測(cè)點(diǎn)的聲速值vi由大到小依次排序，即由大到小依次排序，即nnknivvvvvv121.（1）式中式中 vi按序列排列后的第按序列排列后的第i個(gè)測(cè)點(diǎn)的聲速測(cè)量值；個(gè)測(cè)點(diǎn)的聲速測(cè)量值；n某檢測(cè)剖面的測(cè)點(diǎn)數(shù)；某檢測(cè)剖面的測(cè)點(diǎn)數(shù)；k逐一去掉（逐一去掉（1）式）式vi序列尾部最小數(shù)值的數(shù)據(jù)序列尾部最小數(shù)值的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。個(gè)數(shù)。對(duì)逐一去掉對(duì)逐一去掉vi序列中最小值后余下的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)序列中最小值后余下的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，當(dāng)去掉最小數(shù)值的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)為計(jì)算，當(dāng)去掉最小數(shù)值的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)為k時(shí)，對(duì)包括時(shí)，對(duì)包括vn-k在內(nèi)的余下數(shù)據(jù)在內(nèi)的余下數(shù)據(jù)v1vn-k按下列公式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)按下列公式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算

22、：算：vm0svv（2）kniivknv1m1（3）kniivvkns12mv11（4）v0異常判斷值；異常判斷值；vm（n-k）個(gè)數(shù)據(jù)的平均值；個(gè)數(shù)據(jù)的平均值；sv（n-k）個(gè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差；個(gè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差；1由表查得的與（由表查得的與（n-k）相對(duì)應(yīng)的系數(shù)。相對(duì)應(yīng)的系數(shù)。 將將vn-k與異常判斷值與異常判斷值v0進(jìn)行比較，當(dāng)進(jìn)行比較，當(dāng)vn-kv0時(shí)，時(shí)，vn-k及其以后及其以后的數(shù)據(jù)均為異常，去掉的數(shù)據(jù)均為異常，去掉vn-k及其以后的異常數(shù)據(jù)；再用數(shù)據(jù)及其以后的異常數(shù)據(jù)；再用數(shù)據(jù)v1vn-k-1并重復(fù)式并重復(fù)式(2)至（至（4）的計(jì)算步驟，直到）的計(jì)算步驟，直到vi序列中余下序列中余下的全

23、部數(shù)據(jù)滿足：的全部數(shù)據(jù)滿足：0vvi聲速異常時(shí)的臨界值判據(jù)為：聲速異常時(shí)的臨界值判據(jù)為：vi vc0 （5） 當(dāng)式（當(dāng)式（5）成立時(shí)，聲速可判定為異常。）成立時(shí)，聲速可判定為異常。概率法判據(jù)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題概率法判據(jù)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題 以一個(gè)剖面的所有測(cè)點(diǎn)測(cè)值為統(tǒng)計(jì)樣本，且測(cè)點(diǎn)總數(shù)不少于以一個(gè)剖面的所有測(cè)點(diǎn)測(cè)值為統(tǒng)計(jì)樣本，且測(cè)點(diǎn)總數(shù)不少于2020個(gè)點(diǎn)，當(dāng)樁長(zhǎng)很短時(shí)，個(gè)點(diǎn)，當(dāng)樁長(zhǎng)很短時(shí)，可減小測(cè)點(diǎn)間距，加大測(cè)試點(diǎn)數(shù)。可減小測(cè)點(diǎn)間距，加大測(cè)試點(diǎn)數(shù)。 由于臨界值的計(jì)算是以正?；炷恋穆曀俜植挤恼龖B(tài)分布為前提，統(tǒng)計(jì)計(jì)算正常波由于臨界值的計(jì)算是以正?；炷恋穆曀俜植挤恼龖B(tài)分布為前提，統(tǒng)計(jì)計(jì)算正常波動(dòng)下

24、可能出現(xiàn)的最低值。因此參與統(tǒng)計(jì)的測(cè)點(diǎn)都是正常波動(dòng)測(cè)點(diǎn)，異常點(diǎn)不應(yīng)該參與統(tǒng)動(dòng)下可能出現(xiàn)的最低值。因此參與統(tǒng)計(jì)的測(cè)點(diǎn)都是正常波動(dòng)測(cè)點(diǎn)，異常點(diǎn)不應(yīng)該參與統(tǒng)計(jì)計(jì)算計(jì)計(jì)算v vm m和和s sv v，否則，將使計(jì)算統(tǒng)計(jì)的離散度增大（否則，將使計(jì)算統(tǒng)計(jì)的離散度增大（s sv v變大），平均值降低（變大），平均值降低（v vm m變?。冃。?，影響臨界值的合理取值。影響臨界值的合理取值。 若樁身缺陷太多，不能獲得反映樁身混凝土正常波動(dòng)下測(cè)值的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)，應(yīng)若樁身缺陷太多，不能獲得反映樁身混凝土正常波動(dòng)下測(cè)值的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)，應(yīng)擴(kuò)大檢測(cè)范圍或參考同一工程質(zhì)量較穩(wěn)定的樁的聲速臨界值，來(lái)評(píng)定多缺陷樁。擴(kuò)

