基桩完整性超声波作业指导书.docx

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基桩完整性超声波作业指导书

省公路工程试验检测中心有限公司

标准化作业指导书

（结构所）

受控状态：

发放编号：

持有人：

发布日期：

2019年月日实施日期：

2019年月日

省公路工程试验检测中心有限公司

标准化作业指导书

（结构所）

批准：

审核人：

主要参加编写人员:

省公路工程试验检测中心有限公司

标准化作业指导书目录

作业指导书编号

作业指导书名称

省公路工程试验检测中心有限公司

基桩完整性（声波透射法）标准化作业指导书

一、依据的检测标准及技术要求

1.1中华人民共和国行业标准《公路工程基桩动测技术规程》（JTG/T

F81-01-2004）；

1.2

中华人民共和国行业标准《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）；

声波透射法：

基本原理是用人工的方法在岩土介质和结构中激发一定频率的弹性波，这种弹性波以各种波形在材料和结构内部传播并由接收仪器接收，通过分析研究接收和记录下来的波动信号，来确定岩土介质和结构的力学特性，了解它们的内部缺陷。

本方法适用于检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置。

本方法适用于混凝土灌注桩的桩身完整性检测，判定桩身缺陷的位置、范围和程度。

当检测以《公路工程基桩动测技术规程》（JTG/TF81-01-2004）为依据时本方法适用于直径不小于800mm的混凝土灌注桩的完整性检测。

当检测以《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）为依据时本方法适用于直径不小于600mm的混凝土灌注桩的完整性检测。

三、试验目的

检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别

四、试验原理

混凝土灌注桩超声检测是通过在桩内先预埋若干根平行于桩纵轴的声测管道,再将超声探头通过声测管直接伸入桩身混凝土内部进行逐点、逐段的检测。

对于正常的混凝土,声波在其中传播的速度是具有一定范围,当传播路径遇到混凝土有缺陷时,如断裂、裂缝、夹泥和密实度差等,声波要绕过缺陷或在传播速度较慢的介质中通过,声波将发生衰减,造成传播时间延长,使得声时增大,计算声速降低,波幅减小,甚至接收波形畸变,从而可以利用超声波在混凝土中传播的这些声学参数的变化来分析判断桩身混凝土质量。

