河北大直径灌注桩完整性现场检测（超声波法）

大直径灌注桩完整性现场检测（超声波法）

一、检测原理

原理概述 超声波透射法检测大直径灌注桩桩身完整性的基本原理是：在桩内预埋若干根声测管作为声波发射和接收换能器的通道，在桩身混凝土灌注若干天后开始检测。用声波检测仪沿桩的纵轴方向以一定的间距逐点检测声波穿过桩身各横截面的声学参数，然后对这些检测数据进行处理、分析和判断，确定桩身混凝土缺陷的位置、范围、程度，从而推断桩身混凝土的连续性、完整性和均匀性状况，评定桩身完整性等级。当声波在传播过程中从一种介质到达另一种介质时，在两种介质的分界面上，一部分声波被反射，仍然回到原来的介质中，称为反射波；另一部分声波则透过界面进入另一种介质中继续传播，称为折射波（透射波）。当声波在桩身混凝土中传播时，遇到混凝土介质缺陷会产生反射、透射、绕射、散射、衰减，从而造成穿过该介质的接收波波幅衰减、波形畸变、波速降低等。由接收换能器接收的波形，对波的到时、波幅、频率及波形特征进行分析，判断混凝土桩的完整性及缺陷的性质、位置、范围及缺陷的程度。

二、操作步骤

检测前的准备

1. 了解有关技术资料及施工资料，包括桩的编号、设计强度、桩长、灌注日期等。根据检测的目的，制定相应的检测方案。

2. 计算声测管及耦合水层声时修正值，声波从探头里发射直到另一个管里的探头接收，实际上不仅是在桩中间传播有一段时间其实是在管内的水里和管里传播，为了准确的获得桩的波速，应该扣除掉这部分时间。

3. 在桩顶测量相应声测管外壁间净距离，由于已经在上一步工作中进行了修正，所以在测量跨距时，应该以两管内边距为准。

4. 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。良好耦合的目的是使尽可能多的声波能进入被测介质，并经介质传播后尽可能多的被接收。如果声测管中含泥浆、砂等悬浮固体颗粒，会使声波产生较强的散射和衰减，影响测量结果。用清水做耦合剂是水具有不可压缩性、均匀性，更好的传递能量。 现场检测步骤

5. 将装设有扶正器的接收及发射换能器置于检测管内，调试仪器的有关参数，直至显示出清晰的接收波形，且使更大波幅达到显示屏的2/3左右为宜。

6. 检测宜由检测管底部开始，将发射与接收换能器置于同一高程，测取声时、波幅或频率，并进行记录。

7. 发射与接收换能器应同步升降，测量点距小于或等于250mm，各测点发射与接收换能器累计相对高差不应大于20mm，并应随时校正；发现读数异常时，应加密测量点距。

8. 一根桩有多根检测管时，按分组进行测试。

三、注意事项

声测管的埋设要求

1. 当桩径不大于1500mm时，应埋设三根管；当桩径大于1500mm时，应埋设四根管。

2. 声测管应牢固焊接或绑扎在钢筋笼的内侧，且互相平行、定位准确，并埋设至桩底，管口宜高出桩顶面300mm以上。

3. 声测管管底应封闭，管口应加盖。

4. 声测管的布置以路线前进方向的顶点为起始点，按顺时针旋转方向进行编号和分组，每两根编为一组。 检测前的准备工作

5. 被检桩的混凝土龄期应大于14天。

6. 声测管内应灌满清水，且保证畅通。

7. 标定超声波检测仪发射至接收的系统延迟时间t0。

8. 准确量测声测管的内、外径和两相邻声测管外壁间的距离，量测精度为±1mm。

9. 取芯孔和垂直度误差不应大于0.5%，检测前应进行孔内清洗。 检测过程中的要求

10. 测点间距不宜大于250mm，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20mm，并随时校正。

11. 在对同一根桩的检测过程中，声波发射电压应保持不变。

四、案例分析

通过现场检测实例，给出了基桩存在缺陷时声参量的几种特征。检测结果表明：超声波透射法能够相当准确地判别长桩的多处缺陷。例如，在某工程检测中，通过对超声波传播的声时、波幅、PSD曲线等参数的分析，成功判断出桩身的缺陷位置和类型。如在某桩的检测中，AB剖面波幅在特定深度明显降低，多个剖面声学参数同时出现异常，经过进一步分析和验证，确定了缺陷的性质和范围。

五、常见问题及解决方法

常见问题

1. 接收信号突然消失，可能是声测管内无水或设备系统故障。

2. 发射正常、接收时好时坏，可能是换能器信号线破损、水密性丧失等原因。

3. 声速幅度急剧下降，可能是剔除桩头引起声测管与混凝土脱离或者混凝土局部破损或产生裂隙。

4. 波形出现首波反向。 解决方法

5. 对于接收信号突然消失，首先检查声测管内是否有水，若无水则加满清水。若仍无信号，将换能器上提一段距离，如信号逐步恢复正常，则为桩身严重缺陷；若提出声测管还是无信号，可将换能器平行放置于空气或水中（5cm）左右，采样、观察是否有接收信号，无波形则仪器设备系统故障。

6. 对于发射正常、接收时好时坏，若换能器刚下水测试时波形正常，一会儿波形逐渐异常，甚至无接收波形，提出声测管后波形正常，或提出声测管、待换能器干燥后波形正常，这种情况可能是换能器故障，修复较为困难。

7. 对于声速幅度急剧下降，可在声测管外壁或桩头混凝土浇清水，观察现象是否好转。

8. 对于波形出现首波反向，需要特别注意各种细节问题，以保障检测的效率及精度。