25、大檢測(cè)范圍或參考同一工程質(zhì)量較穩(wěn)定的樁的聲速臨界值，來(lái)評(píng)定多缺陷樁。 采用概率法計(jì)算樁身混凝土聲速臨界值，只考慮了單邊情況，即采用概率法計(jì)算樁身混凝土聲速臨界值，只考慮了單邊情況，即“小值異常小值異常”情況，情況，其原因如下：一方面環(huán)境條件惡劣或人為失誤造成的過(guò)失誤差一般只會(huì)引起混凝土質(zhì)量其原因如下：一方面環(huán)境條件惡劣或人為失誤造成的過(guò)失誤差一般只會(huì)引起混凝土質(zhì)量的惡化，即聲速降低，而使測(cè)點(diǎn)的聲速向小值方向偏離正態(tài)分布；另一方面，即使出現(xiàn)的惡化，即聲速降低，而使測(cè)點(diǎn)的聲速向小值方向偏離正態(tài)分布；另一方面，即使出現(xiàn)“大值異常大值異?！?，這樣的偏離是有利于工程結(jié)構(gòu)安全的，這樣的偏離是有利于工程結(jié)構(gòu)

26、安全的, ,不應(yīng)判為異常點(diǎn)。不應(yīng)判為異常點(diǎn)。 當(dāng)聲速的某些測(cè)值明顯高于混凝土聲速的正常取值時(shí)，應(yīng)分析原因（可能是聲測(cè)管彎當(dāng)聲速的某些測(cè)值明顯高于混凝土聲速的正常取值時(shí)，應(yīng)分析原因（可能是聲測(cè)管彎曲或系統(tǒng)延時(shí)曲或系統(tǒng)延時(shí)t t0 0設(shè)置不正確）后作適當(dāng)剔除，再作數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，或參考同一工程其他樁設(shè)置不正確）后作適當(dāng)剔除，再作數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，或參考同一工程其他樁的聲速臨界值。的聲速臨界值。 概率法本質(zhì)上也是一種相對(duì)比較法，在進(jìn)行異常點(diǎn)的鑒別和缺陷的判定時(shí)，應(yīng)結(jié)合測(cè)概率法本質(zhì)上也是一種相對(duì)比較法，在進(jìn)行異常點(diǎn)的鑒別和缺陷的判定時(shí)，應(yīng)結(jié)合測(cè)點(diǎn)的實(shí)際聲速與正常值的偏離程度以及其他聲參數(shù)進(jìn)行綜合判定。點(diǎn)的實(shí)

27、際聲速與正常值的偏離程度以及其他聲參數(shù)進(jìn)行綜合判定。 概率法失效概率法失效 如果一混凝土灌注樁實(shí)測(cè)聲速普遍偏低（低于混凝如果一混凝土灌注樁實(shí)測(cè)聲速普遍偏低（低于混凝土聲速的正常取值），但離散度小，采用概率法是無(wú)土聲速的正常取值），但離散度小，采用概率法是無(wú)法找到異常測(cè)點(diǎn)的，這樣將導(dǎo)致漏判。法找到異常測(cè)點(diǎn)的，這樣將導(dǎo)致漏判。 有的工程，為了搶進(jìn)度，采用比樁身混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)有的工程，為了搶進(jìn)度，采用比樁身混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度高度高12個(gè)等級(jí)的混凝土進(jìn)行灌注，雖然樁身混凝土聲個(gè)等級(jí)的混凝土進(jìn)行灌注，雖然樁身混凝土聲速有較大的離散性，可能出現(xiàn)異常測(cè)點(diǎn)，但即使是聲速有較大的離散性，可能出現(xiàn)異常測(cè)點(diǎn)，但即使是聲速