五、仪器设备

声波探测的全过程是声波发射，传播及接收显示后处理，其相应的仪器有发射换能器，接收换能器，声波透射仪。

5.1声波换能器

换能器是声电能量的转换器件，俗称探头。

换能器一般利用压电陶瓷晶体的压电效应原理工作。

其中发射换能器是将声波仪发射机输出的具有一定功率的电信号转换成声信号发射到岩体中，它的工作原理是利用晶体的逆电压电效应。

而接收换能器是将岩体中传播的声信号转换成电信号，输入到声波仪接收机的输入系统中，其工作原理是利用晶体的压电效应。

因实测中对换能器和频率、频带，工作方式的要求不同，因此做成了具有不同结构和不同振动方式的压电换能器.。

5.2声波透射仪（目前常用为智博联的U5系列产品）基本参数如下表：

名称

技术指标

名称

技术指标

主控单元

工业级专用系统

显示方式

10.4英寸高清亮度液晶屏

声时精度

0.05μs

通道数

4个独立可控通道

声时测度范围

0～629000μs

触发方式

信号触发

接收灵敏度

≤10μv

存储容量

内置电子硬盘（≥4GB）+大容量

U盘

采样间隔（周期）

0.05μs~1638.4μs多档可选

通用接口

USB、MiniUSB、Wifi、蓝牙

放大器增益

82dB

操作方式

电容触摸屏

放大器带宽

2kHz～500kHz

主机适用

打印机

HP及其兼容激光打印机

发射电压（V）

65、250、500、1000V四挡可调

两种供电方式

内置锂电池或移动电源

发射脉宽

20μs～20ms可调

220VAC/DC

主机尺寸（mm）

270×220×75

主机重量

2.5kg（含内置电池）

六、试验准备

6.1收集和了解检测工程概况

1工程项目名称，建设、设计、施工、监理单位名称；

2场地工程地质勘察报告；

3桩基本参数：

桩型、桩径、桩长、桩身砼强度、持力层及极限承载力；

4桩位图及桩基施工记录。

6.2制定检测方案。

根据桩基预埋的声测管数量确定检测剖面个数,并统一进行编号。

桩的混凝土强度龄期一般应大于14d,以保证各特性参数基本平缓。

6.3前期准备。

包括设备、仪器检定等准备工作。

七、操作规程

7.1以游标卡尺量取声测管内径、外径和换能器外径，计算声测管及耦合水层声时修正值，声时修正值可按下式计算：

Dddd,

t=vtvw

式中t,—声时修正值（μs），（t为声波在混凝土中的传播时间，简称声时）；D—声测管外径（mm）；d—声测管内径（mm）；

d,—换能器外径（mm）；vt—声测管壁厚度方向声速值（km/s）；vw—水的声速值（km/s）。

7.2在桩顶测量相应声测管外壁间净距离。

7.3用一段直径与换能器略同的圆钢作疏通吊锤,检查声测管的通畅情况（因声测管堵塞造成数据不全时，只能对有效检测范围内的桩身进行评价，不能整桩评价）。

7.4向管内灌满清水。

7.5将发射与接收换能器通过深度标志分别放入声测管中的测点处。

7.6发射与接收换能器以相同高度或保持固定高差同步升降,检测中应随时校准收、发换能器所在的深度是否相同，以避免由于过大的相对高差而产生较大的测试误差。

当检测以《公路工程基桩动测技术规程》（JTG/TF81-01-2004）为依据时测点间距不宜大于250mm。

当检测以《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）为依据时测点间距不应大于100mm。

7.7实时显示和记录接收信号的时程曲线,读取声时、首波峰值和周期值,宜同时显示频谱曲线及主频值。

7.8桩身质量可疑测点周围,应采用加密检测,包括采用平测、斜测、扇形扫测等方法进行复测。

7.9检测人员认真填写超声透射法检测基桩完整性现场记录表05-JL/JG-068”，复核人对表格内容进行复核，重点对有否漏、错和不规范之处进行检查，待确认无误后签字，以示负责。

返回公司后，将检测所得的数据从多通道超声测桩仪中拷贝到计算机中备档，将原始记录妥善保存，和正式报告一并存档。

7.10仪器的工作温度要求为0℃～40℃，空气湿度要求为＜90%RH；不得长时间阳光直射仪器设备；在潮湿、灰尘、腐蚀性气体环境中使用时，应采取必要的防护措施防止设备被损坏；避免在强磁场环境中使用，如大型电磁铁、变压器附近。

7.11现场检测任务完成后，应该对仪器设备进行清洁保养并及时归还仪器设备，仪器入库后应该及时填写仪器使用记录。

仪器存放环境的要求为：

温度在-20℃～+60℃，相对湿度要求为＜90%RH，存放处应通风、阴凉、干燥，避免阳光长时间直射。

八、数据处理

8.1检测数据处理

绘制深度-声速、波幅图根据各测点的数据按桩绘制出桩上各测试面沿桩身的深度-声速、波幅图。

8.2桩身混凝土质量的判断和评定方法对桩身混凝土质量的判断和评定包括以下三个方面:

桩身混凝土是否存在

缺陷及范围；桩身混凝土强度；桩身混凝土均匀性。

其中对缺陷的判断和评定是最主要的。

对缺陷的判断主要根据声速和波幅二个参数,必要时辅以PSD值变化大小。

8.2.1用声速参数判断

（1）当实测混凝土声速值低于声速临界值时应将其作为可疑缺陷区。

（2）声速临界值采用正常混凝土声速速标准差之差。

vD=v-2σV

式中vD—声速临界值,km/s；

v—正常混凝土声速平均值,km/s,一般在3500～4500；σV—正常混凝土声速标准差。

8.2.2用波幅参数判断

波幅测值在缺陷探测中是一种重要的参数,大量的工程实践都证实,桩内存在的缺陷其波幅测值都有明显的反映,且比声速更为敏感。

当实测混凝土波幅值低于波幅临界值时,应将其作为可疑缺陷区。

AD=Am-6

式中AD—波幅临界值,dB；

Am—波幅平均值,dB,一般在65～110（与剖面距离有关系）。

上述各项参数计算及绘图均由专用软件完成,测试一结束即可知道那些是异常点,而在深度-声速图上也可一目了然地看出低于临界值的测点。

8.2.3综合判断

（1）以声速值进行概率法统计判断,获得低于临界值（单点判断和相邻点判断）异常点的位置和深度,结合PSD值的大小；

（2）分析波幅的变化,把声速低于临界值且波幅又明显偏低的测点和部位定为异常部位；

（3）根据细测和斜测资料,确定缺陷的范围；

（4）根据缺陷在桩上的位置、施工情况等综合判定缺陷的种类和性质。

判断时要注意各个测试剖面的声速和波幅及PSD值,特别是在判断整个断面的层状缺陷（断桩）时更要慎重。

对于层状缺陷,必须是三（3根声测管）或六（4根声测管）个测试剖面都是层状缺陷才行。

有时附着在声测管上的泥团会使二个测试剖面或三个剖面测值低,但并不是整个断面的缺陷,通过斜测与扇形扫测试可进一步得以判断。

8.3缺陷性质与声学参数的关系

（1）沉渣:

沉渣是松散介质,其本身声速很低（2500m/s以下）,对声波的衰减也较明显,如遇到桩底沉渣,检测时声速和波幅均剧烈下降。

（2）泥团:

声速与波幅均下降,但下降多少则视缺陷情况而定。

如果是局部的泥团,并未包裹声测管,则下降的程度并不大;如果泥团包裹声测管,声速与波幅值明显下降,特别是波幅的下降较为明显。

一根声测管被泥团包裹（如一根声测管影响两个测试剖面、两根声测管就影响三个测试剖面）,通过斜测与扇形扫测可以分辨缺陷程度和位置。

（3）混凝土离析:

粗骨料多的地方,由于粗骨料本身声速高,往往造成该部位声速测值并不低,而只有波幅偏低；但由于粗骨料的声学界面多,对声波的反射、散射加剧,接收信号削弱,于是波幅下降。

有时砂浆多的地方而粗骨料少,所测得声速值偏低,但波幅测值不下降,有时还会高于附近测值,所以对桩的判定时要以声速和波幅两个参数进行综合的分析判断,必要时结合PSD值进行分析。

8.4资料整理分析桩身完整性评价根据测试和判断的结果,对所测桩的完整性、缺陷和处理意见进行综合性评价。

桩超声波检测评价表如表1所示。

对所测基桩的完整性、缺陷和处理进行评价,主要是对桩如何处理,需要考虑到许多方面,例如,桩的类型:

是摩擦桩还是端承桩；受荷情况:

是单桩还是群桩;缺陷出现的部位:

桩顶、桩中部还是桩底等。

所以,对基桩完整性判定和处理意见方面要慎重。

表1桩身完整性类别判定表

类型

缺陷

曲线特征

完整性评定结果

Ⅰ

无缺陷

各声测剖面的声学参数均无异常，无声速、

波幅低于临界值，波形正常

完整、合格

Ⅱ

局部小缺陷

某一声测剖面个别点的声学参数出现异常，

无声速低于临界值，波形基本正常

基本完整

Ⅲ

局部严重缺陷

某一声测剖面连续多个测点或某一深度桩截面处的声速、波幅值低于临界值，PSD值变大，波形畸变

不合格

Ⅳ

断桩等严重缺陷

某一声测剖面连续多个测点或某一深度桩截面处的声速、波幅值低于临界值，PSD值突变，波形畸变

不合格、报废