2014声波透射法培训讲义-蔡洪美

基桩声波透射法蔡 洪 美高级工程师

单位：福建省建设工程物探试验检测中心 总工程师 联系电话：13860610052 QQ:273092961

工程桩应进行单桩承载力和桩身完整性抽样 检测。 承载力检测分竖向抗压检测、竖向抗拔静载、 水平静载。竖向抗压检测可用抗压静载和高 应变等方法进行检测。 完整性检测主要有低应变法、钻芯法和声波 透射法，高应变法也具有检测桩身完整性的 功能。

目前，福建市场上的基桩类型主要有： 1、PHC(高强度预应力管桩),成桩方法主要 有静压、锤击，主要优点造价低、施工速度 快，但抗水平能力差； 2、(冲)钻孔灌注桩，成孔方法主要有冲孔、 钻孔和旋挖等，高层建筑首选，抗水平能力 强，施工速度慢； 3、人工挖孔桩，人工作业； 4、沉管灌注桩、水泥土桩、钢桩等。3

主要依据：《建筑基桩检测技术规范》 JGJ106-2003 适用范围：适用于已预埋声测管的混凝土灌 注桩桩身完整性检测，判定桩身缺陷的程度 并确定其位臵。 抽样原则：对端承型大直径灌注桩，应在上 述两款规定的抽检桩数范围内，选用钻芯法 或声波透射法对部分受检桩进行桩身完整性 检测。抽检数量不应少于总桩数的10%。

原 理由发射换能器(探头)在砼内激发高频 波，并用接收换能器记录波在砼内传播过程 中的波动特征.当砼内存在不连续或破损界 面时如松散、蜂窝、孔洞、夹层时，将使波 产生散射、反射、透射及绕射；根据波的初 至到达时间和波的能量衰减特征、频率变化 及波形畸变程度等特性，经过处理分析就能 判别测区内砼的参考强度和内部存在缺陷的 性质、大小及空间位臵。5

超声波频率 次声波的频率小于20HZ; 人耳能听到的正常声波为20HZ-20000HZ; 超声波的频率大于20kHz

仪器设备 主要包手三个部分：发射换能器、接收换能 及主机

传播路径发射管壁 砼 水 水

接收管壁

水 管壁

砼 管壁 水

主要优点 仪器轻便;抗干扰能力强; 观测准确度高、结果直观可靠; 不受桩长限制，可以在桩身中上下移动测试; 无盲区，包括桩顶低强区和桩底沉渣厚度; 详细查明桩内部缺陷与性质、深度位臵、范围大小、 严重程度; 可估算混凝土强度等

存在缺点 要预埋声测管，在实际施工过程中有的工地将声测管绑 在钢筋笼上而钢筋笼又没有完全放到底部，这样就导致 桩底混凝土情况无法探测到。 由于声测管不可能埋入岩层中，故桩底嵌岩情况不能测 量到。 对于超长桩，由于安装声测管存在各方面的不可预料的 因素，常常会导致堵管而无法测试。

声测管埋设数量基本规定 D≤800mm,2根管。 800mm< D<2000mm,不少于3根管。 D>2000mm ,不少于4根管。式中D——受检桩设计桩径。

与低应变区别 传播方向：低应变沿桩身纵截面传播，超声 波沿横截面传播； 波长：低应变的波长为米级的(0.5-2.0m), 超声波的波长为厘米级的(4-8cm). 频率：低应变的频率从几百到几千Hz,超声 波一般为30-50kHz

低应变与超声波的互校 如果某根桩动测定为Ⅳ 类，请问超声波一定能 测出Ⅲ或Ⅳ吗？ 答：不一定，因为二者 的测试方向不同，超声 波只能测出有一定宽度 的缺陷.低应变

超声波

波速比较 检测中用到的三种方法：高应变、低应变及 声波透射法，它们波速之间的关系基本上是： 高应变波速<低应变波速<超声波波速

波束扩散角 声波在平面上假定是可 以全方位扩散，但是竖 直方向上，它的扩散受 到波长及换能器长度的 制约，计算公式如下：

1 2 sin (1.22 ) D

波长计算 假设超声波频率为40kHz,波速为4500m/s, 请问波长多少？v 4500 1 0.11m f 40 *1000

假设动测波的频率为3kHz,波速为3600m/s, 请问波长多少？ 根据公式 2 v 3300 1.10m f 3 *1000

放大倍数计算 分贝dB与放大倍数的关系： 总放大量=20*lg(k1*k2*…*k3)dB

常见介质波速 通过了解常见介质的波 速，有助于对砼缺陷的 判断.当砼内有空洞， 则波速会大幅度下降； 当测得声速很大，如大 于6000m/s,则一定是 管斜了；当声测位于 5000-6000之间时，有 可能上粗骨料集中或管 斜了。 钢筋砼

5900m/s4500m/s

水空气 石灰石

1500m/s340m/s 6100m/s

波幅分析 波幅的高低受到仪器、传感器灵敏度及发射 能量的影响，不能说90db的桩质量一定比 100db的桩身质量好.不同厂家的换能器具有 不同的分贝初始值.不同的换能器、不同的 桩径它们之间的波幅值是没有可比性的。 波幅的衰减性受到 桩材不均匀性 、声波传 播路径、点源距离 影响，所以，同一根桩， 不同的管距，其波幅是不一样的。19

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