28、最低的測(cè)點(diǎn)也在混凝土聲速的正常取值范圍，不應(yīng)速最低的測(cè)點(diǎn)也在混凝土聲速的正常取值范圍，不應(yīng)判為樁身缺陷。而用概率法判據(jù)，可能視其為樁身缺判為樁身缺陷。而用概率法判據(jù)，可能視其為樁身缺陷，造成誤判。陷，造成誤判。 聲速低限值法聲速低限值法 v vi i v vL L v vi i第第i i測(cè)點(diǎn)的聲速；測(cè)點(diǎn)的聲速； v vL L 聲速低限值，由預(yù)留同條件混凝土試聲速低限值，由預(yù)留同條件混凝土試件的抗壓強(qiáng)度與聲速對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合本地區(qū)件的抗壓強(qiáng)度與聲速對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合本地區(qū)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定。 PSD法判據(jù)121cc)(iiiiizzttK1cciitttKi第第i測(cè)點(diǎn)的測(cè)點(diǎn)的PSD判據(jù)

29、；判據(jù)；tci、tci-1分別為第分別為第i測(cè)點(diǎn)和第測(cè)點(diǎn)和第i-1測(cè)點(diǎn)聲時(shí)；測(cè)點(diǎn)聲時(shí)； zi、zi-1分別為第分別為第i測(cè)點(diǎn)和第測(cè)點(diǎn)和第i-1測(cè)點(diǎn)深度。測(cè)點(diǎn)深度。 根據(jù)實(shí)測(cè)聲時(shí)計(jì)算某一剖面各測(cè)點(diǎn)的根據(jù)實(shí)測(cè)聲時(shí)計(jì)算某一剖面各測(cè)點(diǎn)的PSDPSD判據(jù)，繪制判據(jù)，繪制“判據(jù)值判據(jù)值深度深度”曲線，然后根據(jù)曲線，然后根據(jù)PSDPSD值在某深度處的突變，結(jié)合波幅變化情況值在某深度處的突變，結(jié)合波幅變化情況，進(jìn)行異常點(diǎn)判定。采用，進(jìn)行異常點(diǎn)判定。采用PSDPSD法突出了聲時(shí)的變化，對(duì)缺陷較敏感，法突出了聲時(shí)的變化，對(duì)缺陷較敏感，同時(shí)，也減小了因聲測(cè)管不平行或混凝土不均勻等非缺陷因素造成的同時(shí)，也減小了因聲測(cè)

30、管不平行或混凝土不均勻等非缺陷因素造成的測(cè)試誤差對(duì)數(shù)據(jù)分析判斷的影響測(cè)試誤差對(duì)數(shù)據(jù)分析判斷的影響 。波幅判據(jù)波幅判據(jù)在規(guī)范中采用下列方法確定波幅臨界值判據(jù)：在規(guī)范中采用下列方法確定波幅臨界值判據(jù)：6mpiAAniAnA1pim1Am同一檢測(cè)剖面各測(cè)點(diǎn)的波幅平均值（同一檢測(cè)剖面各測(cè)點(diǎn)的波幅平均值（dB）；）；n同一檢測(cè)剖面測(cè)點(diǎn)數(shù)。同一檢測(cè)剖面測(cè)點(diǎn)數(shù)。實(shí)測(cè)聲波波形實(shí)測(cè)聲波波形 實(shí)測(cè)波形可以作為判斷樁身混凝土缺陷的一個(gè)參。接實(shí)測(cè)波形可以作為判斷樁身混凝土缺陷的一個(gè)參。接收波的后續(xù)部分是發(fā)、收換能器之間各種路徑聲波迭加的收波的后續(xù)部分是發(fā)、收換能器之間各種路徑聲波迭加的結(jié)果，目前作定量分析比較難，但后

31、續(xù)波的強(qiáng)弱在一定程結(jié)果，目前作定量分析比較難，但后續(xù)波的強(qiáng)弱在一定程度上反映了發(fā)、收換能器之間聲波在樁身混凝土內(nèi)各種聲度上反映了發(fā)、收換能器之間聲波在樁身混凝土內(nèi)各種聲傳播路徑上總的能量衰減。在檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)注意對(duì)測(cè)點(diǎn)實(shí)傳播路徑上總的能量衰減。在檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)注意對(duì)測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)波形的觀察，應(yīng)選擇混凝土質(zhì)量正常的測(cè)點(diǎn)的有代表性測(cè)波形的觀察，應(yīng)選擇混凝土質(zhì)量正常的測(cè)點(diǎn)的有代表性的波形記錄下來(lái)并打印輸出，對(duì)聲參數(shù)異常的測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)的波形記錄下來(lái)并打印輸出，對(duì)聲參數(shù)異常的測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)波形應(yīng)注意觀察其后續(xù)波的強(qiáng)弱，對(duì)確認(rèn)樁身缺陷的測(cè)點(diǎn)波形應(yīng)注意觀察其后續(xù)波的強(qiáng)弱，對(duì)確認(rèn)樁身缺陷的測(cè)點(diǎn)宜記錄并打印實(shí)測(cè)波形。宜記錄并打

32、印實(shí)測(cè)波形。 樁身混凝土缺陷的綜合判定樁身混凝土缺陷的綜合判定 在規(guī)范中第在規(guī)范中第10.4.710.4.7條明確指出：樁身完整性類別條明確指出：樁身完整性類別應(yīng)結(jié)合樁身混凝土各聲學(xué)參數(shù)臨界值、應(yīng)結(jié)合樁身混凝土各聲學(xué)參數(shù)臨界值、PSDPSD判據(jù)、混凝土判據(jù)、混凝土聲速低限值以及樁身質(zhì)量可疑點(diǎn)加密測(cè)試后確定的缺陷范聲速低限值以及樁身質(zhì)量可疑點(diǎn)加密測(cè)試后確定的缺陷范圍，按規(guī)范表圍，按規(guī)范表3.5.13.5.1的規(guī)定和表的規(guī)定和表10.4.710.4.7的特征進(jìn)行綜合判的特征進(jìn)行綜合判定。定。綜合判定的方法綜合判定的方法 采用平測(cè)法對(duì)樁的各檢測(cè)剖面進(jìn)行全面普查。采用平測(cè)法對(duì)樁的各檢測(cè)剖面進(jìn)行全面普查

33、。 對(duì)各檢測(cè)剖面的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行綜合分析確定異常測(cè)點(diǎn)。對(duì)各檢測(cè)剖面的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行綜合分析確定異常測(cè)點(diǎn)。 對(duì)各剖面的異常測(cè)點(diǎn)進(jìn)行細(xì)測(cè)（加密測(cè)試）對(duì)各剖面的異常測(cè)點(diǎn)進(jìn)行細(xì)測(cè)（加密測(cè)試） 。 綜合各個(gè)檢測(cè)剖面細(xì)測(cè)的結(jié)果推斷樁身缺陷的范圍和程綜合各個(gè)檢測(cè)剖面細(xì)測(cè)的結(jié)果推斷樁身缺陷的范圍和程度。度。 在對(duì)缺陷的幾何范圍和程度作出推斷后，對(duì)樁身完整在對(duì)缺陷的幾何范圍和程度作出推斷后，對(duì)樁身完整性類別的判定可按表性類別的判定可按表4-24-2描述的各種類別樁的特征進(jìn)行，描述的各種類別樁的特征進(jìn)行，但還需綜合考察下列因素：樁的承載機(jī)理（摩擦型或端承但還需綜合考察下列因素：樁的承載機(jī)理（摩擦型或端承型），樁的設(shè)計(jì)

34、荷載要求，受荷狀況（抗壓、抗拔、抗水型），樁的設(shè)計(jì)荷載要求，受荷狀況（抗壓、抗拔、抗水平力等），基礎(chǔ)類型（單樁承臺(tái)或群樁承臺(tái)），缺陷出現(xiàn)平力等），基礎(chǔ)類型（單樁承臺(tái)或群樁承臺(tái)），缺陷出現(xiàn)的部位（樁上部、中部還是樁底）等等。的部位（樁上部、中部還是樁底）等等。 常見(jiàn)缺陷性質(zhì)與聲學(xué)參數(shù)的關(guān)系常見(jiàn)缺陷性質(zhì)與聲學(xué)參數(shù)的關(guān)系 沉渣：沉渣是松散介質(zhì)，其本身聲速很低，對(duì)聲波的沉渣：沉渣是松散介質(zhì)，其本身聲速很低，對(duì)聲波的衰減也相當(dāng)劇烈，所以凡遇到沉渣，必然是聲速和振幅均衰減也相當(dāng)劇烈，所以凡遇到沉渣，必然是聲速和振幅均劇烈下降。通常在樁底出現(xiàn)這種情況多屬沉渣所引起。劇烈下降。通常在樁底出現(xiàn)這種情況多屬沉渣所引起。 夾泥：這類缺陷多由澆注導(dǎo)管提升不當(dāng)造成，若在樁夾泥：這類缺陷多由澆注導(dǎo)管提升不當(dāng)造成，若在樁身就是斷樁；若